智能焊接制造基础 课件 第五章 PLC控制技术与应用

PLC控制技术与应用主人时间第五章智能焊接制造基础PLC控制基础PLC硬件组成PLC编程语言PLC工作原理目录01020304CONTENTSPLC控制系统设计05PLC应用案例06触摸屏技术触摸屏在PLC系统中的应用0708PLC控制基础PART01PLC是可编程序逻辑控制器，以微处理器为核心，综合多种技术发展而来，用于工业自动化控制。PLC定义从早期的逻辑顺序控制到如今具备多种功能的高级控制器，PLC不断进化，适应现代工业需求。发展历程在智能焊接制造中，PLC是核心控制器之一，实现焊接设备的自动化控制，提高生产效率和质量。核心作用PLC定义与发展PLC外形

PLC的主要特点

可靠性高，适应能力强。软硬结合，柔性控制。

软硬结合，柔性控制。

模块化结构‌，组合应用。丰富的I/O接口，通用性强

。

PLC的主要通信方式‌‌（1）点对点通信（P2P）‌适用于近距离设备之间的通信，如两个PLC之间的直接连接。该通信方式的优点是简单易用，不需要复杂配置，适合小范围数据传输。缺点是通信距离有限，一般在几米到几十米的范围内，且通信速度较慢。‌‌（2）串行通信

通过串行接口（如‌RS-232、‌RS-422、‌RS-485）进行数据传输。适用于较远距离的通信，范围从几十米到几千米。该通信方式的优点是通信距离长，速度较快，适合大量数据传输。缺点是随着距离增加，传输速度会下降。‌（3）现场总线通信

如‌PROFIBUS、‌PROFINET等，用于工业自动化领域的通信标准。支持主从模式和多主多从模式，适用于复杂的工业控制系统。该通信方式的优点是可靠性高，灵活性好，兼容性强。‌（4）以太网通信

使用S7协议、‌ModbusTCP、‌OPC等协议进行通信。适用于高速数据传输和大规模系统集成。该通信方式的优点是传输速度快，支持大量数据交换。PLC应用：（1）顺序控制

它取代了传统的继电器顺序控制，可以应用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等。在焊接变位机、自动焊机、焊接生产线等方面得到普遍的应用。（2）运动控制

可以控制电机的起动、停止，而且可以进行电动机速度和加速度的控制，使电动机运动平稳，运动位置控制准确。（3）过程控制PLC能控制大量的物理参数，例如：温度、压力、速度和流量等。（4）数据处理

在焊接制造加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机控制（CNC）设备紧密结合的趋势，可以利用PLC的数据处理结果进行控制。提高PLC数据处理功能是将来PLC发展的趋势之一。（5）设备物联

利用PLC强大的通讯能力，实现多个、甚至几百个PLC的通讯；也可以进行PLC和计算机之间的通讯；可用计算机参与编程及对PLC进行控制管理、交换数据和相互操作等，从而实现设备物联与智能控制。PLC硬件组成PART02PLC的硬件系统简化框图

01CPU是PLC的核心，负责运算和控制，通过运行用户程序完成信息处理和协调系统工作。CPU模块0203硬件构成I/O模块I/O模块是PLC与外部设备连接的接口，用于信号的电平转换、数据缓冲和信号隔离。存储器

