PLC的开关逻辑控制ppt课件

1 2 PLC控制系统设计概述 逻辑设计法 时序图设计法 经验设计法 顺序控制设计法 继电器控制电路转换设计法 多种工作方式系统的程序设计 主要内容 3 PLC控制系统设计概述 一 PLC控制系统设计的基本步骤 1 对控制任务作深入的调查研究 弄清哪些是PLC的输入信号 是模拟量还是开关量信号 用什么方式来获取信号 哪些是PLC的输出信号 通过什么执行元件去驱动负载 弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容 4 了解运动部件的驱动方式 是液压 气动还是电动 了解系统是否有周期运行 单周期运行 手动调整等控制要求等 了解哪些量需要监控 报警 显示 是否需要故障诊断 需要哪些保护措施等 了解是否有通信连网要求等 PLC控制系统设计概述 一 PLC控制系统设计的基本步骤 1 对控制任务作深入的调查研究 5 2 确定系统总体设计方案 在了解控制要求的基础上 确定电气控制总体方案 确定主回路所需的各电器 确定输入 输出元件的种类和数量 3 确定系统的硬件构成 确定保护 报警 显示元件的种类和数量 计算所需PLC的输入 输出点数 并参照其他要求选择合适的PLC机型 6 4 确定PLC的输入 输出点分配 确定各输入 输出元件并作出PLC的I O分配表 根据控制要求 拟订几个设计方案 经比较后选择出最佳编程方案 当控制系统较复杂时 可分成多个相对独立的子任务 分别对各子任务进行编程 最后将各子任务的程序合理地连接起来 5 设计应用程序 7 6 应用程序的调试 编写的程序必须先进行模拟调试 经过反复调试和修改 使程序满足控制要求 在开始制作控制柜及控制盘之前 要画出电气控制主回路电路图 7 制做电气控制柜和控制盘 要全面地考虑各种保护 连锁措施等问题 在控制柜布置和敷线时 要采取有效的措施抑制各种干扰信号 要注意解决防尘 防静电 防雷电等问题 8 8 连机调试程序 调试前要制定周密的调试计划 以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患 程序调试完毕 必须运行实际一段时间 以确认程序是否真正达到控制要求 9 编写技术文件 整理程序清单并保存程序 编写元件明细表 整理电气原理图及主回路电路图 整理相关的技术参数 编写控制系统说明书等 9 二 PLC的应用程序 1 应用程序的内容 应能最大限度地满足控制要求 1 初始化程序 将某些数据区清零 使某些数据区恢复所需数据 对某些输出位置位 复位 显示某些初始状态等 初始化程序可以为系统启动作好必要的准备 如 应用程序还应包括以下内容 PLC控制系统设计概述 10 2 检测 故障诊断 显示程序 这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加 有时 它们也是相对独立的程序段 3 保护 连锁程序 其作用为 杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱 保证系统安全 可靠地运行 通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施 1 应用程序的内容 11 2 应用程序的质量 1 程序的正确性 正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验 2 程序的可靠性 能保证系统在正常和非正常 短时掉电 某些被控量超标 某个环节有故障等 情况下都能安全可靠地运行 能保证在出现非法操作 如按动或误触动了不该动作的按钮等 情况下不至于出现系统失控 12 3 参数的易调整性好 经常修改的参数 在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改 4 程序结构简练 简练的程序 可以减少程序扫描时间 提高PLC对输入信号的响应速度 5 程序的可读性好 2 应用程序的质量 14 逻辑设计法 根据控制功能 将输入与输出信号之间建立起逻辑函数关系 可先列出逻辑状态表 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换 对化简后的函数 利用PLC的逻辑指令实现其函数关系 作出I O分配 画出PLC梯形图 逻辑设计法的基本步骤 添加特殊要求的程序 上机调试程序 进行修改和完善 15 逻辑设计法举例 某系统中有3台通风机 欲用一台指示灯显示通风机的各种运行状态 要求 2台及2台以上风机开机时 指示灯常亮 若只有一个台开机时 指示灯以0 5Hz的频率闪烁 全部停机时 指示灯以2Hz的频率闪烁 用一个开关控制系统的工作 分析控制要求可知 