第12章 可编程控制器应用系统设计.ppt

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1、第第12章章可编程控制器应用可编程控制器应用系统设计系统设计第第12章章可编程控制器应用系统设计可编程控制器应用系统设计 12.1可编程控制器的系统设计可编程控制器的系统设计 12.2可编程控制器系统设计的应用实例可编程控制器系统设计的应用实例 12.1可编程控制器的系统设计可编程控制器的系统设计 本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步骤骤。12.1.1PLC应用系统设计的内容和原则应用系统设计的内容和原则 1.1.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。2.2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经

2、济、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。3.3.保证控制系统的安全、可靠。保证控制系统的安全、可靠。4.4.考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLCPLC容量时，应适容量时，应适当留有余量。当留有余量。1.熟悉被控对象，制定控制方案熟悉被控对象，制定控制方案 2.确定确定IO点数及类型点数及类型 3.3.选择选择PLCPLC机型机型4.4.选择输入输出设备，分配选择输入输出设备，分配PLCPLC的的I/OI/O地址地址5.5.设计设计PLCPLC应用系统电气图纸应用系统电气图纸 6.6.程序设计程序设计 7.系

3、统调试系统调试 8.8.建立文档建立文档 12.1.2可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 12.1.2可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 1.熟悉被控对象，制定控制方案熟悉被控对象，制定控制方案 在分析被控对象的基础上，根据在分析被控对象的基础上，根据PLC的技术特点，的技术特点，与继电接触器控制系统、与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行系统、微机控制系统进行比较，优选控制方案。比较，优选控制方案。2.确定确定IO点数及类型点数及类型 根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，并确定并确定PLC的的I/O点

4、数和类型。确定点数和类型。确定I/OI/O点数时则要按实点数时则要按实际际I/OI/O点数再向上附加点数再向上附加20203030的备用量。的备用量。选择选择I/O类型主要考虑：数字量模拟量、电流容量、类型主要考虑：数字量模拟量、电流容量、电压等级、工作速度等。电压等级、工作速度等。12.1.2可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 3.3.选择选择PLCPLC机型机型 对于以开关量控制为主的系统，对于以开关量控制为主的系统，PLC响应时间无需考虑。响应时间无需考虑。一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是闭环控制系

5、统，则要注意闭环控制系统，则要注意PLC响应时间，根据控制的实时性要响应时间，根据控制的实时性要求，选择合适的高速求，选择合适的高速PLC。有时也可选用快速响应模块和中断有时也可选用快速响应模块和中断输入模块来提高响应速度。输入模块来提高响应速度。若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如A/DA/D、D/AD/A、BCDBCD码、码、PIDPID、中断等控制，则需选择指令功能丰富中断等控制，则需选择指令功能丰富的的PLCPLC。若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信功能

6、的功能的PLC。一般一般PLC都带有通信接口如都带有通信接口如RS232、RS422、RS485，但有些但有些PLC通信口仅能用于连接手持式编程器。通信口仅能用于连接手持式编程器。12.1.2可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 4.4.选择输入输出设备，分配选择输入输出设备，分配PLCPLC的的I/OI/O地址地址 根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的格、数量；根据所选的PLC的型号，列出输入输出设备与的型

7、号，列出输入输出设备与PLC的的I/O端子的对照表，以便绘制端子的对照表，以便绘制PLC外部外部I/O接线图和编接线图和编制程序。制程序。5.5.设计设计PLCPLC应用系统电气图纸应用系统电气图纸 PLC应应用用系系统统电电气气线线路路图图主主要要包包括括电电动动机机的的主主电电路路、PLC外外部部IO电电路路图图、系系统统电电源源供供电电线线路路、电电气气元元件件清清单单，以以及及电电气气控控制制柜柜内内电电器器安安装装位位置置图图、电电气气安安装装接接线线图图等等工工艺设计。详细内容参看本章第艺设计。详细内容参看本章第5节。节。12.1.2可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤

8、6.6.程序设计程序设计 根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程序注释。序注释。7.系统调试系统调试 根据电气接线图安装接线，用编程工具将用根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。调试、运行，直至运行正确。8.8.编制技术文件编制技术文件 12.1.3应用程序设计方法应用程序设计方法 1.应用程序设计的基本内容应用程序设计的基本内容 PLC程序设计的基本内容一般包

