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第7章 可编程序控制器控制系统的设计及应用_图文

PLC

可编程控制器及其系统
主 讲:郎 朗

可编程控制器原理及应用

PLC

目 录
第7章 7.1 7.2 7.3 可编程序控制器控制系统的设计及应用 PLC控制系统的设计步骤及选型原则 控制系统的设计步骤及选型原则 PLC的编程方法与编程技巧? 的编程方法与编程技巧? 的编程方法与编程技巧 控制系统设计举例

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7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5

PLC控制系统的设计步骤及选型原则 PLC控制系统的设计步骤及选型原则 PLC控制系统设计的一般步骤 PLC控制系统设计的一般步骤 PLC应用程序设计步骤 PLC应用程序设计步骤 PLC控制系统的抗干扰设计 PLC控制系统的抗干扰设计 PLC的选型原则 PLC的选型原则 PLC的选型方法 PLC的选型方法

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7.1 PLC控制系统的设计步骤及选型原则 PLC控制系统的设计步骤及选型原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象( 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备 和生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。 和生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。 因此,在设计PLC控制系统时,应考虑以下问题: PLC控制系统时 因此,在设计PLC控制系统时,应考虑以下问题: 1.最大限度地满足被控对象的控制要求 最大限度地满足被控对象的控制要求。 1.最大限度地满足被控对象的控制要求。 2.在满足控制要求的前提下 力求使控制系统简单、经济, 在满足控制要求的前提下, 2.在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济, 使用及维修方便。 使用及维修方便。 3.保证控制系统的安全 可靠。 保证控制系统的安全、 3.保证控制系统的安全、可靠。 4.考虑到生产的发展和工艺的改进 在选择PLC容量时, 考虑到生产的发展和工艺的改进, PLC容量时 4.考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC容量时,应 适当留有裕量。 适当留有裕量。
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对过程控制,扫描时间和响应时间必须认真考虑, 对过程控制,扫描时间和响应时间必须认真考虑,可编程 控制器顺序扫描的工作方式使它不可能可靠地接受到持 续时间小于扫描周期的输入信号。 续时间小于扫描周期的输入信号。 输入信号的持续时间应大于扫描周期。 ★输入信号的持续时间应大于扫描周期。输入信号的持续 时间太短,还没扫描到,信号就消失了,产生误差。 时间太短,还没扫描到,信号就消失了,产生误差。
★系统的响应时间是指输入信号产生时刻到输出信号状态

发生变化时刻的时间间隔。即: 发生变化时刻的时间间隔。
系统的响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+ 系统的响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期
结束 可编程控制器原理及应用

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7.1.1 PLC控制系统设计的一般步骤 控制系统设计的一般步骤 PLC控制系统是由 控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的,其设 与用户输入、 控制系统是由 与用户输入 输出设备连接而成的, 计的基本内容包括: 计的基本内容包括: 1.根据生产的工艺过程分析控制要求。 根据生产的工艺过程分析控制要求。 根据生产的工艺过程分析控制要求 2.根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备,确定I/O点数。 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备,确定 点数 点数。 根据控制要求确定所需的用户输入 3.选择 选择PLC。(包括机型的选择以及容量、I/O模块、电源模块) 。(包括机型的选择以及容量 模块、 选择 。(包括机型的选择以及容量、 模块 电源模块) 4.分配 分配PLC的I/O点,并设计 连线图。 连线图。 分配 的 点 并设计I/O连线图 5.进行 进行PLC的程序设计(梯形图、指令表,反复调试、修改、成 的程序设计( 进行 的程序设计 梯形图、指令表,反复调试、修改、 功) 6.编制控制系统的技术文件。(说明书、电器图、元件明细表) 编制控制系统的技术文件。(说明书、电器图、元件明细表) 编制控制系统的技术文件。(说明书
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图7.1 PLC控制系统的一般设计步骤 控制系统的一般设计步骤

7.1.1结束 可编程控制器原理及应用

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7.1.2 PLC应用程序设计步骤 PLC应用程序设计步骤 P256-257图 程序设计部分) (见P256-257图7-1程序设计部分) 7.1.3 PLC控制系统的抗干扰设计 PLC控制系统的抗干扰设计

