PLC应用技术第6章典型例题分析.ppt

1、第 6 章典型例题分析,6.1 机床工作台的PLC控制 6.2 交通信号灯的PLC控制 6.3 三相步进电机PLC控制 6.4 某燃油锅炉的PLC控制 6.5 深孔钻的PLC控制 6.6 两台电动机的PLC控制 6.7 线绕转子三相异步电动机启动控制程序 习题六,本章知识点： 典型例题分析。 6.1 机床工作台的PLC控制 用PLC对机床工作台进行控制，控制要求如下： 试设计一个双速电机驱动的工作台的PLC控制程序，工艺过程如图6.1所示，要求能够实现单周期和连续自动两种运行方式。,图6.1 机床工作台示意图,要求：画出I/O连接图，编制PLC程序，并调试直至符合要求为止。 解：(1) 先画出

2、PLC的I/O连接图，如图6.2所示。 (2) 状态转移图(流程图)如图6.3所示。 (3) 梯形图如图6.4所示。,图6.2 以PLC控制机床工作台的I/O连接图,图6.3 以PLC控制机床工作台的状态转移图,图6.4 以PLC控制机床工作台的梯形图,(4) 指令如下。,6.2 交通信号灯的PLC控制 图6.5、图6.6所示是城市十字路口交通灯的示意图和动作时序图，交通灯的控制要求如下： (1) 当启动开关接通时，交通灯系统开始工作，红、黄、绿灯按一定时序轮流发亮。先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持35秒钟，在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，并维持30秒钟，到30秒钟时，东西绿灯闪亮，

3、闪亮周期为1秒钟(亮0.5秒钟，灭0.5秒钟)。绿灯闪亮3秒钟后熄灭，东西黄灯亮，并维持2秒钟，到2秒钟时，东西黄灯熄灭，红灯亮，同时南北红灯熄灭，绿灯亮。,东西红灯亮维持25秒钟，南北绿灯亮维持20秒钟，到20秒钟时，南北绿灯闪亮3秒钟后熄灭，南北黄灯亮，并维持2秒钟，到2秒钟时，南北黄灯熄灭，红灯亮，同时东西绿灯亮，开始第二周期的动作。此后周而复始地循环。 (2) 当启动开关断开时，所有交通灯都熄灭。 要求：编制程序并上机调试。,图6.5 十字路口交通灯示意图,图6.6 十字路口交通灯动作时序图,解：(1) 先画出PLC的I/O连接图，如图6.7所示。 (2) 状态转移图(流程图)如图6.

4、8所示。 (3) 画出PLC的梯形图，如图6.9所示。,图6.7 交通信号灯PLC控制程序的I/O连接图,图6.8 交通信号灯PLC控制程序的状态转移图,图6.9 交通信号灯PLC控制程序的梯形图,(4) 指令如下。,(5) 讨论。 本例还可以设计为并行性分支结构的程序，其流程图如图6.10所示，梯形图和指令请读者自行补充。,图6.10 以并行性分支结构程序设计交通灯控制程序,6.3 三相步进电机的PLC控制 利用PLC的移位指令设计步进电机的控制程序，实现对步进电机的转速控制、正反转控制和步数控制。具体控制要求如下： (1) 步进电机以三相六拍方式运转，顺序如图6.11所示；,图6.11 步

5、进电机的三相六拍方式,(2) 步进电机转速要求以0.2秒、0.5秒、1秒的脉冲触发； (3) 步进电机步数控制要求有单步、10步和100步运行停止； (4) 步进电机的正反转控制，即反转的运行顺序如图6.12所示。,图6.12 步进电机的反转运行顺序,试根据以上要求写出梯形图和指令。 问题分析： 本题属于顺序控制问题，因而可以使用流程图编制程序，但是本题分别有快速(0.2秒)、中速(0.5秒)、慢速(1秒)三种速度，同时又有正反转控制两种情况，还有单步、10步、100步共三种运行方式，所以一共具有233=18种情况，用流程图编制程序，工作量较大。因此，我们考虑以功能指令SFTR来构成一个移位寄

