可编程控制器原理与应用第6章课件

1、通过工程实例，掌握PLC在实践中的应用。12个工程控制实例。 教学目的和要求教学内容摘要 针对每个实例理解设计的步骤，掌握设计需要考虑的要点，并能应用于其它的各类生产实际中去。教学重点、难点教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件14学时教学时数6.1 汽车自动清洗控制 汽车自动清洗机控制系统的示意图如图6-1所示。汽车清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动按钮后，汽车清洗机就沿着轨道运动，当车辆检测器检测到有汽车时，就自动打开喷淋器阀门并启动刷子电动机，清洗完毕自动停止。 图6-1 汽车自动清洗机控制系统的示意图 根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要求，汽车自动清

2、洗机控制电路的梯形图如图6-3所示。 图6-3 汽车自动清洗机控制电路的梯形图6.2 产品检查与分选控制 PLC在产品质量检查与分选中的应用的示意图如图6-4所示。带式输送机匀速运转，从前道工序过来的产品按等间距排列，输送机入口处每进来一个产品，步进传感器就会发一个脉冲，同时，用产品质量传感器检测输送机入口处的产品是否合格，如果产品合格，该传感器输出逻辑“0”信号，如果产品不合格，则输出逻辑“1”信号。不合格产品信号被系统记忆下来，当不合格的产品移到电磁铁机构位置时，电磁铁动作，将不合格的产品推出。当检测到不合格的产品已推出时，次品剔除传感器输出一个脉冲，使电磁铁断电，推杆缩回。图6-4 PL

3、C在产品质量检查与分选中的应用的示意图 根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要求，产品质量检查与分选控制电路的梯形图如图6-6所示。 图6-6 产品质量检查与分选控制电路的梯形图6.3 工业机械手控制 使用工业机械手将传送带A上的物品搬到传送带B上，如图6-7所示。机械手的原位是在传送带B上，开始工作时，先将手臂上升到上限位，上升限位开关LS4闭合，手臂左旋，左旋到位后，左旋限位开关LS2闭合，手臂下降，到达下限位后，下降限位开关LS5闭合，传送带A运行。当光电开关PS1检测到物品已进入手指范围时，手指抓住物品。当物品被抓紧后，抓紧限位开关LS1动作，手臂上升到上限位，上升

4、限位开关LS4闭合，手臂右旋，右旋到位后，右旋限位开关LS3闭合，手臂下降，下降到先限位时，下降限位开关LS5闭合，手指放开，物品被放到传送带B上。延时2 s时间到，一个循环结束，再自动重复。图6-7 工业机械手工作的示意图 根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要求，工业机械手控制电路的梯形图如图6-10所示。 图6-10 工业机械手控制电路的梯形图6.4 液压动力滑台运动控制 液压动力滑台是组合机床中用以完成进给运动的部件，具有一次进给线路的液压动力滑台的工作过程如图6-11所示。 液压动力滑台控制要求如下： （1）动力滑台在原位，按启动按钮SB3，这时接通电磁阀YV1，

5、动力滑台快进。 （2）动力滑台碰到行程开关SQ1后，接通电磁阀YV1和YV2，动力滑台工进。 （3）动力滑台碰到行程开关SQ2时，YV1和YV2断电，并开始延时。 （4）延时1.5 s后，接通电磁阀YV3，动力滑台快退。 （5）动力滑台回到原位碰到行程开关SQ0时停止。图6-11 液压动力滑台工作工程 根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要求，液压动力滑台控制电路的梯形图如图6-13所示。 图6-13 液压动力滑台控制电路的梯形图6.5 分段传送带电动机控制 用PLC来启动和停止分段传送带的驱动电动机，使那些载物的传送带运行，没有载物的传送带停止运行，以节省能源。如图6-1

6、4所示，传送带3的电动机始终保持运转，金属板正在传送带3上输送。在两段传送带相邻接的地方装有接近开关传感器，一旦金属板进入传感器3的检测范围，传送带2的电动机便开始工作。当金属板前端进入传感器2的检测范围，传送带1的电动机便开始工作。当金属板后端移出传感器2的检测范围时，定时器开始延时，经一定时间后传送带2的电动机停止运行。当金属板后端移出传感器1的检测范围时，经延时后传送带1的电动机停止运行。图6-14 分段传送带的示意图 根据控制系统的设计要求，结合PLC的型号和系统的电气控制要求，分段传送带控制电路的梯形图如图6-16所示。 图6-16 分段传送带控制电路的梯形图6.6 4台电动机的顺序