9、括程序设计的基本内容一般包括参数表的定义及地址分配参数表的定义及地址分配程序流程框图绘制程序流程框图绘制程序编制程序编制程序调试程序调试程序使用说明书程序使用说明书五项内容五项内容2.参数表的定义及地址分配参数表的定义及地址分配 3.梯形图的功能流程图设计梯形图的功能流程图设计 12.2PLC系统设计的应用实例系统设计的应用实例（机械手控制系统机械手控制系统）1.工艺过程控制要求工艺过程控制要求2.操作面板布置操作面板布置3.输入输入/输出端子地址分配输出端子地址分配4.整体程序结构整体程序结构5.实现单操作工作的程序实现单操作工作的程序6.自动操作程序自动操作程序1.工艺过程控制要求工艺过程

10、控制要求驱动部分：驱动部分：机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。又由相应的电磁阀控制。单线圈两位电磁阀：单线圈两位电磁阀：放松放松/夹紧电磁阀由一个单线夹紧电磁阀由一个单线圈两位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹圈两位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧，当该线圈断电时，机械手放松。紧，当该线圈断电时，机械手放松。双线圈两位电磁阀：双线圈两位电磁阀：上升上升/下降、左移下降、左移/右移分别右移分别由双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，由双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降机械手下降；下降电磁阀

11、断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上升，上升电磁阀断电时，机械手下降停止。升，上升电磁阀断电时，机械手下降停止。机械手的动作过程机械手的动作过程原点原点右位右位1.下下降降下限位开关下限位开关3.上上升升2.夹紧夹紧夹紧电磁阀夹紧电磁阀上升电磁阀上升电磁阀下降电磁阀下降电磁阀右移电磁阀右移电磁阀4.右移右移8.左移左移5.下下降降7.上上升升6.放松放松夹紧电磁阀夹紧电磁阀启动启动光电开关光电开关机械手操作方式：机械手操作方式：自自动动操操作作单步工作单步工作:每按一次启动按钮，机械手完成每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停

12、止。一步动作后自动停止。单周期工作：单周期工作：机械手从原点开始，按一下启机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。停止。连续工作：连续工作：机械手从原点开始，按一下启动机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动地、连续不断地周期性循按钮，机械手自动地、连续不断地周期性循环。按停止按钮，机械手完成一个周期动作环。按停止按钮，机械手完成一个周期动作后，回到原点自动停止。后，回到原点自动停止。手动操作：用按钮对机械手的每一部运动单独控制手动操作：用按钮对机械手的每一部运动单独控制2.操作面板布置操作面板布置左左/右右I1.3上上/

13、下下I1.4夹紧夹紧/放放松松I1.5加载选择加载选择动作选择动作选择单操作单操作I0.7连续操作连续操作I1.2单周期操作单周期操作I1.1步进步进I1.0启动按钮启动按钮I0.0停止按钮停止按钮I0.63.输入输入/输出端子地址分配输出端子地址分配采用S7-200CPU214,共用了14个输入，6个输出。FR1FR11L1LQ0.0Q0.0Q0.1Q0.1Q0.2Q0.2Q0.3Q0.31L1LQ0.4Q0.4Q0.5Q0.5下下降降电电磁磁阀阀上上升升电电磁磁阀阀夹夹紧紧电电磁磁阀阀右右行行电电磁磁阀阀左左行行电电磁磁阀阀原原点点指指示示启启动动按按钮钮下下限限位位开开关关上上限限位位开

14、开关关右右限限位位开开关关左左限限位位开开关关光光电电开开关关停停止止按按钮钮单单操操作作步步进进操操作作单单周周期期操操作作连连续续操操作作工作方式选择工作方式选择加载选择加载选择左左/右右上上/下下夹夹/松松I0.0I0.0I0.1I0.1I0.2I0.2I0.3I0.3I0.4I0.4I0.5I0.5I0.6I0.6I0.7I0.7I1.0I1.0I1.1I1.1I1.2I1.2I0.3I0.3I0.4I0.4I0.5I0.54.整整体体程程序序结结构构单操作程序单操作程序1JMPI1.2I0.7在单操作方式断开在单操作方式断开LBL1I1.02JMP步进操作方式步进操作方式步进操作程序

