第九章--plc控制系统综合设计ppt课件

原创 2020-09-13 03:07  阅读

  PLC8.1 PLC的应用设计方法 8.2 应用实例 系统设计的原则与内容设计原则 考虑到今后的发展改进,应适当留有进一步扩展的余地。设计内容 系统设计和调试的主要步骤1)深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 2)确定I/O设备,常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开 关、传感器等,常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、 电磁阀等。 3)选择合适的PLC类型, 根据已确定的用户I/O设备,统计所 需的输入信号和输出信号的点数,选择合适的PLC类型。 4)分配I/O点,编制出输入/输出端子的接线)设计应用系统梯形图程序,这一步是整个应用系统设计最核 心的工作。 6).将程序输入PLC,当使用计算机上编程时,可将程序 下载到PLC中。 7).进行软件测试,在将PLC连接到现场设备上之前,必 须进行软件测试,以排除程序中的错误。 8).应用系统整体调试,在PLC软硬件设计和控制柜及 现场施工完成后,就可以进行整个系统的联机调试。 调试中发现的问题要逐一排除,直至调试成功。 9).编制技术文件,系统技术文件包括功能说明书、电 气原理图、电器布置图、电气元件明细表、PLC梯形 PLC选型在满足控制要求的前提下,选型时应选择最佳的性 能价格比,具体应考虑以下几点。 1).性能与任务相适应 2).PLC的处理速度应满足实时控制的要求 3).PLC应用系统结构合理、机型系列应统一 4).在线编程和离线、PLC容量估算 PLC容量包括两个方面:一是I/O的点数,二是用户 存储器的容量。 1).I/O点数的估算 根据功能说明书,可统计出PLC系统的开关量I/O点 数及模拟量I/O通道数,以及开关量和模拟量的信号类 型。应在统计后得出I/O总点数的基础上,增加10%~ 15%的裕量。选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大 于I/O点数估算值,并应尽量避免使PLC能力接近饱和, 一般应留有30%左右的裕量。 存储器容量估算用户应用程序占用多少内存与许多因素有关,如I/O 点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在 程序设计之前只能粗略的估算。根据经验,每个I/O点 及有关功能器件占用的内存大致如下: 所需存储器容量(KB)=(1~1.25)(DI10 +DO8+AI/O100+CP300)/1024 其中:DI为数字量输入总点数;DO为数 字量输出总点数;AI/AO为模拟量I/O通道 总数;CP为通信接口总数。 、I/O模块的选择1).开关量输入模块的选择 PLC的输入模块用来检测来自现场(如按钮、行程开 关、温控开关、压力开关等)电平信号,并将其转换为 PLC内部的低电平信号。开关量输入模块按输入点数 分,常用的有8点、12点、16点、32点等;按工作电 压分,常用的有直流5 V、12 V、24 V,交流110 220V等;按外部接线方式又可分为汇点输入、分隔输 2).开关量输出模块的选择输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号转换为外部所 需电平的输出信号,驱动外部负载。输出模块有三种输出方式: 继电器输出、双向可控硅输出和晶体管输出。 输出方式的选择 继电器输出价格便宜,使用电压范围广,导通压降小,承受瞬 间过电压和过电流的能力较强,且有隔离作用。但继电器有触点, 寿命较短,且响应速度较慢,适用于动作不频繁的交/直流负载。 当驱动电感性负载时,最大开闭频率不得超过1 Hz。 晶闸管输出(交流)和晶体管输出(直流)都属于无触点开关输出, 适用于通断频繁的感性负载。感性负载在断开瞬间会产生较高的 反压,必须采取抑制措施。 输出电流的选择 模块的输出电流必须大于负载电流的额定值,如果 负载电流较大,输出模块不能直接驱动,则应增加中 间放大环节。对于电容性负载、热敏电阻负载,考虑 到接通时有冲击电流,故要留有足够的裕量。 允许同时接通的输出点数 在选用输出模块时,还要看整个输出模块的满负 荷能力,如OMRON公司的CQM1-OC222是16点输出 模块,每个点允许通过电流2 A(AC250 V/DC24 分配输入/输出点一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一 对应的;在个别情况下,也有两个信号用一个输入点 的,那样就应在接入输入点前,按逻辑关系接好线(如 两个触点先串联或并联),然后再接到输入点。 