PLC装调5

第9讲小车往返PLC控制系统设计与编程一、教学目的1．熟悉运输小车往返的工作原理与工作过程2.掌握运输小车往返PLC控制主电路的设计方法3．掌握运输小车往返PLC控制电路的设计方法4．掌握运输小车往返PLC控制程序的设计与调试方法5.熟悉元件布置图和接线图的绘制方法二、教学方式与学时课堂讲解、设计分析、学生练习，2学时第9讲小车往返PLC控制系统设计与编程三、教学重点1．运输小车往返PLC控制电路的设计2．运输小车往返PLC控制程序设计3.小车往返PLC控制系统调试注意事项四、思考题1．运输小车往返PLC控制电路有何特点？2.周期性的小车往返运输和单周期的小车往返运输有何区别？3．在返回过程中间增加一处卸料功能，接口电路和控制程序如何实现？运输小车往返工作示意图SQ1后限位开关SQ2前限位开关卸料处装料处向右行向左行小车装料电磁阀（YV1)卸料电磁阀（YV2)当小车停在原位（后限位开关SQ1）时，按下启动按钮，小车开始右行，右行到一定位置将前限位开关SQ2压下，小车停止右行，装料电磁阀YV1得电开始装料，装料时间为8秒，装完料小车开始左行；左行到一定位置将后限位开关SQ1压下，小车停止左行开始卸料，卸料时间为6秒，卸料结束，小车完成一个工作周期。运输小车往返控制要求（1）具有两种工作方式即单周期和连续运行。单周期是指启动1次运行1个工作周期；连续运行是指启动后连续地、周期性地运行1个过程。（2）具有单处装料和卸料功能。（3）运料小车由电机拖动，具有小车向左行、右行控制。（4）在连续运行时，按下停止按钮，小车要完成一个工作周期后停于原位。（5）设有电动机过载反馈信号，且发生过载时切断输出。控制方案的设计用继电器实现运输小车往返控制按SB2或压合SQ2，KM1得电自锁，工作台左行。按SB3或压合SQ1，KM2得电自锁，工作台右行。SQ3、SQ4为极限位置保护。实现运输小车往返控制的方案设计1.控制系统的结构：PLC作为控制器，1个电动机、1个隔离开关3个熔断器、2个接触器、1个热继电器1个启动按钮、1个停止按钮、1个工作方式选择开关2个限位开关、2个电磁阀，1个过载反馈信号2.软硬件控制功能的划分：运输小车控制装置由硬件电路和控制程序组成。硬件电路主要实现运输小车工作方式的选择，工作人员的指令输入、故障信号的检测等。软件部分主要负责系统控制的初始化处理、有关信号的采集、判断处理、信息的输出等。3.控制思路运输小车往返PLC控制系统设计与制作任务（1）正确选择低压电器，完成主电路的设计；（2）正确选择PLC机型，完成接口电路的设计；（3）能进行控制柜的设计，完成装配图、接线图与接线表的绘制；（4）完成PLC控制系统的软件设计与系统调试工作；运输小车PLC控制系统主电路设计小车往返运输控制，主电路中只要电动机能正反转即可，电路图如下：运输小车的电动机额定功率为4kW，满载时转速为2890r/min、电流8.1A、效率85%、功率因素0.88，堵转电流是额定电流的7.5倍，下面来选择主电路相关电器。运输小车PLC控制系统主电路器件选择1．组合开关QS1的选择：控制全压起动电动机时，其电流应选为电动机电流1.5～2.5倍。本题电动机电流8.1A，取2.5倍为20.25A，确定开关型号为H15-25/3。2．熔断器选择：对于单台电动机，熔体电流应等于电动机电流1.5～2.5倍，取2.5倍为20.25A，确定熔断器型号为RL1-60/20。3．接触器选择：控制一般电动机，选取接触器容量大于电动机电流1.25倍即可。本题电动机电流8.1A，取1.25倍为10.125A，确定接触器型号为CJ20-10/03（10A）。4．热继电器FR1的选择：对于普通电动机，热继电器的整定电流等于电动机电流（95%～105%）倍，确定热继电器型号为JR20-10/14R（整定电流7～8.6～10）。运输小车PLC控制系统接口电路设计PLC接口电路设计的关键点在于合理选择PLC机型，正确设计输入和输出设备的接口电路。选择PLC机型应考虑以下几个因素：（1）I/O点数要求。确定实际控制的I/O点数，再按15％～20％备用量选择控制系统的I/O点数。（2）存储器种类和存储器最大容量，以及是否可以扩张。（3）I/O响应时间要求。包括输入电路延迟，输出电路延迟和由扫描工作方式引起的时间延迟等。