PLC控制系统的设计、装配与维护

原创 2020-07-30 22:49  阅读

  PLC控制系统的设计、装配与维护_电力/水利_工程科技_专业资料。PLC控制系统的设计、装配与维护

  中等职业教育机电技术应用专业规划教材 《电气控制与PLC应用技术》 电子教案 丛书主编 李乃夫 主 编 伍金浩 曾庆乐 第6章PLC控制系统的设计、 装配与维护 ? 需要根据PLC的特点时行系统设计。 ? PLC与继电器控制系统也存在本质区别. 硬件设计与软件设计可分开进行是PLC 的一大特点。 6.1 PLC控制系统的一般设 计方法与步骤 ? 在 PLC 控制系统的设计中应遵循如下基本设计 原则 ① 实现设备、生产机械、生产工艺的全部动作; ② 满足设备、生产机械对产品的加工质量以及生 产效率的要求; ③ 确保系统安全、稳定、可靠地工作; ④ 尽可能地简化控制系统的结构,降低生产、制 造成本; ⑤ 充分提高自动化程度,减轻劳动强度; ⑥ 改善操作性能,便于维修。 6.1.2 选用PLC控制系统的依据 ? 被控对象处于较差的工业环境,而对于工作过 程的可靠性、安全性要求又较高,继电器—接 触器控制不能满足要求时。 ? 被控对象的工艺流程和加工的产品类型经常变 化,需要经常改变控制电路结构和修改参数, 而继电器—接触器控制难以实现时。 ? 控制系统所需的I/O点数较多,而控制要求复杂, 继电器—接触器控制需要用大量的中间继电器、 时间继电器等元件时。 ? 需要与其它设备实现通信或进行联网时。 6.1.3 PLC控制系统 设计的基本步骤 ? 分析工艺过程的特点、 控制要求 ? 确定输入/输出设备 ? PLC的选择 ? 电源模块选择 1.分析工艺过程的特点、控制要求 ? 详细分析被控对象、控制过程和要求,工 艺流程并列出了所有的功能和指标要求 后,PLC与继电器控制系统和工业控制 系统进行比较,加以选择。 2. 确定输入/输出设备 ? 根据控制要求确定系统的总体配置要求 选用合适用户输入、输出设备。 ? 输入设备有按钮、行程开关、选择开关、 传感器等. ? 输出设备有接触器、电磁阀、指示灯等。 3.PLC的选择 ? 输入/输出(I/O)点数的估算 根据统计的输入/输出点数,再增加10%~20%的可扩展余量后,作为 输入/输出点数估算数据。 ? 存储器容量的估算 按数字量I/O点数的10~15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内 存的总字数(16位为一个字),另外再按此数的25%考虑余量。 ? 功能的选择 包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度 等特性的选择。 4.电源模块选择 电源模块的额定输出电流应大于CPU模块、I/O模块及专 用模块等消耗电流的总和 6.1.4 程序设计 ? PLC 程序设计步骤与内容主要有以下几点: ① 对于复杂的控制系统,需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, 这一步可以省去。 ② 设计梯形图。这是程序设计的关键一步,也是比较困 难的一步。要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要 求,同时还要有一定的电气设计实践经验。 ③ 根据梯形图编写指令。 ④ 用计算机或编程器将程序键入到用户存储器中,并检 查键入的程序是否正确。 ⑤ 对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。 ⑥编制技术文件。 6.2 PLC控制系统设计举例 ? 生产工艺要求: 当起动控制SB1按下时,泵1, 泵2通电运行,由泵1将冷却 液从循环槽打入冷却槽,经 沉淀槽再由泵2打入循环槽, 运行15分钟后,泵1和泵2停 止工作。在泵1、泵2运行期 间,当沉淀槽液面达到高液 面时,液位传感器S1通,此 时,泵1停,泵2继续运行; 在泵1、泵2运行期间,当沉 淀槽液面达到低液面时,液 位传感器S2通,此时,泵2停, 泵1继续运行;当按下停止按 钮SB2时,泵1、泵2停 (1)控制任务评估 ? 输入点有SB1、SB2、S1、S2 ? 输出点有KM1和KM2。 ? I/O总点数为6点。 ? 控制工艺不是太复杂,但此类生产工艺 需经常变动,并要求控制系统有扩展功 能。为避免损失,对系统的可靠性、抗 干扰能力较高。经综合分析,采用PLC 控制系统。 (2)PLC机型选择 ? 控制系统开关量输入共有4个,分别为起动按 钮SB1、停车按钮SB2、液面传感器S1、液面 传感器S2 ? 电压全部为交流220V ? 开关量输出共有2个,分别为泵1接触器KM1和 泵2接触器KM2。 ? 所需的驱动功率不大,不用考虑输出功率的扩 展。不存在模拟输入、输出,不需要模拟量输 入、输出模块。 (3)系统设计 ? 硬件设计 I/O分配表 输入 输入继电器 X000 作用 SB1,起动按钮 输出继电器 Y000 输出 控制对象 泵1 X001 X002 SB2,停止按钮 S1,高液面传感器 Y001 泵2 X003 S2,低液面传感器 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 低液位 系统设计 ? 软件设计 高液面 梯形图 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 低液位 系统设计 X000动合触点闭合 Y000,Y001得电泵1、泵2 开始运行。 