明确I/O通道范围不同型号的PLC,其输入/输出通道的范围是不一样 的,应根据所选PLC型号,弄清相应的I/O点地址的分 内部辅助继电器内部辅助继电器不对外输出,不能直接连接外部器件,而是在 控制其他继电器、定时器、计数器时作数据存储或数据处理用。 根据程序设计的需要,应合理安排PLC的内部辅助继电器,在设 计说明书中应详细列出各内部辅助继电器在程序中的用途,避免 重复使用。 3).分配定时器/计数器 对用到定时器和计数器的控制系统,注意定时器和计数器的编 号不能相同。若扫描时间较长,则要使用高速定时器以保证计时 准确。 安全回路设计安全回路起保护人身安全和设备安全的作用,它应能独立于 PLC工作,并采用非半导体的机电元件以硬接线方式构成。 确保系统安全的硬接线逻辑回路,在以下几种情况下将发挥安全保 护作用: PLC或机电元件检测到设备发生紧急异常状态时; PLC失控时;操作人员需要紧急干预时。设计安全回路的任务包括以下内容: PLC应用软件设计的内容PLC应用软件的设计是一项十分复杂的工作,它要 求设计人员既要有PLC、计算机程序设计的基础,又 要有自动控制的技术,还要有一定的现场实践经验。 一个实用的PLC软件工程的设计 通常要涉及以下几个方面的内容: I/O信号及数据结构分析与设计; PLC应用系统的软件设计步骤根据可编程序控制器系统硬件结构和生产工艺要求, 在软件规格说明书的基础上,编制实际应用程序并形 成程序说明书的过程就是应用系统的软件设计。 制定设备运行方案制定方案就是根据生产工艺的要求,分析各输入、输出与各种操作之 间的逻辑关系,确定需要检测的量和控制的方法,并设计出系统中各设 备的操作内容和操作顺序。据此便可画出流程图。 画控制流程图对于较复杂的应用系统,需要绘制系统控制流程图,用以清楚地表明 动作的顺序和条件。对于简单的控制系统,可省去这一步。 制定系统的抗干扰措施根据现场工作环境、干扰源的性质等因素,综合制 定系统的硬件和软件抗干扰措施,如硬件上的电源隔 离、信号滤波,软件上的平均值滤波等。 编写程序根据被控对象的输入/输出信号及所选定的PLC型号 分配PLC的硬件资源,为梯形图的各种继电器或接点 进行编号,再按照软件规格说明书(技术要求、编制依 据、测试),用梯形图进行编程。 软件测试刚编写好的程序难免有缺陷或错误。为了及时发现和消除程序 中的错误和缺陷,需要对程序进行离线测试。经调试、排错、修 改及模拟运行后,才能正式投入运行。 编制程序使用说明书当一项软件工程完成后,为了便于用户和现场调试人员的使用, 应对所编制的程序进行说明,说明书应包括程序设计的依据、结 构、功能、流程图,各项功能单元的分析,PLC的I/O信号,软件 程序操作使用的步骤、注意事项等。 8.2 、异步电动机Y-起动控制任务描述 Y-起动是交流鼠笼型电动机的降压起动方式之一, 这种降压起动方式适用于正常运转时为接的交流鼠笼型 电动机。在起动过程中将电机定子绕组接成Y形起动,起 动电流是直接起动的三分之一,达到规定的速度后(或者 经过一定的时间),再将电动机的定子绕组切换成形运 行。Y-起动控制的原理图和时序图如图11-2所示。 方案选择及地址分配 方案选择由于系统的输入/输出点较少(3I/3O)且控制任务比 较简单,所以选用S7-200的CPU222(8I/6O)完成控制 ,而且控制任务中只涉及到延时控制,采用S7-200的 基本指令即可完成控制。 编程元件的地址分配输入/输出地址分配 采用CPU222控制的电动机Y-起动的输入/输出接线所示,其输入/输出地址分配如表11-1所示. 图11-3 电动机Y-起动的输入/输出接线 编程元件 I/O端子 电路器件 作用 输入继电器 I0.0 SB2 起动按钮 I0.1 SB1 停止按钮 I0.2 FR 过载保护 输出继电器 Q0.0 KM1 电源接触器 Q0.1 KM2 Y接触器 Q0.2 KM3 接触器 编程元件 编程地址 PT值 作用 辅助继电器 M0.0 起动/停止控制定时器 T37 50(5s) 起动时间 在十字路口南北方向以及东西方向均设有红、黄、绿三只信号灯,六只信号灯依 一定的时序循环往复工作。信号灯受电源 总开关控制,接通电源,信号灯系统开始 工作;关闭电源,所有的信号灯都熄灭。 当程序运行出错,东西与南北方向的绿灯 同时点亮时,程序自动关闭。在晚上车辆 稀少时,要求交通灯处于下班状态,即两 个方向的黄灯一直闪烁。 在信号灯工作期间,东西以及南北方向的红灯为长亮,时间为30 最后2s,东西以及南北方向的黄灯同时 点亮,时间为2 s,东西以及南北方向的 绿灯为长亮25 s,然后闪烁3 s。红绿灯 示意图如图11-8所示,具体要求如表11-6 所示。 图11-8 十字路通信号灯示意图 表11-6 交通灯控制具体要求 信号灯绿灯 黄灯亮信号时间 25s 3s 2s 2s 30s 绿灯亮绿灯闪 黄灯亮黄灯 信号时间2s 25s 3s 2s 30s 采用S7-200 (一)系统配置 根据信号控制要求,如果采用S7-200控制,可选用CPU222,其I/O 接线所示。