(1)保护PLC输出点不被意外损坏(P257) 保护PLC输出点不被意外损坏(P257) PLC输出点不被意外损坏 1.晶体管输出型PLC的抑制保护电路 1.晶体管输出型PLC的抑制保护电路 晶体管输出型PLC 2.继电器输出型PLC的抑制保护电路 2.继电器输出型PLC的抑制保护电路 继电器输出型PLC 3.晶闸管输出型PLC的抑制保护电路 3.晶闸管输出型PLC的抑制保护电路 晶闸管输出型PLC

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正常开通时

关断时, 关断时,电感两端的 高电压从二极管续流

稳压管限制冲击电流

晶体管输出型PLC的抑制保护电路? PLC的抑制保护电路 图7.2 晶体管输出型PLC的抑制保护电路? (a)二极管抑制保护电路 (b)齐纳二极管抑制保护电路 (a)二极管抑制保护电路 (b)齐纳二极管抑制保护电路 可编程控制器原理及应用

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关断时RC续流 关断时RC续流 RC C可换二极管 关断时用压敏电阻 抑制尖峰电压

继电器、晶闸管输出型PLC的抑制保护电路 继电器、晶闸管输出型PLC的抑制保护电路 PLC 压敏电阻:当加在它上面的电压低于它的阀值时,流过它的电流极小, 压敏电阻 当加在它上面的电压低于它的阀值时,流过它的电流极小,相当于一
只关死的阀门,它相当于不导通 当电压超过它的阀值时 流过它的电流激增, 当电压超过它的阀值时, 只关死的阀门,它相当于不导通;当电压超过它的阀值时,流过它的电流激增,相 当于阀门打开并将电压限制在阀值。利用这一功能, 当于阀门打开并将电压限制在阀值。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的 异常过电压,保护电路免受过电压的损害。 异常过电压,保护电路免受过电压的损害。 可编程控制器原理及应用

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(2)保护PLC通信口不被烧毁 保护PLC通信口不被烧毁 PLC PLC的通讯信号是非隔离的 的通讯信号是非隔离的, PLC的通讯信号是非隔离的,当不共地的非隔离设备构 成网络时,通信电缆内会形成电流导致通讯错误, 成网络时,通信电缆内会形成电流导致通讯错误,甚 至损坏设备。 至损坏设备。 注意: 注意: ★ 选择相同的接地参考点; 选择相同的接地参考点; 选用隔离的RS 485/RS232转换器 RS转换器; ★ 选用隔离的RS-485/RS232转换器; 当不具备公共接地参考点设备构成网络时, ★ 当不具备公共接地参考点设备构成网络时,网络中加 RS485/RS485或RS232/RS232中继器 中继器。 入RS485/RS485或RS232/RS232中继器。
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(3)抗电气噪声干扰的措施 为避免此类故障的发生,要注意以下几点: 为避免此类故障的发生,要注意以下几点: 系统应正确、良好地接地。 1. 系统应正确、良好地接地。 低电压信号电缆与高压动力电缆应独立走线。 2. 低电压信号电缆与高压动力电缆应独立走线。 PLC上24VDC传感器电源的负端接地 传感器电源的负端接地。 3. 将PLC上24VDC传感器电源的负端接地。 I/O分配时输入输出模块各应尽可能相对集中地安排 分配时输入输出模块各应尽可能相对集中地安排, 4. I/O分配时输入输出模块各应尽可能相对集中地安排, 防止输出信号对输入信号的干扰,并做到便于布线。 防止输出信号对输入信号的干扰,并做到便于布线。 当对输入信号检测频率要求不高时, 5. 当对输入信号检测频率要求不高时,可以将输入点 的输入信号滤波时间延长。 的输入信号滤波时间延长。

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(4)保证模拟量输入信号采样值的稳定 模拟量信号在受到干扰后会变得不稳定。这些干扰 模拟量信号在受到干扰后会变得不稳定。 可能是: 可能是:? 来自电源的电气噪声干扰; 1. 来自电源的电气噪声干扰; 2. 来自输入端的电气噪声干扰; 来自输入端的电气噪声干扰; 3. 不正确的接地; 不正确的接地; 模块本身并不提供对工频噪声的滤波。 4. 模块本身并不提供对工频噪声的滤波。

