第九章可编程控制系统设计

第二篇可编程控制器技术第九章可编程控制系统设计本章内容及要求：•可编程控制系统设计的基本原则、设计的一般步骤与方法•常用的顺序控制设计法,逻辑设计法以及随动控制设计法。•PLC控制系统设计应用举例第一节PLC控制系统设计的基本内容和步骤一、PLC控制系统设计的基本原则1、PLC控制系统控制被控对象应最大限度地满足工艺要求。2、在满足工艺要求的前提下，力求使PLC控制系统简单、经济、使用及维修方便。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，在配置PLC硬件设备时应适当留有一定的裕量。二、PLC控制系统设计的基本内容1、选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。2、PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件。正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择PLC，包括机型、容量的选择以及I/O模块、电源模块等的选择。3、分配I/O点，绘制I/O连接图。4、控制程序设计。包括控制系统流程图、梯形图、语句表（即程序清单）等设计。控制程序是控制整个系统工作的软件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。因此，设计的控制程序必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。5、必要时还需设计控制台（柜）。6、编制控制系统的技术文件。包括说明书、电气图及电气元件明细表。三、PLC控制系统设计的一般步骤及内容1、根据生产的工艺过程分析控制要求，需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动；连续、单周期、单步等）。2、根据控制要求确定所需要的输入、输出设备。据此确定PLC的I/O点数。3、选择PLC机型及容量。4、定义输入、输出点名称，分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。5、根据PLC所要完成的任务及应具备的功能，进行PLC程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。6、待控制台（柜）设计及现场施工完成后，进行联机调试。如不满足要求，再修改程序或检查接线，直到满足要求为止。7、编制技术文件。8、交付使用。PLC程序设计的步骤与内容是：（1）对于较复杂的控制系统，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，也可省去这一步。（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的实践经验。（3）根据梯形图编制程序清单。（4）用计算机或编程器将程序键入到PLC的用户存储器中，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。四、PLC机型的选择1、规模要适当。输入、输出点数以及软件对PLC功能及指令的要求是选择PLC机型规模大小的重要依据。2、功能要相当，结构要合理3、输入、输出功能及负载能力的选择4、使用环境条件9-6某液压动力滑台在初始状态时停在最左边，行程开关X000接通时，按下启动按钮X005，动力滑台的进给动力如图9-13所示。工作一个循环后，返回初始位置。控制各电磁阀的Y001～Y004在各工步的状态如表9-4所示。画出状态转移图，并用基本指令、移位指令、步进指令写出梯形图。快进工进1工进2快退X000X001X002X003图9-13习题9-6图表9-4各工步输出状态表快进工进1工进2快退Y004Y001Y002Y003+++++++输入接点分配输出接点分配原点行程开关X000电磁阀1Y001工进1行程开关X001电磁阀3Y002工进2行程开关X002电磁阀3Y003终点行程开关X003电磁阀4Y004启动按钮X005解法1：S0S20S21S22S23Y002Y003Y002Y001Y002Y003Y004M8002X000X005X001X002X003X000S0解法2：M0:启动条件：M8002或M4*X000保持条件：M0停止条件：1M1)000048002(0MMXMMM2)10050000(1MMXXMM3)20011(2MMXMM4)30022(3MMXMM0)40033(4MMXMMM0M1M2M3M4Y002Y003Y002Y001Y002Y003Y004M8002X000X005X001X002X003X000M04004410032001321002MYMMYMYMMMYM0M1M2M3M5M6M4M7M8002X000X002X001X003X004X005X006X007M2M021)080020077(0MMMMXMM2)10000(1MMXMM3)200200011(2MMXMXMM5)200200011(2MMXMXMM或4)30032(3MMXMM7)40043(4MMXMM6)50032(5MMXMM7)60055(6MMXMM0)700664(7MMXMMM解法3：4004410032001321002MYMMYMYMMMYM4M3M2M1M0000010001000100010001000000001X005*M0X001*M1X002*M2X003*M3X004*M4M0Y001M10M4X000M8002X000X005M0X001M1X002M2X003M3M2ZRSTM1M4SFTLPM10M1K4K1M10M1M2M3M4第二节可编程控制器在电镀生产线上的应用一、电镀工艺要求电镀生产线有三个槽，工件由可升降吊钩的行车移动，经过电镀、镀液回收、清洗工序，实现对工件的电镀。工艺要求是：工件放入电镀槽中，电镀280秒后提起，停放28秒，让镀液从工件上流回电镀槽，然后放入回收液槽中浸30秒，提起后停15秒，再放入清水槽中清洗30秒，最后提起停15秒后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。