图中用一个输出点驱动两个信号灯, 如果PLC输出电流不够,可以用一个输出点驱动一个信号灯,也可 以在PLC输出端增设中间继电器,由中间继电器再去驱动信号灯。 (二)程序设计 1.用基本逻辑指令编程 十字路通信号灯控制的时序图如图11-10所示。用基本逻辑设 计的信号灯控制梯形图如图所示。 2.用步进指令编程 以为十字路通信号灯分为上班状态和下班状态,即存在选择 结构;东西和南北方向同时显示,即存在并行结构。其信号系统的 状态转移图如图11-所示。 工艺过程与控制要求1.工艺过程 图11-15是这种机械手的动作示意,其过程并不复杂。一共6个动 作,分三组,即上升/下降、左移/右移和放松/夹紧。 控制要求 机械手的操作方式分为手动操作方式和自动操作方式。自 动操作方式又分为单周期和连续操作方式。 手动操作:就是用按钮操作对机械手的每一步运动单独进 行控制。例如,当选择上/下运动时,按下启动按钮,机械手 下降;按下停止按钮,机械手上升。当选择左/右运动时,按 下启动按钮,机械手右移;按下停止按钮,机械手左移。当 选择夹紧/放松运动时,按下启动按钮,机械手夹紧;按下停 止按钮,机械手放松。 单周期操作:机械手从原点开始,按一下启动按钮,机械 手自动完成一个周期的动作后停止。 连续操作:机械手从原点开始,按一下启动按钮,机械手 的动作将自动地、连续不断地周期性循环。在工作中若按一 下停止按钮,机械手将继续完成一个周期的动作后,回到原 点自动停止。 操作面板布置操作面板布置如图11-17所示。 图11-17 机械手操作面板布置图。 图中用“单操作”表示手动操作方式。按照加载选择开关所选择的位置,用启动/ 停止按钮选择加载操作。例如,当加载选择开关打到“左/ 右”位置时,按 下启动按钮,机械手左行;按下停止按钮,机械手右行。用上述方法,可使机械手停在原点。 单周期操作方式。机械手在原点时,按下启动按钮,自动操作一个周期。 连续操作方式。机械手在原点时,按下启动按钮,自动、连续地执行周期性循环。当按下停止按钮,机械手完成当前周期动作后自动回到原点停车。 采用S7-200控制1.输入/输出端子地址分配 该机械手控制系统所采用的PLC是德国西门子公司生产的S7-200 CPU224。图11-18是S7-200 CPU224输入/输出端子地址分配图。该机械手控制系统共使 用了13个输入点,6个输出点。 图11-18 机械手I/O端子接线.整体程序结构 机械手的整体程序结构如图11-19所示。 图11-19 机械手控制系统S7-200整体程序结构 图11-20 单操作梯形图 图11-21 自动操作功能图 图11-22 自动操作梯形图 采用S7-300控制 1.硬件配置 在机械手操作面板(图11-17)上共有8个输入点,外加机械手装置上的4个限位(上、下、左、右)和1个工件检测,整个机械手控制系统一共需要13个输入 点,输出点较少,共6个。不需要模拟量模块。选择S7-300系列的CPU313,加上一块16点的输入模块SM321和一块8点的输出模块SM322就可满足控制要求。 2.I/O地址分配 将SM321安装在4号槽,SM322安装在5号槽,将系统的I/O分别连接到S7-300 PLC的输入/输出模块,形成的I/O地址分配见表11-9。 表11-9 I/O地址分配表 编程元 说明编程元 说明输入 继电器 I0.0 启动 按钮 I1.2 连续 选择开关 I0.1 下限 限位开关 I1.3 手动方式,和启动/停 止按钮配 合使用 I0.2 上限 限位开关 I1.4 限位开关I1.5 限位开关输出 继电器 Q4.0 下降 电磁阀 I0.5 有工件 光耦合器 Q4.1 上升 电磁阀 I0.6 停止 按钮 Q4.2 夹紧 电磁阀 I0.7 没用Q4.3 右行 电磁阀 I1.0 单操作 选择开关 Q4.4 左行 电磁阀 I1.1 单周期 选择开关 Q4.5 原点指 指示灯1.机械手程序设计 逻辑功能块FC(子程序)系统主要由手动程序(单操作控制方式)和自动程序(包括连续和单周期两种方式)两大部分组成。手动方式的程序在FC1内编辑,其梯形图程序如图11-23所 示;自动方式的程序在FC10内编辑,其梯形图程序如图11-24所示。 图11-23 手动控制程序 图11-24 自动控制程序 组织块OB1(主程序)组织块OB1的功能主要是负责功能块或子程序的调用,是控制机械手执行手动控制还是完成自动控制。其梯形图程序如图11-25所示。 图11-25 机械手S7-300主程序

版权声明:本文为原创文章,版权归 凯发下载 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!
上一篇:今日价格:湖南手机控制台达plc多少钱
下一篇:基于S7—226型PLC的四层电梯控制系统的设计