反映风机运行状态的信号是PLC的输入信号 要用PLC的输出信号来控制指示灯的亮 灭 16 对逻辑关系简单的控制 可以直接进行I O分配 I O分配为如下 17 用内部W区的继电器20 00 20 02表示指示灯的几种状态 由表可看出 常亮 2Hz闪 0 5Hz闪 风机1 风机3 风机2 设开机为 1 停为 0 指示灯亮和闪为 1 灭为 0 18 将20 00 20 02的逻辑表达式化简 化简得 20 00 00 00 00 01 00 00 00 02 00 01 00 02 19 设计梯形图程序 常亮 控制开关 2Hz闪 0 5Hz闪 20 时序图设计法 若PLC各输出信号的状态变化有一定的时间顺序 可由时序图入手进行程序设计 1 根据各输入 输出信号之间的时序关系 画出输入和输出信号的工作时序图 2 把时序图划分成若干个区段 确定各区段的时间长短 找出区段间的分界点 弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件 一般方法为 21 3 确定所需的定时器个数 分配定时器号 确定各定时器的设定值 4 明确各定时器开始定时和定时到两个时刻各输出信号的状态 最好作一个状态转换明细表 5 作PLC的I O分配表 6 根据时序图 状态转换明细表和I O分配表 画出PLC梯形图 7 作模拟实验 进一步修改 完善程序 时序图设计法 22 时序图设计法举例 图为十字路口上的红 黄 绿交通信号灯 绿灯亮放行 红灯亮禁行 控制要求 放行时间 南北方向为30秒 东西方向为20秒 禁行预告 欲禁行方向的黄灯和欲放行方向的红灯以5Hz的频率闪烁5秒 5秒后另一个方向放行 只用一个控制开关对系统进行运行控制 23 1 分析控制要求 确定输入和输出信号 原则 在满足控制要求的前提下 应尽量少占用PLC的I O点数 对本例 由控制开关输入的信号是输入信号 指示灯的亮 灭由PLC的输出信号控制 由于同方向的同色灯在同一时间亮 灭 可将同色灯并联 用一个输出信号控制 这样只占6个输出点 24 2 画出各方向三色灯的工作时序图 3 由时序图分析各输出信号之间的时间关系 红灯和l另一方向绿灯常亮的时间相同 30s 20s 黄灯和红灯闪烁的时间相同 5s 25 一个循环有4个时间分界点 t1 t2 t3 t4 在这4个分界点处信号灯的状态将发生变化 4 确定信号灯的状态转换点 26 用TIM000 TIM0034个定时器控制信号灯的状态转换 5 确定定时器的个数及编号 TIM000 TIM001 TIM002 TIM003 27 6 列出定时器的功能明细表 28 29 30 6 根据定时器功能明细表和I O分配 画出PLC的梯形图 7 作PLC的I O分配表 本例要求用一个控制开关进行控制 这里将全部程序放在指令IL ILC之间 用00 00作为指令IL的执行条件 即可实现控制要求 31 系统启动 南北绿 东西红亮30秒定时 南北黄 东西红闪5秒定时 东西绿 南北红亮20秒定时 东西黄 南北红闪5秒定时 32 经验设计法 经验设计法的基础是 具有继电器控制的设计经验 熟练掌握PLC指令的功能 典型控制电路包括 电动机的启保停控制 正 反转控制 点动控制 Y 启动控制 几台电动机的连锁控制 异地控制 掉电保持等等 一 典型控制电路的PLC程序设计 所谓设计经验 是指能熟练掌握典型继电器控制电路的设计思路 并能将这种设计思路移植到PLC程序设计中 33 1 启保停控制程序 下图是常用的启保停PLC控制程序 要区别不同场合 采用不同的启保停控制程序 34 2 电动机正反转控制程序 下面是正反转控制的程序设计 尚有其他方案 为确保运行可靠 要采取软 硬件两种互锁措施 正转启动 反转启动 停车按钮 正转接触器 反转接触器 35 3 电动机Y 启动控制程序 必须有硬件互锁 启动按钮 停车按钮 注意20000的作用 36 4 电动机顺序启 停控制程序 下面是两台电动机顺序启 停控制的程序设计 尚有其他方案 启动时 只有电动机M1启动 01000ON 电动机M2才可能启动 01001ON 停止时 只有M1先停 M2才可能停 37 5 电动机既可长动 又可点动的控制程序 下面是电动机长 点动控制的程序 尚有其他方案 长动 按一下SB2 点动 按住SB1不放 电动机转动 释放SB1电动机停转 停车 按一下SB3 38 6 电动机异地控制程序 下面是电动机在三地启 停控制的程序 尚有其他方案 本例 各地电动机的启动和停车都共用一个按钮 无论在何地 第一次按动按钮是启动电动机 第二次按动按钮就是停车 39 7 掉电保持程序 常用方法 使用KEEP指令以及SET RESET等指令编写程序 并用保持继电器HR的某一位作输出 将系统的运行状态或参数存放在具有掉电保持功能的DM区等 