6、存器，移位寄存器可以由多个辅助继电器顺序排列组成。,移位寄存器中各位的内容可在移位脉冲的作用下依照一定的方向移动，比如，我们在移位寄存器的第一位中存放一个“1”，当移位脉冲信号到来时，这个“1”就移到了第二位，下次就移到了第三位，这样一来，就可大大减少编程的工作量。 解：(1) 首先画出I/O连接图，如图6.13所示。,图6.13 I/O连接图,(2) 然后设计梯形图，如图6.14所示。 因为步进电机按三相六拍方式运行，所以用SFTR指令构成一个六拍时序脉冲。X4用以控制正反转；M30分别与T0、T1、T2、T3、T4、T5构成三个脉冲发生器，分别代表三种不同速度；X5用来做单步运行，X6、X

7、7分别控制10步、100步运行。,图6.14 梯形图,(3) 与上述梯形图对应的指令如下。,6.4 某燃油锅炉的PLC控制 用PLC对某燃油锅炉进行控制，燃油锅炉示意图如图6.15所示，燃油经过燃油预热器预热，由喷油泵经喷油口打入锅炉进行燃烧。燃烧时，鼓风机送风，喷油口喷油，点火变压器接通(子火燃烧)，瓦斯阀打开(母火燃烧)，将燃油点燃。点火完毕，关闭子火与母火，继续送风、喷油，使燃烧持续。锅炉的进水与排水分别由进水阀与排水阀来执行，上下水位分别由上限、下限水位开关来检测。蒸气压力由蒸气压力开关来检测。,图6.15 燃油锅炉示意图,控制要求如下： (1) 启动：该锅炉的燃烧按一定的时间间隔顺序

8、起燃，其起燃顺序如图6.16所示。 (2) 停止：停止燃烧时，要求如图6.17所示。,图6.16 燃油锅炉的起燃顺序,图6.17 燃油锅炉的清炉过程,(3) 异常情况自动关火：锅炉燃烧过程中，当出现异常情况时(即蒸气压力超过允许值，或水位超过上限，或水位低于下限)，能自动关火进行清炉；异常情况消失后，又能自动按起燃程序重新点火燃烧，其过程如图6.18所示。,图6.18 燃油锅炉的异常情况自动关火过程,(4) 锅炉水位控制：锅炉工作启动后，当水位低于下限时，进水阀门打开，排水阀门关闭。当水位超过上限时，排水阀门打开，进水阀门关闭。 问题分析： 本题中火力控制与水位控制应当同时考虑，应用MC/MC

9、R主控电路块指令比较方便。 解：(1) 首先画出I/O连接图，如图6.19所示。,图6.19 I/O连接图,(2) 设计出梯形图，如图6.20所示。其中，进水、排水需要循环进行，因此用主控电路块MC/MCR来设计，这样可以减少编程工作量。,图6.20 梯形图,(3) 写出与上述梯形图对应的指令。,6.5 深孔钻的PLC控制 根据下列工艺过程(如图6.21所示)，设计某深孔钻的PLC控制程序。其中，钻头从原点(位于X1处)出发，完成加工任务后，回到原点停下，即单周期运行。同时，也可以按照连续自动运行方式工作，即按下启动按钮后，工作台不断地循环运行，直到按下停止按钮才停止。 要求编制程序并上机调试

10、。,图6.21 深孔钻的工艺过程,解： (1) I/O连接图如图6.22所示。 (2) 状态转移图(流程图)如图6.23所示。 (3) 梯形图如图6.24所示。,图6.22 以PLC控制深孔钻的I/O连接图,图6.23 以PLC控制深孔钻的状态转移图,图6.24 以PLC控制深孔钻的梯形图,(4) 指令如下。,6.6 两台电动机的PLC控制 两台电动机先后启动，控制要求如下：第一台先启动，5秒后第一台电动机停止，第二台启动，运行3秒钟后停止，暂停2秒后第一台重新启动，如此循环运行。试设计出PLC的I/O连接图、梯形图，并编写指令。 解：(1)PLC的I/O连接图如图6.25所示。 (2) 梯形