同时辅助继电器M1线定时器开始计时 高液面 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 失电 低液位 系统设计 分 断 到达预定的15分钟时, T0的 动断触点断开 Y000与Y001线停转。 串联在辅助继电器M1回路的 T0动断触点断开,使M1失 电而打开自锁 为下次操作做准备。 分 断 高液面 分 断 分 断 失电 失电 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 低液位 系统设计 达到高液面 液面传感器S1的动合触点 X002分断,泵1停止工作。 高液面 同时X002的动合触点闭合, 上升沿脉冲指令使M2产生一 脉冲,定时器T1开始定时工 作 分 断 失电 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 低液位 系统设计 高液面 1分钟后,T1的动断触点分 断,泵2停车。 分 断 失电 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面1分钟 低液位 系统设计 当沉淀槽的液位下降到低液 位时,S2的动合触点X003由 通变断,使泵2停 同时X003的动断触点闭合, 使M4产生一脉冲,T2延时1 分钟使泵1断电停车。 在延时期间,即使液面上升, 泵1仍然工作,直到1分钟时 间到才停止。 高液面 分 断 失电 失电 分 断 分 断 失电 失电 外部接线 PLC的安装与配线 PLC对工作环境的要求 1.工作环境温度要求在0~55? C,避免阳光直接照射,注意PLC周围 的通风和散热条件要足够 2.相对湿度一般要求在35%~85%,因此不能安装在容易有凝露及 雨淋的场所 3.应避免强烈、频繁的振动,若无法避免,则应采取减振措施 4.避免有过量粉尘、油烟或易燃、腐蚀性气体的场所 5.应远离强干扰源(如高频设备、大型动力设备等) 6.不能与高压设备安装在同一控制柜内。 6.3.2 PLC 系统的配线 ? PLC 系统的配线主要包括电源接线、接 地、 I/O 接线及对扩展单元接线.电源接线 ? 应注意不同系列、型号、规格的PLC 的 电源类型和接线方法。FX系列 PLC使用 直流 24V、交流100V~120V或200V~ 240V的工业电源。使用直径为0.2cm的双 绞线作为电源线。 FX系列PLC必须在所 有外部设备通电后才能开始工作 2.接地 ? PLC 的接地线应为专用接地线mm以上。 ? 接地电阻应小于 100Ω。 ? PLC 的接地线不能和其他设备共用,特 别是不要与电动机、变压器等动力。设 备共通接地 ? PLC 的各单元的接地线.I/O端接线)输入端接线 输入开关可以是各种有触点的机械开关,或无触点的电 子开关。主要有汇点式和分组式两种接线方式。 (a)汇点式 (b)分组式 3.I/O端接线 ?输入端子接线应注意以下几点: ? 输入线尽可能远离输出线、高压线及电机等干扰源。 ? 切勿将外接电源加到交流型 PLC 的内藏式直流电源的 输出端子上。 ? 切勿将用于输入的电源并联在一起,更不可将这些电 源并联到其他电源上。 3.I/O端接线)输出端接线 分为独立输出和公共输出两种,公共式输出是几个输出点为一组, 一组有一个公共端,各组之间是分隔的,可分别用于驱动不同电 源的外部输出设备;独立式输出是每一个输出点就有一个公共端, 各输出点之间相互隔离。 (a)公共式输出 (b) 独立式输出 4. 扩展单元接线。 ? 若一台 PLC 的输入输出点数不够时, PLC的基本单元与其他扩展单元连接起 来使用。具体配置视不同的机型而定, 当要进行扩展配置时,请参阅有关的用 户手册。 6.4 PLC的维护与检修 6.4.1 维护检查 ? PLC的主要构成元器件是以半导体器件为主体,考虑到环境的影 响,随着使用时间的增长,元器件总是要老化的。因此定期检修 与做好日常维护是非常必要的。一般每半年应对PLC进行一次全 面检查。 检修内容判断标准 测量电压波动范围是否在标准范围内。 波动范围: 85 %~ 110 %供电电压 温度 0 ~ 55 ℃;湿度 35%~85%以下,不结露 不积尘 、无异物 测电压变化是否在标准范围内 各单元是否可靠,固定电缆的连接器是否完全插紧,外部配线的螺钉是否松动 检修项目 供电电源 外部环境 积尘情况 I/O端电源 安装状态 表6.2 PLC的检修内容和标准 6.4.2 故障检修 ? PLC有很强的自诊断能力,当PLC自身故 障或外围设备故障,都可用PLC上具有 的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来 诊断。 6.4.2 故障检修 ? 主要包括以下几方面的检修: 1. 总体检查 根据总体检查流程图找出故障点的大方向,逐 渐细化,以找出具体故障 2. 电源故障检查 电源灯不亮需对供电系统进行检查。 3. 运行故障检查 电源正常,运行指示灯不亮,说明系统已因某 种异常而终止了正常运行,需进行检查。 6.4.2 故障检修 4. 输入输出故障检查 输入输出是PLC与外部设备进行信息交流的通 道,其是否正常工作,除了和输入输出单元有 关外,还与联接配线,接线端子,保险管等元 件状态有关 5. 外部环境的检查 影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、 噪音与粉尘,以及腐蚀性酸碱等。

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