除了上述各种典型程序外 脉冲发生器程序 分频器程序 优先权程序等 最好能学习掌握 40 经验法编程举例 在两处往返装料 卸料的小车 工作过程如图 要求 小车单数次运行时 在ST3卸料 偶数次运行时 ST3处不卸 而在ST2处卸料 装料15s 卸料10s I O分配表 41 右行启动 左行启动 ST3 ST2 ST1 系统程序 00004 00005 00003 单数次运行 42 右行启 左行启 ST3 ST2 ST1 偶数次运行 00004 00005 00003 43 顺序控制设计法 功能表图是顺序控制设计法的重要的工具 1 功能表图的组成 一 功能表图 下面以某动力头的控制为例来说明功能表图的组成 动力头的运动有三种状态 快进 工进 快退 各状态的转换条件为 快进结束压限位开关ST1则转为工进 工进结束压限位开关ST2则转为快退 退回原位压ST3自动停止 44 矩形框表示各步 框内数字是步的号 初始步用双线框 功能表图的组成 步 有向连线 转换条件 动作说明 控制动力头的功能表图如图所示 正在执行的步叫活动步 当前一步为活动步且转换条件满足时 启动下一步并终止前一步 45 2 功能表图的类型 1 单序列结构 单序列 单序列 没有分支 选择序列 并行序列 每个步后只有一个步 各步间需要转换条件 后一步成为活动步时 前一步变为不活动步 46 2 选择序列结构 序列的开始称为分支 各分支不能同时执行 分支1 分支3 当前一步为活动步 且转换条件满足时 才能转向下一步 后一步成为活动步时 前一步变为不活动步 若选择转向某个分支 其他分支的首步不能成为活动步 分支2 47 选择序列的结束称为合并 当某个分支的最后一步成为活动步 且转换条件满足 时都要转向合并步 48 3 并行序列结构 并行序列的开始用双线表示 转换条件放在双线之上 当并行序列首步为活动步且条件满足时 各分支首步同时变为活动步 并行序列的结束称为合并 用双线表示并行序列的合并 转换条件放在双线之下 分支2 分支1 当各分支的末步都为活动步 且条件满足时 将同时转换到合并步 且各末步都变为不活动步 分支3 49 3 功能表图与梯形图的对应关系 步程序的梯形图结构如图 每个步有一个控制位 当某步的控制位为ON时 该步成为活动步 激活下一步的条件之一 同时与该步对应的程序开始执行 当转换条件满足时 激活下一步的条件之二 则下一步的控制位为ON 而上一步的控制位变为OFF 上一步对应的程序停止执行 50 由于转换条件常是短信号 因此每步要加自锁 当后续步成为活动步时 前一步要变为不活动步 必须将常闭触点Si 1和Si 2与前一步的控制位线圈串联 当某一步成为活动步时 其控制位为ON 可以利用这个ON信号实现相应的控制 51 4 根据功能表图画PLC梯形图 由功能表图画梯形图 1 初始步100 00的梯形图 步100 00是两个分支的合并步 100 00成为活动步的条件是 或0 00为ON 或步100 08为活动步且H0 01为ON 100 00成为不活动步的条件是 100 01和100 04成为活动步 根据上述分析 画出梯形图如下 52 2 步100 01的梯形图 它是单序列的首步 100 01成为活动步的条件是 步100 00活动且条件0 01为ON 100 01成为不活动步的条件是 步100 02成为活动步 步100 00的梯形图 53 3 步100 04的梯形图 它是选择序列的开始步 100 04成为活动步的条件是 步100 00活动 且0 01为ON 100 04成为不活动步的条件是 步100 02 100 03与100 01相似 步100 05或步100 07成为活动步 步100 01的梯形图 54 4 步100 05的梯形图 100 05成为活动步的条件是 步100 04活动 且TIM001ON 100 05成为不活动步的条件是 步100 06或步100 07成为活动步 步100 04的梯形图 55 5 步100 06的梯形图 100 06成为活动步的条件是 步100 06是选择分支的合并 100 06成为不活动步的条件 100 08成为活动步 或步100 05活动且条件0 02为ON 或100 07活动且条件H0 00为ON 步100 05的梯形图 56 6 步20008的梯形图 20008成为活动步的条件是 步20008是并行序列的合并 20008成为不活动步的条件 20000成为活动步 步20003和20006均为活动步 且转换条件TIM004为ON 步20006的梯形图 57 步100 08的梯形图 掌握了由功能表图画梯形图的方法 就可以使用顺序控制设计法编写应用程序 58 用顺序控制设计法编写用户程序 用顺序控制设计法编程的基本步骤 1 根据控制要求将控制过程分成若干个工作步 