现在PLC控制系统综合设计实例PPT课件

第9章现在PLC控制系统综合设计实例 9 1PLC系统设计步骤及内容设计步骤如图7 1所示 9 1 1分析评估控制任务分析被控对象的控制过程和要求确定何种控制设备比较适合完成任务 控制装置确定后 进一步确定该装置的控制范围9 1 2PLC的选型1 PLC的容量的确定I O点数的统计 包括开关量 模拟量和I O点的性质 输入信号是直流还是交流 输出是用继电器输出还是晶体管输出或者可控硅输出 2 PLC的品牌选择功能方面价格方面个人喜好方面 9 1 3I O地址分配 分配好I O地址才能编程 绘制电气图 装配图 9 1 4系统设计硬件设计 PLC及外围线路的设计 电气线路的设计和抗干扰措施的设计等 软件系统的设计 编制PLC控制程序 在程序设计时 除I O地址列表外 把程序中要用到的中间继电器M 定时器T 计数器C和存储单元V其作用和功能列写出来 以便编写程序和阅读程序 程序设计采用LAD还是STL或者功能图根据需要灵活掌握 9 1 5系统调试模拟调试 硬件部分的模拟调试可在断开主电路的情况下 测试手动部分是否正确 软件部分的模拟调试借助于模拟开关和PLC的输出指示灯进行 主流PLC产品都可在PC机上直接进行模拟调试 联机调试 通过现场联调信号的接入 修正软硬件设计中的问题 系统完成后 及时整理技术材料并存档 养成好的工作习惯 9 2双恒压无塔供水控制系统设计 9 2 1工艺过程恒压供水包括生活用水的恒压控制和消防用水的恒压控制 见图7 2所示 市网来水用高低水位控制器EQ来控制注水阀YV1 它们自动把水注满储水池 只要水位低于高水位 则自动往水箱中注水 水池的高 低水位信号也及接送给PLC 作为进行低水位报警用 生活用水和消防用水公用三台泵 平时电磁阀YV2处于失电状态 关闭消防管网 三台泵根据生活用水的多少 按一定的控制逻辑运行 使生活用水在恒压状态下运行 当有火灾发生时 电磁阀YV2得点 关闭生活用水管网 三台泵供消防用水使用 并根据用水量的大小 使消防用水也在恒压 高恒压值 下进行 火灾结束后 三台泵再改为生活用水使用 9 2 2系统控制要求1生活供水时系统是低恒压值运行 消防供水时系统高恒压值运行 2三台泵根据恒压的需要 采取 先开先停 的原则接入和退出 3在用水量小的情况下 如果一台泵连续运行时间超过3小时 则要切换到下一台泵 即系统具有 倒泵功能 避免某一个泵工作时间过长 4三台泵在启动时要有软启动功能 5要有完善的报警功能 6对泵的操作要有手动控制功能 手动只在应急或检修时临时使用 9 2 3控制系统的I O点及地址分配见表9 1 输出信号及代码 地址编号如表9 2 图7 3PLC系统组成 9 2 4PLC选型系统共有开关量输入点6个 开关量输出点12个 模拟量输入点1个 模拟量输出点1个 比较经济的PLC配置方案为 9 2 5控制系统原理图 1 主电路图 控制电路图 3PLC外围接线图 9 2 6系统程序设计 主程序 包含逻辑运算和报警处理程序子程序 包含系统初始化程序中断子程序 定时采样子程序和PID控制输出程序参数整定 生活供水时系统设定值为70 消防供水时系统设定值为90 PID参数的Kc 0 25 采样时间Ts 0 2s 积分时间Ti 30Min程序中用到的PLC元件及功能如表9 3 程序如图7 7所示 9 3薄刀式分切压痕机控制系统 9 3 1生产线的工艺过程薄刀式分切压痕机是生产保装纸箱所用的瓦楞纸生产线中的重要设备 其生产流程如图7 8所示 整个工艺过程分为开卷 压痕 涂胶 粘合 烘干 分切和磨刀七部分 9 3 2控制系统的工艺要求 1压痕辊的线速度要求与送来纸板速度一致 即与主轴开卷机轴的线速度相等 由于开卷机的速度是可调的 所以压痕辊由变频驱动控制 根据开卷机的速度调整范围 要求压痕轴的速度范围为0 1500r s 主轴的速度用测速机检测 输出的电压范围为0 10V 2分切装置上有四片分切刀片 如图7 9所示 刀片位置可根据要求进行调整 刀片的速度应根据纸板的速度变化而变化 所以分切装置轴的驱动也采用变频器驱动 但有最低转速和最高转速的限制 根据主轴速度和上 下限的要求确定刀片速度范围为300 1200r s 3分切装置上的分切刀片在分切一段时间变钝后 磨刀装置应对刀片磨削锐化 以保持分切刀片刀刃的锐利 