7、启停控制 6.6.1 顺序启停控制一 现有4台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机顺序启动和顺序停止。启、停的顺序均为M1M2M3M4。顺序启动时的时间间隔为1 min，顺序停止时的时间间隔为30 s。经过仔细的分析，根据控制系统的设计要求，并结合PLC的型号，4台电动机顺序启停控制电路一的梯形图如图6-19所示。 图6-19 4台电动机顺序启停控制电路一的梯形图6.6.2 顺序启停控制二 现有4台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为M1M2M3M4，时间间隔为1 min；顺序停止时的顺序为M4M3M2M1，时间间隔为30 s。 6.7 节日彩

8、灯的控制 用PLC实现对节日彩灯的控制，结构比较简单，且变幻的形式多样、价格低廉，是在实际中优先选择的控制方案。尽管彩灯的形式及变幻花样繁多，但其负载类型不外乎3种长通类负载、变幻类负载和流水类负载。长通类负载是指彩灯中用以照明或起衬托底色作用的负载。这类负载的特点是只要投入工作，则长期接通。变幻类负载是指某些在整个工作过程中定时进行花样变换（如字形的变换，色彩的变换或位置变换等）的负载，其特点是定时通断，但频率不高。流水类负载是指变换速度快，定时通断，但频率较高的负载。 本例所选的彩灯变幻花样比较简单，用PLC控制3个霓虹灯HL1、HL2、HL3，工作过程如下： （1）HL1灯亮1 s。 （

9、2）HL1灯暗，HL2灯亮1 s。 （3）HL2灯暗，HL3灯亮1 s。 （4）三个灯全暗1 s。 （5）三个灯全亮1 s。 （6）三个灯全暗1 s。 （7）三个灯全亮1 s。 （8）三个灯全暗1 s。 然后（1）（8）反复循环，用一个工作开关控制，开关闭合时灯工作；开关断开时灯停止工作。 按照霓虹灯的工作过程，每个循环分为8个时间段，可用8个定时器T1T8控制。霓虹灯闪烁控制电路的时序图如图6-23所示。 可以从中寻求出该电路的控制规律。首先，可以看出在一个控制循环周期内，霓虹灯HL1共由三段高电平组成，其中第一段高电平可由输入继电器X1的波形与定时器T1波形的“非”（即将定时器T1波形翻转

10、）进行逻辑“与”而得到；第二段高电平可由定时器T4和T5波形的“非”进行逻辑“与”而得到；第三段高电平可由定时器T6和T7波形的“非”进行逻辑“与”而得到。 图6-23 霓虹灯闪烁控制电路的时序图 按照上述逻辑关系，并结合8个定时器的先后动作顺序，可得霓虹灯闪烁控制电路的梯形图如图6-24所示。 图6-24 霓虹灯闪烁控制电路的梯形图6.8 十字路口交通信号灯的PLC控制 交通信号灯的设置示意图如6-25图所示。它的控制要求是： （1）接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红灯，东西向绿灯同时亮。 （2）东西向绿灯亮25 s后，闪烁3次（1 s/次），接着东西向黄灯亮，2 s后东西向红灯亮，3

11、0 s后东西向绿灯又亮如此不断循环，直至停止工作。 （3）南北向红灯亮30 s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁3次（1 s/次），接着南北向黄灯亮，2 s后南北向红灯又亮如此不断循环，直至停止工作。 图6-25 交通信号灯的设置示意图 按此控制要求，交通信号灯控制电路的时序图如图6-26所示。 根据该控制系统的设计要求，结合PLC的型号，将南北红灯设置为HL1、HL2；南北绿灯设置为HL3、HL4；南北黄灯设置为HL5、HL6；东西红灯设置为HL7、HL8；东西绿灯设置为HL9、HL10；东西黄灯设置为HL11、HL12均并联后共用一个输出点，结合系统的电气控制要求，交通信号灯控制电路