明确每个工作步的功能 弄清步的转换是单向进行 单序列 还是多向进行 选择或并行序列 确定各步的转换条件 可能是多个信号的 与 或 等逻辑组合 必要时可画一个工作流程图 它有助于理顺整个控制过程的进程 59 2 为每个步设置控制位 确定转换条件 控制位最好使用同一个通道的若干连续位 3 确定所需输入和输出点 选择PLC机型 作出I O分配 4 在前两步的基础上 画出功能表图 5 根据功能表图画梯形图 6 添加某些特殊要求的程序 用顺序控制设计法编写用户程序 用顺序控制设计法编程的基本步骤 60 顺序控制设计举例之一 某动力头工作流程如图 动力头停在原位 ST3 按一下按钮动力头启动 1 作出I O分配 动力头退回原位后重复上述动作 61 2 画出动力头的功能表图 正转电磁阀1 正转电磁阀2 正转电磁阀2 反转电磁阀 62 3 根据功能表图设计出梯形图 工进 快退 63 归纳顺序控制设计法 理顺动作顺序 明确各步的转换条件 作流程图 准确地画出功能表图 根据功能表图正确地画出相应的梯形图 根据某些特殊功能要求 添加部分特殊要求程序 64 继电器控制电路转换设计法 在继电器控制电路的基础上 经过转换 将继电器控制设计出PLC控制 关于转换的几个问题 1 各种继电器 接触器 电磁阀 电磁铁等的转换 这些电器的线圈是PLC的执行元件 要为它们分配相应的PLC输出继电器号 中间继电器可以用PLC的内部辅助继电器来代替 65 2 常开 常闭按钮的转换 用PLC控制时 启动和停车一般都用常开按钮 使用常开和长闭按钮时 PLC的梯形图画法不同 启动 停车 启动 停车 66 一般热继电器触点不接入PLC中 而接在PLC外部的启动控制电路中 4 时间继电器的处理 时间继电器可用PLC的定时器代替 3 热继电器的处理 PLC定时器的触点只有接通延时闭合和接通延时断开两种 可以通过编程设计出所需的时间控制 67 用PLC的定时器实现延时接通的控制举例 触点KA闭合后延时接通KM的控制 通电延时型 68 用PLC的定时器实现延时断开的控制举例 触点KA闭合后延时断开KM的控制 69 5 对继电器控制电路连接顺序的处理 调整部分电路的连接 以方便转换成PLC梯形图 举例 线圈KM2和K之间连接着常开触点KM2 PLC的梯形图不允许有这种结构 70 调整电路连接的方法 线圈K接通的条件为 或常开触点KM2闭合 或常开触点KT闭合 可将常开触点KM2与常开触点KT并联 作为线圈K的接通条件 71 将继电器控制电路转换成PLC梯形图 先对图中的电器进行I O分配 72 具有多种工作方式系统的程序设计 控制设备的工作方式可分为 手动 单步 单周期 连续 自动 手动 与点动相似 按下按钮运行 释放按钮停止 单步 启动一次只能运行一个工作步 单周期 启动一次只运行一个工作周期 连续 启动后连续地 周期性地运行一个过程 可分别设计各种工作方式的程序 最后综合起来 73 多种工作方式系统的程序设计举例 小车工作方式 手动 单步 单周期 自动 操作盘 运料小车控制 执行自动方式之前 要用手动方式将小车调回装料 ST1 处 方式选择开关 74 单周期工作方式 方式开关拨在单周期档 小车完成一次循环回到00004即停 再启动需按00000 启动按钮 控制位 单周期方式的功能表图 75 连续工作方式 方式开关拨在连续档 完成一次循环回到00004 自动进入下个循环的运行 连续方式的功能表图 连续状态控制 控制位 76 单步工作方式 方式开关拨在单步档 按一次00000 小车完成一个工作步 单步方式的功能表图 例如 按一次启动按钮00000 小车装料 装料结束 TIM000ON 即停 再按一次启动按钮00000小车右行 到达卸料处ST2 00003 即停 ST2 再按一次启动按钮00000 小车卸料 77 单步 单周期和连续的功能表图可以合并成一个 单步时00101断开 每步结束时都要按启动按钮 使00000ON 20101ON 单周期 单步 连续 连续状态控制位 ON 78 程序采用指令JMP JME控制各种工作方式 程序的总体结构 00100是手动 自动方式转换 方式开关拨在手动方式时 常开触点00100ON 故执行手动程序 方式开关拨在其他自动方式时 常开触点00100OFF 常闭触点00100ON 故执行自动程序 79 手动方式的程序 按住右行启动按钮 00104ON 线圈00100ON 小车右行 卸料ST2 小车右行到位压ST2 常闭触点00003断开 01000OFF 小车停 按住卸料按钮 00107ON 由于常开触点00003ON 00103ON 小车卸料 卸料结束 按住左行启动按钮 00105ON 00101ON 小车左行 小车左行到位压ST1 常闭触点00004断开 小车停 装料ST1 按住装料按钮