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(5)保证CPU运转正常,避免系统故障灯亮 保证CPU运转正常, CPU运转正常 系统故障灯是由有两种错误点亮: 系统故障灯是由有两种错误点亮:用户程序有问题或电 器燥声干扰。 器燥声干扰。 (6)保证扩展I/O模块与CPU连接良好 保证扩展I/O模块与CPU连接良好 I/O模块与CPU (7)保护CPU电源不被破坏 保护CPU电源不被破坏 CPU

7.1.3结束 可编程控制器原理及应用

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7.1.4 PLC的选型原则 的选型原则 在功能满足要求的前提下,保证可靠、维护使用方便、最佳的性价比。 在功能满足要求的前提下,保证可靠、维护使用方便、最佳的性价比。 (1)完整性原则 ) 1. CPU的性能,特别是工作速度及控制规模。 的性能, 的性能 特别是工作速度及控制规模。 2. 电源包括PLC自身所用的电源规格,PLC为输入电路提供的电源及一 电源包括 自身所用的电源规格, 为输入电路提供的电源及一 自身所用的电源规格 些特殊模块所要求的特殊电源。 些特殊模块所要求的特殊电源。 3. 内存的容量。 内存的容量。 4. I/O模块、特殊模块按系统规模配置。 模块、 模块 特殊模块按系统规模配置。 5. 机架、连接单元和连接电缆。 机架、连接单元和连接电缆。 6. 外设的配置至少要有简易编程器,否则,PLC无法编写和调试程序。 外设的配置至少要有简易编程器,否则, 无法编写和调试程序。 无法编写和调试程序

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产品质量、供货方的服务等) (2)可靠性原则 (产品质量、供货方的服务等) ) (3)发展性原则(型号、系统配置) )发展性原则(型号、系统配置) 采购、功能及编程方法统一、通用、 (4)继承性原则 (采购、功能及编程方法统一、通用、 ) 培训、资源、多级分布式集中管理) 培训、资源、多级分布式集中管理) (5)经济性原则 ) 经济性应从以下两个方面来考虑: 经济性应从以下两个方面来考虑: 1. 用PLC是否合算; 是否合算; 是否合算 2. 用什么样的配置更合算。 用什么样的配置更合算。
7.1.4结束 可编程控制器原理及应用

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7.1.5 PLC的选型方法 的选型方法 (1)类比法(经验法) )类比法(经验法) 点数) (2)估算法(主要确定 点数) )估算法(主要确定I/O点数

(3)计算法 ) ☆ 模块数计算 ☆ 电源容量计算 ☆ 响应时间计算 ☆ 投入费用计算 (4)测试法(实际测试或厂方提供) )测试法(实际测试或厂方提供)

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一.容量的选择 PLC的容量是指用户存储器的存储容量和I/O点数两方面的含义。 的容量是指用户存储器的存储容量 点数两方面的含义 的容量是指用户存储器的存储容量和 点数两方面的含义。 在选择存储容量时,一般可按实际需要的25%考虑裕量。 点 在选择存储容量时,一般可按实际需要的 %考虑裕量。I/O点 数也应留有适当裕量,一般可按实际需要的15%考虑裕量。 数也应留有适当裕量,一般可按实际需要的 %考虑裕量。 二.I/O模块的选择 模块的选择 不同的I/O模块 其电路、性能和价格不同,它直接影响着PLC的 模块, 不同的 模块,其电路、性能和价格不同,它直接影响着 的 应用范围,应该根据实际情况合理选择。 应用范围,应该根据实际情况合理选择。

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(1)输入模块的选择 ) 作用:是接收现场的输入信号, 作用:是接收现场的输入信号,并将输入的高电平信号转换为 PLC内部的低电平信号。选择时应注意: 内部的低电平信号。 内部的低电平信号 选择时应注意: 1、电压的选择 与传输距离有关,5V最远为 、 与传输距离有关, 最远为10M,距离较远的设备 , 最远为 应选用较高电压的模块。 应选用较高电压的模块。 2、同时接通的点数 取决于输入电压和环境温度,一般同时接通的 取决于输入电压和环境温度, 、 点数不超过输入点数的60%。 点数不超过输入点数的 %。 3、门槛电平 为了提高控制系统的可靠性,必须考虑门槛电平(接 为了提高控制系统的可靠性,必须考虑门槛电平( 、 通电平与关断电平之差)的大小。门槛电平越高, 通电平与关断电平之差)的大小。门槛电平越高,抗干扰能力越 传输距离越远。 强,传输距离越远。