12、的梯形图如图6-28所示。 图6-26 交通信号灯控制电路的时序图图6-28 交通信号灯控制电路的梯形图6.9 遥控自卸车模型的PLC控制 遥控自卸车模型是工程车仿真模型系列中的一种，这种系列模型基本是按1：30的比例制作而成的，它可以实现前进、后退、左转、右转、料斗上升、下降等规定动作，并且模型具有减振器、后桥差速器等。遥控自卸车模型的示意图如图6-30所示。图6-30 遥控自卸车模型的示意图 本例中X0为启动按钮SB所对应的输入端子，输出信号共6个，分配的地址分别是Y0前进、Y1后退、Y2翻斗抬升、Y3翻斗下降、Y4左转、Y5右转。小车一个周期内要完成的一组动作为：小车前进、调头、倒车到位

13、、翻斗卸料后，调头回到出发时的原位，等待装料。行驶路线如下图所示。如果将小车的动作顺序细分则基本工步分别为：小车启动直进2 m右转90短直进短停短直后退左转90直退2 m停车及翻斗抬升卸料和翻斗下降复位直进2 m左转90短直进短停短直后退右转90直退回原位结束。 从以上工步和图6-33来看，遥控自卸车的行驶路线实际上就是一个顺序控制的过程，因此，可以使用STL指令来实现控制，具体的状态流程图如图6-34所示。图6-33 遥控自卸车的行驶路线图6-34 遥控自卸车模型电路的SFC遥控自卸车模型控制电路的梯形图如图6-35所示。 6.10 抢答显示系统的控制 一个由三个参赛组构成的抢答显示系统的示

14、意图如图6-36所示。图6-36 抢答显示系统的示意图 该系统的控制要求如下：参赛者若要回答主持人所提问题，需抢先按下桌上的按钮；当抢答成功组的指示灯亮后，需等到主持人按下复位键SB4，灯才熄灭；3个参赛组具有不同的优先级别，儿童组在按下SB11、SB12两个按钮中的任意一个，指示灯HL1都亮；学生组在按下SB2后，指示灯HL2亮，表示抢答成功；教师必须同时按下SB31、SB32两个按钮，指示灯HL3才亮；如果参赛者在主持人打开SA开关的8秒钟内压下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，表示参赛者获得一次幸运机会。 通过分析可知，该抢答显示系统有7个输入设备（包括6个按钮和1个开关，需占用7个输入端子）

15、和4个输出设备（包括3个指示灯和一个电磁线圈，需占用4个输出端子）。综合上面分析，抢答显示系统控制电路的梯形图如图6-38所示。 图6-38 抢答显示系统控制电路的梯形图6.11 两工位组合机床的控制 如图6-39所示为一台用于钻孔、攻丝两工位组合机床的结构示意图。该机床能自动完成工件的钻孔和攻丝加工。机床主要由床身、移动工作台、夹具、钻孔滑台、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、滑台移动控制凸轮和液压系统等组成。图6-39 钻孔、攻丝两工位组合机床的结构示意图 机床上有五台电动机分别为钻孔动力头电动机M1、攻丝动力头电动机M2、液压泵电动机M3、凸轮控制电动机M4和冷却泵电动机M5。机床工作台

16、的左、右移动，工件的夹紧、放松，钻孔滑台和攻丝滑台的前、后移动，均由电气液压联合控制。其中钻孔滑台和攻丝滑台移动的液压系统由滑台移动凸轮控制，工作台移动和工件的夹紧、放松由电磁阀YV1YV4控制。 机床启动前，工作台处于钻孔工位，限位开关SQ1动作；钻孔滑台和攻丝滑台也在原位，限位开关SQ2、SQ4均动作。在液压系统工作正常的情况下，机床加工的动作程序如下： （1）工件夹紧。 （2）钻孔加工。 （3）工作台右移。 （4）攻丝加工。 （5）工作台左移（复位）。 由机床加工的动作程序可知，电动机是由编号为KM1KM6接触器控制的。选择开关SA，限位开关SQ1SQ8分别用于检测工作台、钻孔滑台、攻丝滑台的位置及工件的夹紧、放松状态，并且对系统实施控制。 因此，该控制系统的输入设备包含选择开关1个，占2个输入端子，启动、停止、加工启动3个按钮，液压压力检测开关1个，限位开关8个和手动按钮10个，共需24个输入端子。输出设备包含5个电动机的控制，电磁铁的控制，4个电磁阀