5 可编程控制器控制系统设计.ppt

1、5.2 PLC的硬件设计,5.3 PLC的软件设计,第5章 可编程控制器控制系统设计,5.1 PLC控制系统设计的内容与步骤,一、PLC控制系统设计的基本原则 1满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要， PLC选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。 2系统安全、可靠 3尽可能简单、经济、使用与维修方便 4具有高的性能价格比。,5.1 PLC控制系统设计的内容与步骤,二、PLC控制系统设计步骤 1分析被控对象，提出控制要求。 2. 确定输入、输出设备。 3确定PLC的I/O点数，选择PLC机型。 4分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。 5程序设计，绘制状态转移图。 1）

2、初始化程序；2）控制程序；3）检测、故障诊断和显示等程序；4）保护和联锁程序。 6程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。 7调试过程结束，整理技术资料，投入使用。,PLC控制系统设计步骤流程图,PLC机型的选择 I/O点的数量和种类 CPU的速度 内存容量 编程器 打印机 I/O模块 通讯接口模块 通讯传输电缆,5.2 PLC的硬件设计,一、PLC机型选择,结构形式,整体式,模块式,安装方式,集中式,远程IO式,分布式,功能要求,响应速度,系统可靠性,机型统一,输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入 信号的器件。,分类,主令器件,检

3、测器件,输入信号,模拟信号,数字信号,开关信号,二、PLCI/O端口选择,按钮、选择开关、数字开关,行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点,压力传感器、温度传感器,数字开关,按钮、转换开关、形成开关、触点,输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序 运行结果的器件。,分类：,驱动负载,显示负载,输出端口：,继电器输出,晶体管输出,晶闸管输出,接触器、继电器、电磁阀,二、PLCI/O端口选择,指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器,交直流负载,直流负载,交流负载,I/O点数的确定 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。 确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所

4、需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加 1015的余量,二、PLC I/O端口选择,CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的PLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适CPU种类的PLC机型。,三、CPU的速度,远程I/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远 离控制站 高速计数器模块：当PLC内部的高速计数器的最高计数频率不能满足要求时，可选择使用 定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位 通信联网模块：PLC与PLC之间，或PLC与计算机之间的通信与联网 模拟输入模块

5、、输出模块：把流量、速度、压力、风 力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。,四、PLC模块的选择,PLC的外围设备主要是人机对话装置，用于PLC的编程和监控。通过人机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。PLC外围外围设备有编程器、打印机、EPROM写入器、显示器等。,五、PLC外围设备,我国优先选择220V的交流电源电压，特殊情况可选择24V直流电源供电。 输入信号电源，一般利用PLC内部提供的直流24V电源。对于带有有源器件的接近开关可外接220V交流电源，提高稳定避免干扰。 选用直流I/O模块时，需要外设直流电源。,六、电源电压的选择,PL

6、C的软件设计指PLC控制系统中用户程序的设计。,5.3 PLC的软件设计,设计内容,梯形图,状态转移图,指令表,设计方法,翻译法,状态转移图法,逻辑设计法,用PLC中软元件，代替原继电器接触器控制线路图 中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对 旧设备、旧控制系统的技术改造。 设计举例 正反转 时间控制,一、翻译法,正反转,定时器,针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。,二、状态转移图,【应用范例1】机械手臂控制

7、,工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D点（LS0动作）。,控制说明：,只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸 动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机 械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。,C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。,控制说明：,A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。,当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件， 经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移

8、走。,控制说明：,LS0D点有无工件侦测用限制开关,LS5E点有无工件侦测用限制开关,LS1A缸前行限制开关（左极限）,LS2A缸退回限制开关（右极限）,LS3B缸下降限制开关（下极限）,LS4B缸上升限制开关（上极限）,功能分析：,原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2 ON）、B缸 上升至上极限位置（LS4 ON）及C缸松开为机械手臂的原点。 执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸 均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。,工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。,传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时， 应驱动传送带转动。,上述两个流程可以同时进

9、行，因此使用并进分支流程来完 成组合。,元件分配：,D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0,A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1,A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2,B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3,B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4,E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5,A缸驱动，使用输出继 电器Y0,B缸驱动，使用输出继 电器Y1,C缸驱动，使用输出继 电器Y2,传送带驱动，使用输 出继电器Y3,绘绘制状态流程图,b.工件搬运流程,B缸下移 （Y1 ON）,C缸夹取工件并延时（Y2 ON）,B缸上升 （Y1 OFF）,A缸前进 （Y0 ON）,工件尚未完全搬运,B缸下移 （Y1 ON）,C缸松开工件并延时（Y2 OFF）,B缸上升 （Y1 OFF）,A缸后退 （Y0 OFF）,a.原点复位流程,A缸退回至右极限位置（LS2 ON）,B缸上升至上极限位置（LS4 ON）,绘绘制状态流程图,d.并进-合流分支,c.传送带流程,B缸在上极限位置 E点有工件,驱动传送带电机并延时2秒,将工件搬运流程和传送带流程做成并进-合流分支结构,步进阶梯图转换,程序清单,以布尔逻