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(2)输出模块的选择 ) 作用:是将PLC的输出信号传递给外部负载,并将 的输出信号传递给外部负载, 作用:是将 的输出信号传递给外部负载 并将PLC内部的低电 内部的低电 平信号转换为外部所需电平的输出信号。选择时应注意: 平信号转换为外部所需电平的输出信号。选择时应注意: 1、输出方式的选择 、 继电器输出的价格便宜,适用电压范围较宽,导通压降小。 继电器输出的价格便宜,适用电压范围较宽,导通压降小。但它属 于有触点元件,其动作速度较慢,寿命较短。 于有触点元件,其动作速度较慢,寿命较短。因此适用于不频繁 通断的负载。 通断的负载。 对于频繁通断的负载,应采用无触点开关元件, 对于频繁通断的负载,应采用无触点开关元件,即选用晶体管输出 直流输出)或双向可控硅输出(交流输出)。 (直流输出)或双向可控硅输出(交流输出)。

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2、输出电流 输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。 、 输出模块的输出电流必须大于负载电流的额定值。 应根据实际负载电流的大小选择模块的输出电流。 应根据实际负载电流的大小选择模块的输出电流。 3、 3、同时接通的点数 输出模块同时接通点数的电流累计值必须小 于公共端所允许通过的电流值,不超过总输出点数的60%。 于公共端所允许通过的电流值,不超过总输出点数的 %。

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三、电源模块的选择(只考虑输出电流) 电源模块的选择(只考虑输出电流) 电源模块的额定输出电流必须大于CPU模块、I/O模块、专用模块 模块、 模块 模块、 电源模块的额定输出电流必须大于 模块 等消耗电流的总和。 等消耗电流的总和。?

7.1.5结束 可编程控制器原理及应用

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7.2 PLC的编程方法与编程技巧 的编程方法与编程技巧 7.2.1 编程方法 PLC的编程方法大体上有 种: 的编程方法大体上有5种 的编程方法大体上有 (1)经验法: 要多看、分析。例:点动、自锁、互锁、自震 )经验法: 要多看、分析。 点动、自锁、互锁、 个定时器)、方波( 个定时器)、顺控 时序) 个定时器)、顺控( 荡(1个定时器)、方波(2个定时器)、顺控(时序)等。 个定时器)、方波 2) (2)解析法 用组合逻辑和时序逻辑的理论和解析方法求解 (3)图解法: 梯形图、波形图(时序)及流程图(步进) )图解法: 梯形图、波形图(时序)及流程图(步进) (4)技巧法: 在经验法、解析法的基础上用提高编程质量 )技巧法: 在经验法、 巧妙、创造性) (巧妙、创造性) (5)计算机辅助设计 计算机用编程软件 )

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编程规则: 编程规则: 一.梯形图设计规则 梯形图编程是各种PLC通用的编程方式。 PLC通用的编程方式 梯形图编程是各种PLC通用的编程方式。它类似于继 电器控制电路的形式,非常直观易懂, 电器控制电路的形式,非常直观易懂,为电气人员所熟 悉,因此是应用最多的一种编程方式。 因此是应用最多的一种编程方式。 尽管各种PLC的指令系统以及指令的助记符不完全相 尽管各种PLC的指令系统以及指令的助记符不完全相 PLC 但梯形图的设计方法基本上是相同的。 同,但梯形图的设计方法基本上是相同的。
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设计梯形图一般应遵守的规则: 设计梯形图一般应遵守的规则: 1. 梯形图按自上而下,从左到右的顺序排列,每个继电器线 梯形图按自上而下,从左到右的顺序排列, 圈为一个逻辑行。每一逻辑行起于左母线,终于右母线。 圈为一个逻辑行。每一逻辑行起于左母线,终于右母线。 继电器线圈与右母线直接连接。 继电器线圈与右母线直接连接。 2. 梯形图中,一般情况下,某个编号的继电器线圈只能出现 梯形图中,一般情况下, 一次(即不能出现重号的继电器线圈), ),而继电器的接点 一次(即不能出现重号的继电器线圈),而继电器的接点 则可无限引用。 则可无限引用。 ★ 在某些特殊情况下,也允许出现重号的继电器线圈,如使 在某些特殊情况下,也允许出现重号的继电器线圈, 用多个跳转指令的程序段和使用步进指令的情况。 用多个跳转指令的程序段和使用步进指令的情况。
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3. 输入继电器的线圈由输入点上的外部输入信号驱动。因此,梯形 输入继电器的线圈由输入点上的外部输入信号驱动。因此, 图中输入继电器的接点用以表示对应点的输入信号。 图中输入继电器的接点用以表示对应点的输入信号。 在每一逻辑行上,串联接点多的电路应排在上面,如图5 4. 在每一逻辑行上,串联接点多的电路应排在上面,如图5-1(a) 所示。 所示。
X 0 0 0 X 0 0 2 X 0 0 1 Y 0 0 0
0 1 2 LD AND OR OUT X000 X001 X002 Y000