存储数据或程序。包括系统存储器和用户存储器。前者存放系统的各种管理、监控程序；后者用于存放用户编写的应用程序

。0405往往采用总线形式，可以连接输入/输出扩展单元或者模块，也可以连接模拟量处理、位置控制等功能模块以及通信模块。扩展接口

06硬件构成存储器接口为了存储用户程序以及扩展用户程序的存储区、数据存储区；可以根据需要扩展存储空间，其连接也是应用总线技术。07外部设备接口可以用于连接计算机、编程器及打印机等。可以通过这个接口连接各种编程装置，还可以利用此接口进行控制过程的监控设备正常运行。电源模块PLC的电源模块为整个系统提供稳定的电力支持，确保设备正常运行。PLC编程语言PART03梯形图是PLC最常用的编程语言，形式类似继电器控制电路，形象直观，易于掌握。梯形图助记符语言类似于计算机汇编语言，用指令的助记符来编程，与梯形图指令有对应关系。助记符语言顺序功能图是一种图解表示法，用于描述顺序控制系统的功能，便于理解和设计复杂控制系统。顺序功能图常用编程语言电路图梯形图助记符语言为：LDX000（表示逻辑操作开始，常开触点与母线连接）ORY000（表示常开触点并联）ANIX001（表示常闭触点串联）OUTY000（表示输出）PLC工作原理PART04扫描机制PLC采用扫描工作机制，连续检测输入信号，解算控制逻辑，更新输出信号，确保系统稳定运行。输入/输出刷新PLC在每个扫描周期中进行输入采样和输出刷新，确保控制信号的及时性和准确性。自诊断功能PLC具备自诊断功能，在每次扫描用户程序前对自身硬件和软件进行检测，确保系统安全可靠。工作机制PLC与I/O装置连接原理图PLC控制系统设计PART05满足控制要求PLC控制系统设计需最大限度满足被控对象的控制要求，确保生产过程的顺利进行。简单经济在满足控制要求的前提下，控制系统应尽量简单经济，便于使用和维护。安全可靠保证PLC控制系统的安全性和可靠性，避免因系统故障导致生产事故。设计原则设计基本内容1）选择用户输入设备（操作开关、限位开关、传感器等），输出设备（继电器、接触器、信号灯、电磁阀等）以及由输出设备驱动的控制对象，如焊接电源、电动机、气动装置等。2）PLC的选择。包括PLC机型、容量、I/O模块和电源模块等。3）分配PLC的I/O，绘制I/O连接图。4）设计编写并调试PLC控制程序。包括设计梯形图，调试程序。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。5）设计PLC控制台（柜）。6）编制PLC控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表等。设计步骤1）根据生产的工艺过程分析控制要求，如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护等），操作方式（手动、自动、连续、单周期、单步等）。2）根据控制要求确定用户所需的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。3）选择PLC。4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图（这一步也可以结合第2步进行）。5）进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和施工。必须在控制线路（接线）设计完后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。PLC控制系统的设计步骤

PLC应用案例06PART系统构成控制过程硬件与软件设计不锈钢浮球自动焊系统由机床底座、主轴箱、控制面板等组成，采用PLC控制实现自动化焊接。通过PLC编程实现工件装卡、旋转、焊接等过程的自动化控制，提高焊接效率和质量。根据焊接工艺要求，选择合适的PLC型号，设计I/O连接图和控制程序，确保系统稳定运行。不锈钢浮球自动焊不锈钢浮球

不锈钢浮球自动焊机床示意图

不锈钢浮球自动焊电气控制系统

不锈钢浮球自动焊过程输入输出X0编码器信号输入Y0模板工装气动控制电磁阀YV0X1起动按钮SB1Y1尾座气动气动控制电磁阀YV1X2停止按钮SB2Y2枪架气动控制电磁阀YV2X3自动/手动控制选择开关SA1Y3主轴伺服电动机控制继电器KAX4模板工装气动装置SB3Y4弧焊电源控制SBX5尾座气动装置SB4Y5焊接指示灯HL1X6枪架移动气动装置SB5Y6主轴旋转指示灯HL2X7弧焊电源SB4Y7熄弧程序指示灯HL3X10主轴伺服电动机控制SB5

浮球自动焊PLC系统I/O安排一览表

浮球自动焊PLC系统接线图

触摸屏技术PART07触摸屏是一种带有显示装置的复合型传感器，操作简单、方便、自然，广泛应用于工业控制领域。定义与特点触摸屏通过触摸检测部件和控制器实现对操作指令的识别和执行，具有高效性和准确性。工作原理触摸屏分为电阻式、电容式、红外线式和表面声波式等，各有优缺点，适用于不同应用场景。分类与应用触摸屏概述触摸屏在PLC系统中的应用PART08界面友好触摸屏提供直观的图形界面，操作人员无需专业知识即可轻松