15、步进操作程序LBL2I1.1I1.23JMP单单周期周期连续连续I0.0M1.0S1连续连续启动启动M1.0R1I1.1连续连续启动启动I0.6自动操作程序自动操作程序LBL3SM0.0END5.实现单操作工作的程序实现单操作工作的程序Q0.4Q0.3I1.3I0.2左左/右右上限上限I0.0右行右行I0.6Q0.3左行左行Q0.4I1.5夹夹/松松I0.0夹紧夹紧Q0.2I0.6放松放松Q0.2S11RI1.4上上/下下I0.0Q0.1下降下降Q0.0I0.6Q0.0上升上升Q0.1三选一，三选一，只能有一只能有一个接通个接通三选一，三选一，只能有一只能有一个接通个接通三选一，三选一，只能有

16、一只能有一个接通个接通6.自动操作程序自动操作程序S0.0S0.1S0.2I0.1下限下限Q0.0复位复位I0.4I0.2 上限上限Q0.5I0.0M2.0原点指示原点指示下降下降Q0.2S1T37INPTTON17T37S0.3启动启动下限下限定时器定时器夹紧夹紧S0.3S0.4S0.5I0.3Q0.3Q0.1I0.2上升上升右行右行INPTTON15I0.1S0.6上限上限右限右限M2.2I0.3I0.5光电开关光电开关Q0.0M2.1松开松开下限下限Q0.2R1T38S0.7定时器定时器T38下降下降Q0.1上升上升M2.3S0.7I0.2S1.0左行左行上限上限Q0.4I0.4左限左限

17、M1.0连续连续M1.0单周期单周期梯形图梯形图I0.2I0.4左限左限SM0.1ENINMOV-W0OUTSW0S0.0S1上限上限SCRSM0.0T38INPTTON250开开始始S0.0SM0.0Q0.5S0.1I0.0SCRTSCRE初始化初始化原位原位启动启动SCRS0.1SM0.0M2.0S0.2I0.1SCRTSCRE1.下降下降2.夹紧夹紧SCRS0.2SM0.0Q0.2S1T37INPTTON17夹紧夹紧S0.3SCRTSCRET37SCRS0.3SM0.0M2.2S0.4I0.2SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3T37INPTTON17S0.5SCRTSCRE

18、I0.33.上行上行4.右行右行I0.3I0.5梯形图梯形图SCRS0.5SM0.0M2.1S0.6I0.1SCRTSCRESCRS0.6SM0.0Q0.2T38INPTTON15S0.7SCRTSCRET385.下降下降6.放松放松Q0.2R1SCRS0.7SM0.0M2.3S1.0I0.2SCRTSCRESCRS1.0SM0.0Q0.4S0.1SCRTSCREI0.47.上行上行8.左行左行M1.0M1.0S0.0SCRTQ0.0M2.0M2.1Q0.1M2.2M2.3下降下降上升上升两次两次上升上升下降下降组合组合o步进操作功能图与自动操作类似步进操作功能图与自动操作类似o只是每部动作都

19、需增加一启动按钮。只是每部动作都需增加一启动按钮。期期 末末 复复 习习 o1 1、常用低压控制电器、常用低压控制电器 o重重点点掌掌握握：元元器器件件的的结结构构、原原理理、用用途途、主主要要参参数、选择方法、电器图形和文字符号。数、选择方法、电器图形和文字符号。o例如：接触器例如：接触器CJ20-40；继电器（电流、中间、时继电器（电流、中间、时间、热、速度）；熔断器（用途、熔体和外壳额间、热、速度）；熔断器（用途、熔体和外壳额定电流的选择方法）；低压断路器；刀开关；主定电流的选择方法）；低压断路器；刀开关；主令电器等。令电器等。2 2、基本控制电路、基本控制电路 要求：掌握两种控制规律。

20、要求：掌握两种控制规律。例：连锁控制规律：起停控制，点动，正反转控例：连锁控制规律：起停控制，点动，正反转控制，顺序控制，多地点控制制，顺序控制，多地点控制。按变化参量控制规律。按变化参量控制规律。3 3、典型控制环节、典型控制环节 降压起动，降压起动，双速电动机控制，制动等双速电动机控制，制动等4、电气设计 o要求掌握：电路化简、改错、经验法简单设计，并会根据电路图写出逻辑表达式。o了解：电气接线图的设计、绘制规律。5、PLC 要求掌握：基本指令的应用。要求掌握：基本指令的应用。S7-200PLC的的基基础础知知识识：内内部部资资源源、结结构、负载能力、工作方式等。构、负载能力、工作方式等。基本指令的基本指令的LAD与与STL之间的程序互换。之间的程序互换。基本逻辑指令、步进控制指令的编程应用基本逻辑指令、步进控制指令的编程应用-结合例题、习题。结合例题、习题。祝同学们考出优异成绩！