11、图如图6.26所示。,图6.25 以PLC控制两台电动机的I/O连接图,图6.26 以PLC控制两台电动机的梯形图,(3) 指令如下。,6.7 线绕转子三相异步电动机启动控制程序 1. 控制要求 图6.29中的PLC程序说明了4级线绕转子三相异步电动机的自动启动过程。电动机启动时转子为满电阻，经过一定时间后，第一个转子触点闭合并短接部分转子电阻，又经过一定时间后，后续触点逐步受到控制，而转子电阻每次都减小直至其完全短接，最终电动机以额定转速运行。,按下接在输入端X0的点动开关ON，即可开始平稳地启动电机；再按下接在输入端X1的点动开关OFF，即可停止电机。电机电路断路器接在输入端X2，当电机过

12、载时输入端X2打开，电机停止。,2. 电气原理图设计 图6.27是4级线绕转子三相异步电动机的主电路和PLC输入/输出接口原理图，其中，各电器元件功能如下： SB0开机，点动开关(常开触点)，ON SB1停机，点动开关(常闭触点)，OFF FR热继电器触点(常闭触点) KM0 电机接触器 KM1转子接触器1,KM2转子接触器2 KM3转子接触器3 KM4转子接触器4 T7定时器，第一阶段 T8定时器，第二阶段 T9定时器，第三阶段 T10 定时器，第四阶段,图6.27 线绕转子电动机电路原理图,3. 程序设计分析 在下述两种情况下，可将中间结果内存标志位M20置位。一种是按下接在输入端X0的点

13、动开关ON，且4个转子接触器都未被激活；另一种是电机接触器已动作(Y01)，这是为了锁定启动。当中间结果内存标志位用来设置电机接触器内存标志位Y0(运行电机)时，还必须同时满足三个条件，即OFF点动开关未动作，电机电路断路器未动作，无互锁。当ON和OFF点动开关同时动作时，将互锁内存标志位M10置位，直到这两个点动开关重新回到初始位置，才能将互锁内存标志复位。,当控制电机接触器的输出Y0被置位后，第一个定时器T7开始计时，2秒钟后，控制第一个转子接触器的输出Y1被置位；然后第二个定时器T8启动，又过2秒钟后，控制第二个转子接触器的输出Y2被置位；T9和T10重复上述步骤，它们靠设置相应的输出Y

14、3和Y4来分别启动转子接触器3和4。这样，电机最终按额定转速旋转。当输入X1和X2不再有任何电压时，也就是OFF点动开关打开或电机电路断路器打开时，电机关闭。线绕转子启动程序框图如图6.28所示。,4. PLC程序 图6.29是线绕转子三相异步电动机启动控制PLC梯形图。在下面的PLC程序中，给出了详细的程序注释说明。,图6.29 线绕转子电动机启动控制PLC梯形图,/标题：线绕转子启动 /互锁和解除互锁 LDIX1 /如果停机开关SB1动作 AND X0/且开机开关SB0动作 SETM10/则把内部存储器标志位M10置位(互锁) LDX1/如果停机开关没有动作 ANIX0/且开机开关没有动作

15、 RSTM10 /则解除互锁(M100),/电机启动 LDX0/ON开关动作 ANIY1/转子接触器1未动作 ANIY2/转子接触器2未动作 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4/转子接触器4未动作,ORY0 OUTM20/中间结果内存标志 LDM20/中间结果内存标志 AND X1/OFF开关未动作 AND X2/电机热继电器未动作 ANIM10/无互锁 OUT Y0/电机运行(启动电机接触器),/启动定时器T7 LDY0/电机运行 ANIY1/转子接触器1未动作 ANIY2/转子接触器2未动作 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4/转子接触器4未动作 OUTT7/启动T7(2

16、s ) K20,/启动转子接触器1 LDT7/T7溢出 ORY1/锁定转手接触器1 ANDY0/电机运行 ANIY2/转子接触器2未动作 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4/转子接触器4未动作 OUTY1/启动转子接触器1,/启动定时器T8 LDY0/电机运行 ANIY2/转子接触器2未动作 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4/转子接触器4未动作 ANDY1/转子接触器1已动作 OUTT8/启动T8(2 s) K20,/启动转子接触器2 LDT8/T8溢出 ORY2/锁定转子接触器2 AND Y0/电机运行 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4 /转子接触器4未动作 OU

