第8章PLC控制系统的应用设计（课堂PPT）

第8章PLC控制系统的应用设计,内容提要,学习要求,本章主要介绍了PLC控制系统的总体设计、减少PLC输入和输出点数的方法、提高PLC控制系统可靠性措施和具体的应用事例。,建立PLC控制系统总体设计的设计思路。了解PLC控制系统设计的基本原则。掌握减少PLC输入/输出点数的方法。通过机械手控制系统应用设计事例的学习，能够运用所学基本指令以及功能指令，进行PLC控制系统的设计。,8.1PLC控制系统的总体设计,8.1.1PLC控制系统的类型,1单机控制系统,2集中控制系统,图8.1单机控制系统,图8.2集中控制系统,8.1PLC控制系统的总体设计,8.1.1PLC控制系统的类型,3远程I/O控制系统,图8.3远程I/O控制系统,8.1PLC控制系统的总体设计,8.1.1PLC控制系统的类型,4分布式控制系统,图8.4分布式控制系统,8.1PLC控制系统的总体设计,8.1.2PLC控制系统设计的基本原则,应遵循的基本原则如下：,1最大限度地满足被控对象提出的各项性能指标,2确保控制系统的安全可靠,3力求控制系统简单,4留有适当的余量,8.1PLC控制系统的总体设计,8.1.3PLC控制系统的设计步骤,图8.5PLC控制系统设计步骤,1明确设计任务和技术条件,2选择PLC机型,3系统硬件设计,4系统软件设计,5系统的局部模拟运行,6控制系统联机调试,7编制系统的技术文件,8.2减少PLC输入和输出点数的方法,8.2.1减少PLC输入点数的方法,1分时分组输入,2输入触点的合并,图8.6分时分组输入,图8.7输入触点的合并,8.2减少PLC输入和输出点数的方法,8.2.1减少PLC输入点数的方法,3将信号设置在可编程序控制器之外,图8.8将信号设置在PLC之外,8.2减少PLC输入和输出点数的方法,8.2.3减少PLC输出点数的方法,（1）一个输出点可以控制两个或多个不同时工作的负载。,（2）减少数字显示所需输出点数的方法。,图8.9PLC数字显示电路,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.1PLC的工作环境,（1）温度：PLC要求环境温度在055。安装时不能把发热量大的元件放在PLC下面，PLC四周通风散热的空间应足够大，开关柜上、下部应有通风的百叶窗。（2）湿度：为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度一般应小于85%（无凝露）。（3）振动：应使PLC远离强烈的振动源。可以用减振橡胶来减轻柜内和柜外产生的振动的影响。（4）空气：如果空气中有较浓的粉尘、腐蚀性气体和盐雾，在温度允许时可以将PLC封闭，或者将PLC安装在密闭性较好的控制室内，并安装空气净化装置。,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.2对电源的处理,图8.10低通滤波器与隔离变压器,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.2对电源的处理,1使用隔离变压器的供电系统,图8.11使用隔离变压器的供电系统,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.2对电源的处理,2使用UPS供电系统,不间断电源UPS是电子计算机的有效保护装置，当输人交流电失电时，UPS能自动切换到输出状态继续向控制器供电。,图8.12使用UPS供电系统,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.2对电源的处理,3双路供电系统,图8.13双路供电系统,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.3对感性负载的处理,图8.14输入、输出处理电路,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.3对感性负载的处理,图8.15大容量负载电路的处理,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.4安装与布线的注意事项,数字量信号一般对信号电缆无严格的要求，可选用一般电缆，信号传输距离较远时，可选用屏蔽电缆。模拟信号和高速信号线（如脉冲传感器、计数码盘等提供的信号）应选择屏蔽电缆。通信电缆对可靠性的要求高，有的通信电缆的信号频率很高（如大于等于10MHz），一般应选用专用电缆（如光纤电缆），在要求不高或信号频率较低时，也可以选用带屏蔽的多芯电缆或双绞线电缆。,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.5PLC的接地,图8.16PLC接地,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.6冗余系统与热备用系统,图8.17冗余系统与热备用系统,8.3提高PLC控制系统可靠性的措施,8.3.7故障的检测与诊断,1超时检测,2逻辑错误检测,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.1大车行走控制系统,1塔机加装夹轨器前大车运行控制机构,（1）大车行走警声灯，它一共有4组，分别安装在塔机台车外侧显眼的地方，通过声音和灯光提醒大家注意安全（2）拖动大车的电动机及电力液压推杆制动器。