(a )
X 0 0 2 Y 0 0 1 X 0 0 0 X 0 0 1

3

0 1 2 3

LD LD AND ORB OUT

X002 X000 X001

(b )

图5-1 并联电路 - (a)安排得好的电路 (b)安排得不好的电路 ) ) 可编程控制器原理及应用

4

Y001

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在逻辑行上,并联接点多的电路应排在左面,如图5 5. 在逻辑行上,并联接点多的电路应排在左面,如图5-2(a)所 示。
Y0 0 0 X 002
0 1 2 LD OR AND OUT X000 X001 X002 Y000

(a)
X 002 X 000 Y0 0 1 X 001

3

0 1 2 3

LD LD OR ANB OUT

X002 X000 X001

(b )
图5 -2 (a)安排得好的电路

4

Y001

串联电路 (b)安排得不好的电路 可编程控制器原理及应用

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6. 不允许在一对接点上有双向电流流过

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7.在编程中,遇到很多条逻辑行都具有相同的控制条件时, 7.在编程中,遇到很多条逻辑行都具有相同的控制条件时, 在编程中 为了节省语句数量, 为了节省语句数量,常将具有相同控制条件的逻辑行并列 在一起,用同一个控制条件对它们实行综合控制。 在一起,用同一个控制条件对它们实行综合控制。

在并列的逻辑行较多的情况下可以使语句减少, 在并列的逻辑行较多的情况下可以使语句减少, 节约内 存容量。这对内存容量较小的PLC来说就更有意义。 PLC来说就更有意义 存容量。这对内存容量较小的PLC来说就更有意义。
7. 2结束 可编程控制器原理及应用

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控制系统设计举例: 7.3 控制系统设计举例:
分别用三种方法:经验设计法、逻辑设计法、 分别用三种方法:经验设计法、逻辑设计法、波形图设计法 一、经验设计法 ★ 在典型控制环节程序段的基础上,据被控对象的具体要求, 在典型控制环节程序段的基础上,据被控对象的具体要求, 凭经验进行组合、修改、以满足控制要求。 凭经验进行组合、修改、以满足控制要求。 这种设计方法,没有普遍的规律可遵循, ★ 这种设计方法,没有普遍的规律可遵循,具有一定的试探性 和随意性,设计所用的时间、质量与设计者的经验有关。 和随意性,设计所用的时间、质量与设计者的经验有关。 经验设计法对于简单的控制系统是非常有效的, 经验设计法对于简单的控制系统是非常有效的,它是设计复杂 控制系统的基础,要很好地掌握。 控制系统的基础,要很好地掌握。
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例:设计某液体混合装置的PLC控制梯形图程序。 设计某液体混合装置的PLC控制梯形图程序。 PLC控制梯形图程序
1)析工艺过程,明确控制要求: 析工艺过程,明确控制要求: 液体A 液体A 液体B 液体B 1. 起动后,电磁阀 起动后,电磁阀YV1通电打开,液体 流入容器, 通电打开, 流入容器, 通电打开 液体A流入容器 液位传感器I接通 接通, 当液体高度达到 I 时,液位传感器 接通,电磁阀 YV1断电关闭,而电磁阀 断电关闭, 通电打开; 断电关闭 而电磁阀YV2通电打开; 通电打开 2. 液体 流入容器,当液体高度达到 时,液位传 液体B流入容器 当液体高度达到H时 流入容器, 感器H接通 这时电磁阀YV2断电关闭,同时启动 接通, 断电关闭, 感器 接通,这时电磁阀 断电关闭 搅拌电动机M进行搅拌 进行搅拌; 搅拌电动机 进行搅拌; 3. 两种液体均匀混合,1分钟后电动机 停止,这 两种液体均匀混合, 分钟后电动机 停止, 分钟后电动机M停止 时电磁阀YV3通电打开,放出混合液去下道工序; 通电打开, 时电磁阀 通电打开 放出混合液去下道工序; 4. 当液位高度下降到 后,在延时 ,使电磁阀 当液位高度下降到L后 在延时2s, YV3断电关闭,并自动开始新的周期; 断电关闭, 断电关闭 并自动开始新的周期; 5. 按下停机按钮时,要求不要立即停止工作,而 按下停机按钮时,要求不要立即停止工作, 是将停机信号记忆下来,直到完成一个工作周期。 是将停机信号记忆下来,直到完成一个工作周期。 可编程控制器原理及应用