运输小车PLC控制系统的PLC机型运输小车控制：起动按钮1个、工作方式选择开关1个、连续方式的停止按钮1个、后行程开关1个、前行程开关1个，故障信号1个共有6个开关输入量。输出需控制接触器KM1、KM2线圈，电磁阀YV1和YV2线圈，共需4个输出控制信号。根据运输小车控制所需的输入量和输出量，同时考虑留有适当的余量，选择S7-CPU222，它有8个输入，6个输出，可以满足系统控制要求。运输小车PLC控制系统的接口电路接口电路元器件清单表1小车运输控制装置元器件清单设备代号名称型号规格数量备注PLC可编程序控制器S7-CPU222AC/DC/继电器8点输入/6点输出1M电动机Y2-112M-24kW,2890r/min1QS1主电路电源开关HZ15-25/31QF1控制电路电源开关DZ5-20/230-6.5A1T1隔离变压器380V/220V，1kW1FU1、FU2、FU3熔断器RL1-60/20熔座60A/熔体20A3FU4、FU5熔断器RL1-15熔座15A/熔体5A2接口电路元器件清单表1小车运输控制装置元器件清单表1小车运输控制装置元器件清单设备代号名称型号规格数量备注KM1～KM2接触器CJ20-10/03线圈电压220V2热继电器热继电器JR20-101整定在8.37ASB1起动按钮LA19-11绿色1SB2连续方式的停止按扭LA19-11红色1S1工作方式开关S1161SQ1行程开关LX2-1311自动复位SQ2行程开关LX2-1311自动复位XT接线端子TB5铜线2mm2红色、绿色铜线2.5mm2黑运输小车元器件布置图接线图接线图是根据电气原理及电器元件布置图绘制的，它表示成套装置的连接关系，是电气安装、维修、查线的依据。运输小车PLC控制系统接线图运输小车PLC控制系统PLC的I/O地址分配表输入输出PLC输入端外接元器件功能PLC输出端外接元器件功能I0.0按钮SB1起动Q0.0KM1线圈正转控制I0.1按钮SB2停止Q0.1KM2线圈反转控制I0.2开关S1工作方式选择Q0.2YV1线圈装料控制I0.3行程开关SQ1停止左行Q0.3YV2线圈卸料控制I0.4行程开关SQ2停止右行I0.5热继电器FR1过载信号运输小车PLC控制程序1．程序设计分析工作过程分析：小车停止在原位，按下起到按钮SB1→KM1线圈得电→KM1主触头闭合→小车右行→SQ2被压下→小车停止右行开始装料→延时8秒→停止装料→小车左行→SQ1被压下→小车停止左行开始卸料→延时6秒→停止卸料，完成一个工作周期。一个工作周期完成后，将按照工作方式的不同，进行不同的处理，因此将程序分为单周期工作和连续运行工作两部分来设计。运输小车PLC控制程序2．单周期程序设计分析工作方式开关S1在断开位置，单周期工作方式。小车停在原位时，按下起到按钮SB1，小车开始右行，右行到一定位置将SQ2压下，小车停止右行开始装料，装料时间为8s，装完料小车开始左行，左行到一定位置将SQ1压下，小车停止左行开始卸料，卸料时间为6s，卸料结束小车处在待机状态。若想重新循环一次，则需要重新按下起动按钮SB1。分别用中间继电器M0.0～M0.4来表示单周期方式下的右行状态、装料状态、左行状态、卸料状态、待机状态。单周期程序设计分析运输小车PLC控制程序3．连续工作程序设计分析工作方式开关S1在闭合位置，系统处在连续运行工作方式。小车停止在原位，按下起到按钮SB1→小车右行→SQ2被压下→小车停止右行开始装料→延时8s后停止装料小车左行→SQ1被压下→小车停止左行开始卸料→延时6s后停止卸料，小车右行，然后循环。如果按下停止按钮SB2，则等本次循环结束后系统处于停止状态。分别用中间继电器M0.5、M0.6、M0.7、M1.0、M1.1来表示连续运行工作方式下的右行状态、装料状态、左行状态、卸料状态、待机状态。连续运行程序设计分析M2.0M2.0I0.0M2.0I0.1I0.2停机运输小车PLC控制程序4．系统输出信号控制程序将单周期工作方式的控制程序和连续运行工作方式的控制程序综合考虑后，就可以得到系统输出信号控制程序。应该注意的是，程序中应该避免出现同一线圈有两次及以上输出均有效的情况，而应采用并联的方式解决此类问题。系统输出信号控制程序第4次作业P69页（2）题