拖动大车运行的是8台绕线式的异步电动机，采用串电抗器启动，制定采用液压推杆制动器，大车运行时启动液压电机，打开制动包扎，大车停止时由弹簧推动推杆进行制动。（3）拖动电缆卷筒的力矩电动机，用于电缆的收放，由一台力矩电动机拖动。（4）大车左、右运行设极限限位保护。,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.1大车行走控制系统,2塔机加装夹轨器后大车运行控制机构,3塔机大车行走控制技术要求和动作过程,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.2现场控制柜盘面布置,现场控制柜安装在塔吊台车主横梁上方，与上行扶梯临近。图8.18所示为现场控制柜操作面板布置图。,图8.18控制柜操作面板布置图,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.3PLC外部接线图及输入/输出端子地址分配,图8.19PLC接线图和输入/输出端子分配,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.4设计大车行走控制系统程序,图8.20大车运行的整体程序,8.4塔架起重机加装夹轨器后的大车行走控制系统的设计,8.4.4设计大车行走控制系统程序,图8.21大车司机室控制梯形图程序,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.1机械手控制系统,机械手的动作示意图如图8.22所示，它是一个水平/垂直位移的机械设备，用来将工件由左工作台搬到右工作台。,图8.22机械手的动作示意图,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.1机械手控制系统,1工艺过程与控制要求,图8.23机械手的动作过程,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.1机械手控制系统,机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自动操作方式又分为步进、单周期和连续操作方式。,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.2操作面板布置,图8.24操作面板布置图,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.3输入/输出端子地址分配,图8.25输入/输出端子分配,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.4整体程序结构,图8.26机械手的整体程序结构,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.5整体顺序功能流程图,图8.27顺序功能流程图,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.6实现单操作工作的程序,图8.28单操作工作的梯形图程序,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.7自动顺序操作控制程序,（1）PLC上电，用传送指令复位从S0.0开始的一个字，本例中，复位S0.0S1.0。（2）点位置必须是机械手在上限位开关和左限位都闭合的位置，所有的操作必须从原点位置开始。（3）从顺序功能流程图上看，上升和下降在一个循环周期中出现两次，使用S7-200PLC的顺控指令时不能有双线圈输出，所以在本例中用了位存储器M2.0、M2.1来控制Q0.0输出，用了位存储器M2.2、M2.3来控制Q0.1输出。,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.7自动顺序操作控制程序,（4）右行到位后由右行限位开关断开右行，然后光电开关检测右工作台无工件时，才进入步S0.5，机械手开始下降，所以在右行控制梯级中串入了I0.3的常闭接点。（5）由位存储器的状态来决定执行连续或单操作过程。机械手自动顺序操作也可以用移位寄存器指令来编程，每一步的满足条件作为下一步的启动条件，顺序操作，这里不再列出程序，请读者自行设计。,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.7自动顺序操作控制程序,图8.29机械手自动顺序操作的梯形图,8.5机械手控制系统的应用设计,8.5.8机械手步进操作功能流程图,图8.30步进操作功能图,本章小结,本章8.1节主要介绍了以下内容：（1）根据控制任务的特点，确定PLC控制系统的类型。（2）PLC控制系统的设计原则：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，要求运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。（3）PLC控制系统的主要设计步骤：明确设计任务，制定设计方案，合理选择机型，可靠性分析和设计，应用软件设计，程序分段调试，交付使用。,本章小结,本章8.2节主要介绍了减少PLC输入和输出点数的方法，常用的减少PLC输入点数的方法有：分时分组输入，输入触点的合并，将信号设置在可编程序控制器之外等。减少PLC输出点数的方法一般有通过外部的或PLC控制的转换开关的切换，由一个输出点控制两个或多个不同时工作的负载