分切刀片由锐利变钝的时间与分切装置的转速及切削纸板的多少有关 因此每次磨刀时间间隔应与分切装置的速度保持一致 磨刀时间与初设的磨刀间隔由PLC上的模拟电位器设定 设定刀片每次磨削时间的范围为500 1000MS磨刀时间间隔为5000 10000MS 磨刀装置上的四片磨刀砂轮由不同的电磁阀控制 分别对四片刀片进行磨削 磨刀要求有手动和自动两种控制方式 手动时 按一次磨刀按纽进行一次磨刀操作 自动时 分切只要运行 PLC就根据初设的磨刀间隔时间和根据刀片的速度微调间隔时间 自动地进行磨刀操作 每个刀片的磨刀装置可以人为地设定为工作和停止两种状态 4生产过程中会发生纸板跑偏的现象 恒向移动装置应随时自动地进行跟踪纠偏 也可手动恒向移动进行纠偏 用两个光电开关作为纠偏的位置检测 用两个行程开关进行限制恒向移动的行程范围 9 3 3控制系统的I O点及地址分配 控制系统的输入 输出信号及代码 地址编号如表9 4所示 9 3 4PLC的选型 系统共有开关量输入点14个 开关量输出点8个 1路模拟量输入 2路模拟量输出 其中的一种配置为 PLC系统的组成 9 3 5系统原理图系统控制原理图如图10 10所示 9 3 6系统程序设计 按功能分为 两个变频器的速度控制自动纠偏磨刀控制磨刀时间和间隔时间的设定系统梯形图如图7 11所示 9 4PLC在工程应用中要注意的一些实际问题 9 4 1PLC的安装可利用模块上的安装孔固定 也可把模块固定在一个标准的DIN导轨上 水平安装和垂直安装都可以 注意事项 为防止高电子噪声对模块的干扰 应将模块与产生高电子噪声的设备分开S7 200模块是采用自然对流方式散热的 安装时应尽可能不与产生高热量设备安装在一起 9 4 2电源的设计1供电电源对于输入电源为市电的后者使用开关电源提供24V直流电源的PLC 一般采用隔离变压器隔离掉供电电源中的各种干扰信号 从而提高了系统的看干扰能力 对实时性控制系统 为避免突然断电造成严重的后果 在供电系统中增加UPS不停电电源 是生产设备处于安全状态 2 S7 200CPU内部直流电源提供了一个24V传感器电源和一个5V直流电源 24V直流传感器电源可作为CPU本机数字量 扩展模块的输入 输出的供电电源以及外部传感器电源使用 如容量不足 则需增加外部24V直流电源 两个电源的公共端应该连在一起 CPU模块为扩展模块提供了5V直流电源 总的扩展模块消耗的电流不应超出5V电源的负载能力 9 4 3系统的接地1 接地的目的消除各电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压 避免磁场与电位差的影响 理想状态是系统的所有接地点与大地之间的阻抗为0 2 常见地种类数字地 也叫逻辑地 是各种开关量 数字量 信号的零电位 模拟地 各种模拟信号的零电位 信号地 通常为传感器地 交流地 交流供电电源的地线 这种地线是产生噪声的地 直流地 直流供电电源的地 屏蔽地 也叫机壳地 为防止静电感应和磁场感应而设置的地 3 接地方法一般情况 高频电路应就近多点接地 低频电路应一点接地 一般来说 频率在1MHZ以下 可用一点接地 高于1MHZ采用多点接地 在1 10MHZ之间的两种接地都行 4交流地和信号地不能共用由于电源地线的两点之间会有数毫伏 甚至数毫伏 对低频信号来说 这是个非常严重的干扰 必须隔离和防止 使设备可靠运行 5 浮地和接地全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来 但要求整个系统与大地的绝缘电阻不能小于50兆欧 否则 就会带来干扰 机壳接地 其余浮空 该方法抗干扰能力强 安全可靠 但实现比较复杂 PLC系统还是接地为好 6 模拟地模拟地的接地十分重要 为提高抗共模干扰能力 可采用屏蔽浮地技术 7 屏蔽地在控制系统中为减少信号中电容耦合噪声 准确检测和控制 信号采用屏蔽十分是重要的 9 4 4电缆设计与铺设 1 电缆的选择电缆包括动力电缆和信号电缆 对动力电缆和距离近的开关量使用的信号电缆无特殊要求 对模拟量信号 高速脉冲信号以及距离比较远的开关量信号 为防止干扰信号 保证系统的控制精度 通常选用双层屏蔽电缆 通信用电缆需用专用电缆 也可采用带屏蔽的双绞线电缆 2 电缆的走线防止干扰的有效办法 信号线远离动力线或电