图9-2电镀工艺流程图镀槽280S28S回收液槽清水槽30S15S15S30S原位SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1二、控制流程电镀生产线除装卸工件外，要求整个生产过程能自动进行。同时行车和吊钩的正反向运行均能实现点动控制，以便对设备进行调整和检修。M8吊钩下降右限位SQ1上升限位SQ5下限位SQ6M0M1M2启动SB1原位指示吊钩上升行车前进上升限位SQ5M3M4M5下降限位SQ6吊钩下降工件电镀吊钩上升T0定时280秒M6M7T1定时28秒工件滴液行车后退回收液槽定位SQ2M9浸回收液T2定时30秒M10M11M12T3定时15秒工件滴液吊钩上升行车后退上升限位SQ5M13M14M15下降限位SQ6吊钩下降清水槽清洗吊钩上升T2定时30秒M16M17T3定时15秒工件滴液行车后退左限位SQ4M19复位M18吊钩下降清水槽定位SQ3上升限位SQ5下降限位SQ6下降限位SQ6原位限位SQ4三、PLC的选型根据图9-3的自动工作状态流程图，PLC控制系统的输入信号有14个，均为开关量。其中各种单操作按钮开关6个，行程开关6个，自动、点动选择开关2个（占两个输入接点）。PLC控制系统的输出信号有5个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2，2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，1个用于原位指示。控制系统选用FX2N-32MR-001，I/O点数各为16点，可以满足控制要求，且留有一定裕量。四、I/O地址编号及接线图输入信号输入信号名称功能I/O编号名称功能I/O编号SB1启动X000SQ4行车左限位（后退）X014SB2停止X001SQ5吊钩限位（提升）X015SB3吊钩提升X002SQ6吊钩限位（下降）X016SB4吊钩下降X003SB5行车前进X004输出信号SB6行车后退X005名称功能I/O编号SA选择开关（点动）X006ZD原点指示灯Y000SA选择开关（自动）X007KM1吊钩提升电机正转接触器Y001SQ1行车右限位（前进）X011KM2吊钩提升电机反转接触器Y002SQ2行车（回收液槽）定位X012KM3行车电机正转接触器Y003SQ3行车（清水槽）定位X013KM4行车电机反转接触器Y004输入信号输入信号名称功能I/O编号名称功能I/O编号SB1启动X000SQ4行车左限位（后退）X014SB2停止X001SQ5吊钩限位（提升）X015SB3吊钩提升X002SQ6吊钩限位（下降）X016SB4吊钩下降X003SB5行车前进X004输出信号SB6行车后退X005名称功能I/O编号SA选择开关（点动）X006ZD原点指示灯Y000SA选择开关（自动）X007KM1吊钩提升电机正转接触器Y001SQ1行车右限位（前进）X011KM2吊钩提升电机反转接触器Y002SQ2行车（回收液槽）定位X012KM3行车电机正转接触器Y003SQ3行车（清水槽）定位X013KM4行车电机反转接触器Y004输入信号输入信号输入信号输入信号名称名称功能功能I/O编号I/O编号名称名称功能功能I/O编号I/O编号SB1SB1启动启动X000X000SQ4SQ4行车左限位（后退）行车左限位（后退）X014X014SB2SB2停止停止X001X001SQ5SQ5吊钩限位（提升）吊钩限位（提升）X015X015SB3SB3吊钩提升吊钩提升X002X002SQ6SQ6吊钩限位（下降）吊钩限位（下降）X016X016SB4SB4吊钩下降吊钩下降X003X003SB5SB5行车前进行车前进X004X004输出信号输出信号SB6SB6行车后退行车后退X005X005名称名称功能功能I/O编号I/O编号SASA1选择开关（点动）选择开关（点动）X006X006ZDZD原点指示灯原点指示灯Y000Y000SASA2选择开关（自动）选择开关（自动）X007X007KM1KM1吊钩提升电机正转接触器吊钩提升电机正转接触器Y001Y001SQ1SQ1行车右限位（前进）行车右限位（前进）X011X011KM2KM2吊钩提升电机反转接触器吊钩提升电机反转接触器Y002Y002SQ2SQ2行车（回收液槽）定位行车（回收液槽）定位X012X012KM3KM3行车电机正转接触器行车电机正转接触器Y003Y003SQ3SQ3行车（清水槽）定位行车（清水槽）定位X013X013KM4KM4行车电机反转接触器行车电机反转接触器Y004Y004X000X001X002X003X004X005X006X007X011X012X013X014X015X016COMSB1(启动)SB2(停止)SB3(上升)SB4(下降)SB5(前进)SB6(后退)SA1(点动)SA2(自动)SQ3(定位)SQ2(定位)SQ1(右限位)SQ4(左限位)SQ5(升限位)SQ6(降限位)Y000Y001Y002Y003Y004COMMITSUBISHIMELSECFX2N-32MRKM1KM2KM3KM4原点指示吊钩提升吊钩下降行车前进行车后退ZD五、PLC程序设计电镀生产线的PLC控制程序包括点动操作和自动操作两部分。整个PLC控制程序如图9-5。1．点动操作点动操作有行车的进、退操作，吊钩的升、降操作。点动操作程序如图9-5所示梯形图的起始处至标号P0之间的程序段。2．自动控制自动控制程序如图9-5所示梯形图中条件跳转指令CJP1到P1程序段。FNC00CJP0X006点动点动操作程序按下点动按钮SA1，X006断开，执行下面点动程序Y001Y002X002按SB3，X002闭合吊钩提升X003X015提升限位X016下降限位Y002联锁Y001联锁吊钩电机正转KM1吊钩电机反转KM2X000按下启动按钮SB1，X000闭合按SB4，X003闭合吊钩下降行车电机正转KM3行车电机反转KM4X015吊钩撞SQ5X015闭合X004按SB5，X004闭合行车前进X011右限位Y004联锁X005X014左限位Y003联锁Y003Y004按SB6，X005闭合行车后退FNC00CJP