17、TY2/启动转子接触器2,/启动定时器T9 LDY0/电机运行 AND Y2/转子接触器2已动作 ANIY3/转子接触器3未动作 ANIY4/转子接触器4未动作 OUT T9/启动T9(2 s) K20,/启动转子接触器3 LDT9/T9溢出 ORY3/锁定转子接触器3 ANDY0/电机运行 ANIY4/转子接触器4未动作 OUTY3/启动转子接触器3,/启动定时器T10 LDY0/转子接触器3已动作 ANDY3/转子接触器4未动作 ANIY4/启动T10(2 s) OUTT10 K20,/启动转子接触器4 LDT10/T10溢出 ORY4/锁定转子接触器4 ANDY0/电机运行 OUTY4/

18、启动转子接触器4 END/主程序结束,习 题 六 1. 锅炉鼓风机和引风机控制有关信号的时序图如图6.30所示，要求鼓风机比引风机晚25 s启动，引风机比鼓风机晚17 s停机。试设计出梯形图，并写出指令。,图6.30 题1图,2. 两台电动机先后启动，控制要求如下：第一台先启动，7 s后第一台电动机停止，第二台启动，运行5 s钟后停止，暂停3秒后第一台重新启动，如此循环运行，要求能够实现单周期和连续自动两种运行方式。试设计出PLC的I/O连接图、梯形图，并编写指令。 3. 分析图6.31所示的流程图，并将此图转变为PLC的梯形图，然后写出对应的指令。,图6.31 题3图,4. 设计一个组合机床

19、的PLC控制程序，组合机床的动作过程如图6.32所示，要求能够实现单周期和连续自动两种运行方式。试画出I/O连接图、流程图、梯形图，并写出 指令。 5. 设计一个简易冲床的PLC控制程序，简易冲床的动作过程如图6.33所示，要求能够实现单周期和连续自动两种运行方式。试画出I/O连接图、流程图、梯形图，并写出对应的指令。,图6.32 题4图,图6.33 题5图,6. 用PLC实现某电动搅拌机的控制，要求：正转10秒，暂停3秒，反转10秒，暂停3秒，如此小循环两次，放出原料；然后再次正转10秒，暂停3秒，如此大循环两次后发出声音信号(需要1秒钟)，全部停止。试设计PLC控制的流程图、梯形图，并上机

20、调试。 7. 小车开始停在左边，限位开关X1为接通状态。按下启动按钮后，小车按照图6.34所示运行，最后返回并停止在限位开关X1处。试设计PLC控制的流程图、梯形图，并上机调试。,图6.34 题7图,8. 图6.35所示的两条运输带顺序相连，按下启动按钮，2号运输带开始运行，10秒钟后1号运输带自动启动。停机的顺序与启动的顺序刚好相反，间隔时间为8秒钟。试设计PLC控制的流程图、梯形图，并上机调试。 9. 图6.36所示为交通信号灯的波形图，试设计出PLC的流程图、梯形图及指令，其中X0为启动按钮。,图6.35 题8图,图6.36 题9图,10. 图6.37所示是某剪板机的示意图，开始时压钳和

21、剪刀在上限位置，限位开关X0和X1为ON，按下启动按钮X10，工作过程如下：首先板料右行(Y1为ON)至限位开关X3动作，然后压钳下行(Y2为ON并保持)，压紧板料后，压力继电器X4为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行(Y3为ON)。剪断板料后，X2变为ON，压钳和剪刀同时上行(Y4和Y5为ON，Y2和Y3为OFF)，它们分别碰到限位开关X0和X1后，分别停止上行。都停止后，又开始下一个周期的工作，剪完3块板料后停止工作并且停止在初始状态。试设计出PLC的流程图、梯形图及指令。,图6.37 题10图,11. 设计两台电动机先后启动、停止的PLC程序，控制要求如下： (1) 启动的顺序为：电动机1延时7秒电动机2。 (2) 停止的顺序为：电动机2延时3秒电动机1。 (3) 允许使用定时器T，试画出其梯形图，并写出指令。,12. 用PLC程序实现喷水池花式喷水控制。控制要求如下： (1) 喷水池中央喷嘴为高水柱，周围为低水柱开花式喷嘴。按下启动按钮，应实现如下花式喷水：高