1分钟 分钟

后延时2s 到L后延时 后延时

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2)统计输入/输出点数并选择 )统计输入 输出点数并选择 PLC型号。 型号。 型号
输入 电器 起动按钮SB1 输 入 点 X0 输出 电器 电动机M 接触器KM 电磁阀YV1 输 出 点 Y0

3)分配输入/输出点数并画出外部 )分配输入 输出点数并画出外部 接线图。 接线图。

停机按钮SB2

X1

Y1

液位传感器H 液位传感器I 液位传感器L

X2 X3 X4

电磁阀YV2 电磁阀YV3

Y2 Y3

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PLC 4)画控制流程图。 )画控制流程图。

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PLC
起动按钮

液位传感器I

液位传感器H

0

液位传感器L

第一级:按下起动按钮 接通, 第一级:按下起动按钮SB1时,输入继电器 接通, 时 输入继电器X0接通 输出继电器Y1接通并自保 液位上升。 接通并自保。 输出继电器 接通并自保。液位上升。 第二级:当液位上升到I时 液位传感器I闭合 闭合, 第二级:当液位上升到 时,液位传感器 闭合,X3 接通, 断开 断开, 接通 电磁阀YV2通电。 接通, 通电。 接通,Y1断开,Y2接通,电磁阀 通电 第三级:当液位上升到H时 液位传感器H闭合 闭合, 第三级:当液位上升到 时,液位传感器 闭合, X2接通,Y0接通,接触器 接通, 接通 接触器KM线圈通电其主触点控 接通, 接通 线圈通电其主触点控 制电动机运转,开始搅拌,同时① 线圈断开 线圈断开, 制电动机运转,开始搅拌,同时①Y2线圈断开,电 磁阀YV2断电;②定时器 接通,开始定时。 断电; 定时器T0接通 开始定时。 接通, 磁阀 断电 第四级:定时60s后 其常闭触点断开, 第四级:定时60s后,其常闭触点断开,电动机停 止搅拌,常开点接通, 接通并自锁 电磁阀YV3 接通并自锁, 止搅拌,常开点接通,Y3接通并自锁,电磁阀 通电打开,混合后的液体放到下道工序。 通电打开,混合后的液体放到下道工序。 第五级:当液位下降到L以下时 液位传感器L断开 以下时, 断开, 第五级:当液位下降到 以下时,液位传感器 断开, X4点还原,其常闭触点闭合,定时器 开始延时, 点还原, 开始延时, 点还原 其常闭触点闭合,定时器T1开始延时 2s定时时间到,其其常闭触点断开,Y3断开,电磁 定时时间到, 断开, 定时时间到 其其常闭触点断开, 断开 断电。 阀YV3断电。 断电

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控制要求设计还需要进一步完善。 控制要求设计还需要进一步完善。

第一级:当一个周期完成后, 第一级:当一个周期完成后,不必再按按钮就 能自动开始下一个循环。 能自动开始下一个循环。利用T1常开触点并联 到X0的常开触点上,当T1时间到,①常闭触 点将电磁阀YV3断电;②常开触点将输出继电 器Y1接通并自保。开始新的循环。 第二级: 串入Y3的常闭触点 第二级:在第二级串入 的常闭触点 串入 的常闭触点,防止在 放液体过程中,当液体低于H而高于I时,Y2又 接通。 第五级:串入Y3的常开触点 的常开触点, 上升过 第五级:串入Y3的常开触点,避免液位上升 上升 程中而又低于L时,定时器T1线圈通电。 第六级:应选择一个自锁环节, 第六级:应选择一个自锁环节,将停机信号 记忆下来 下来。 记忆下来。当按下SB2后,X1接通,辅助继电器 M200接通并自保,M200的常闭触点断开,即使 T1延时闭合Y1 也不再接通,即不再开始下一个 循环。 在程序最后,应有结束指令END。 。 在程序最后

I H 电 动 机

L

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6)写出程序并输入PLC,开始调试。 写出程序并输入PLC,开始调试。 PLC ①按照梯形图写出程序指令表并输入PLC 按照梯形图写出程序指令表并输入PLC。 PLC 模拟调试,按控制要求在各指定的输入端输 ②先进行模拟调试 模拟调试 入信号,观察输出指示灯的状态 观察输出指示灯的状态,模拟调试完成后, 观察输出指示灯的状态 将PLC的输出连接到设备上,再进行整个系统的现 再进行整个系统的现 场运行调试。 场运行调试。

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二:逻辑设计法 工业控制,有不少都是通过接触器、 工业控制,有不少都是通过接触器、继电器等电 器元件来控制的,而他们只有两种状态, 器元件来控制的,而他们只有两种状态,即闭合和断 开,因此可用“0”和“1” 逻辑代数设计电器控制 因此可用“0”和 电路。PLC早期应用就是代替继电控制系统,因此逻 电路。PLC早期应用就是代替继电控制系统, 早期应用就是代替继电控制系统 辑设计法同样适用于PLC应用程序的设计。 辑设计法同样适用于PLC应用程序的设计。 PLC应用程序的设计

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例:通风机监控系统 (1)分析工作过程:某地下通风系统有3台通风机,要求在 分析工作过程: 以下3种运行状态下显示不同的信号: ★ 2台及两台以上通风机运转时,绿灯亮; ★ 只有一个风机运转,黄灯闪烁; ★ 三台通风机不运转,红灯亮且报警。 应先将3台通风机的运行状态输入PLC,通过PLC控制各种运行 状态的显示。
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(2)统计输入/输出点数 统计输入/ 通风机运行指示系统: 输入:3台通风机的运转检测信号, 输出:红、绿、黄指示灯。
PLC输入/输出点分配表:
输入电器 1号通风机 2号通风机 3号通风机 输入点 X0 X1 X2 输出电器 绿灯 黄灯 红灯 输出点 Y0 Y1 Y2

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(3)选择PLC型号 选择PLC型号 PLC 并分配PLC输入/ PLC输入 并分配PLC输入/输 出点, 出点,画出外部接 线图。 线图。

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(4)列状态表 (4)列状态表 ★ 设3台通风机分别用A、B、C表示; 台通风机分别用A 表示; ★ 绿灯、黄灯、红灯分别用F1、F2、F3表示; 绿灯、黄灯、红灯分别用F1 F2、F3表示 F1、 表示; ★ 通风机运转为逻辑“1”,停止为逻辑“0”; 通风机运转为逻辑“1”,停止为逻辑“0”; ★ 指示灯亮为逻辑“1”,暗为逻辑“0”。 指示灯亮为逻辑“1”,暗为逻辑“0”。
绿灯亮的状态 A
X0

黄灯亮的状态 F1
Y0

红灯亮的状态 F2
Y1

B
X1

C
X2

A
X0

B
X1

C
X2

A
X0

B
X1

C
X2

F3
Y2

1 0 1 1

1 1 0 1

0 1 1 1

1 1 1 1

1 0 0

0 1 0

0 0 1

1 1 1

0

0

0

1

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(5)列出逻辑表达式: (5)列出逻辑表达式: 列出逻辑表达式

将输入/舒出继电器号带入上面各式: 将输入/舒出继电器号带入上面各式:

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画 出 梯 形 图

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(6)写出语句表。 )写出语句表。 (7)程序输入 )程序输入PLC,开始调试。 ,开始调试。

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三、波形图设计法 波形图设计法对用时间先后顺序动作的时序控制系统进行 设计尤为方便。 设计尤为方便。

根据控制要求先画出对应信号的工作波形图; ★ 根据控制要求先画出对应信号的工作波形图; 找出各信号状态转换的时刻和条件; ★ 找出各信号状态转换的时刻和条件; 再对对应时间用逻辑关系去组合,从而设计出梯形图程序。 ★ 再对对应时间用逻辑关系去组合,从而设计出梯形图程序。

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控制程序。 例:用波形图设计法设计某彩灯电路的PLC控制程序。 用波形图设计法设计某彩灯电路的 控制程序 (1)分析工艺过程,明确控制要求。 )分析工艺过程,明确控制要求。 有A、B、C、D四组彩灯,要求用一个输入开关控制启动彩灯电路, 、 、 、 四组彩灯,要求用一个输入开关控制启动彩灯电路, 四组彩灯 工作过程为: 工作过程为: 组亮2s; ①B、C、D暗,A组亮 、 、 暗 组亮 组亮2s; ②A、C、D暗,B组亮 、 、 暗 组亮 组亮2s; ③A、B、D暗,C组亮 、 、 暗 组亮 组亮2s; ④A、B、C暗,D组亮 、 、 暗 组亮 ⑤B、D两组暗,A、C两组同时亮 ; 、 两组暗, 、 两组同时亮1s; 两组暗 两组同时亮 两组暗, 、 两组同时亮 两组同时亮1s;然后按① ⑥反复循环。 ⑥ A、C两组暗,B、D两组同时亮 ;然后按①~⑥反复循环。 、 两组暗





这是一个典型的时序控制系统。最适合用波形图方法。 这是一个典型的时序控制系统。最适合用波形图方法。
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(2)统计输入 输出点数 )统计输入/输出点数 输入: 一个输入开关,占一个输入点; 输入: 一个输入开关,占一个输入点; 输出: 四组彩灯, 输出: A、B、C、D四组彩灯,共四个输出点; 、 、 、 四组彩灯 共四个输出点; 的输入/输出点 型号并画出外部接线图。 (3)分配 )分配PLC的输入 输出点,选择 的输入 输出点,选择PLC型号并画出外部接线图。 型号并画出外部接线图
输入电器 输入开关 SA 输入点 X0 输出电器 A组彩灯 HL1 B组彩灯 HL2 C组彩灯 HL3 D组彩灯 HL4 输出点 Y1 Y2 Y3 Y4

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(4)画波形图。按时间的先后,画出各信号在一个循环中的波形图, )画波形图。按时间的先后,画出各信号在一个循环中的波形图, 分析: 、 、 、 四组彩灯工作一个循环有 个时间段构成, 四组彩灯工作一个循环有6个时间段构成 分析: A、B、C、D四组彩灯工作一个循环有 个时间段构成,波形图中有 6个时间段需要控制,用6个定时器,对应时间画出定时器的波形图如下。 个时间段需要控制, 个定时器, 个时间段需要控制 个定时器 对应时间画出定时器的波形图如下。
Y1 Y2 Y3 Y4 X0

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(5)列出逻辑表达式并设计梯形图程序。 列出逻辑表达式并设计梯形图程序。 根据波形图的对应关系,结合输入/输出点分配,写逻辑表达式时, 根据波形图的对应关系, 结合输入/ 输出点分配, 写逻辑表达式时, 每只灯只和自己时间的起始、结束(由定时器控制)时刻有关。 每只灯只和自己时间的起始、结束(由定时器控制)时刻有关。 逻辑表达式为: 逻辑表达式为:

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据逻辑表达式 可画出对应的 彩灯电路的梯 形图程序。 形图程序。 图中把T6的常 图中把 的常 闭点串在T1线 闭点串在 线 圈中, 圈中,目的是 使定时器 T1~T6能周期 能周期 地进行工作。 地进行工作。

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并调试。 (6)根据梯形图写出程序指令表,并输入 )根据梯形图写出程序指令表,并输入PLC并调试。 并调试

7. 3结束 可编程控制器原理及应用

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