第12章其他機電系統(tǒng)中的PLC控制應用設計

12.1PLC在工業(yè)機械手控制中的應用12.2PLC在全自動洗衣機控制系統(tǒng)中的應用12.3PLC在電梯控制系統(tǒng)中的應用12.4PLC在自動數(shù)粒機中的應用12.5PLC在PID控制系統(tǒng)應用12.1PLC在工業(yè)機械手控制中的應用機械手是工業(yè)控制和加工中經(jīng)常用到的執(zhí)行部件，其具有能適應惡劣工作環(huán)境、效率高、安全穩(wěn)定和可進行高強度的優(yōu)點，經(jīng)常在自動化生產(chǎn)線有廣泛的應用，本節(jié)，將對機械手的PLC控制過程進行詳細說明。

返回本節(jié)1、工藝過程與控制要求

圖12-1是這種機械手的動作示意，其過程并不復雜，一共有六個動作，分為三組，即上升/下降，左移/右移和放松/夾緊。

圖12-1機械手動作示意圖

返回本節(jié)當機械手右移到位并準備下降時，為了確保安全，必須在右工作臺上無工件時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走，機械手應自動停止下降，用光電開關進行有無工件的檢測。機械手的動作如圖12-2所示。12-2機械手的動作過程圖

2、操作面板布置

操作面板布置如圖12-3所示圖12-3PLC控制面板示意圖

3、輸入/輸出端子地址分配該機械手控制系統(tǒng)所采用的PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200CPU224，圖12-4是S7-200CPU224輸入/輸出端子地址分配圖。該機械手控制系統(tǒng)工使用了14個輸入點，6個輸出點。圖12-4機械手的輸入/輸出接線圖

4、整體程序結(jié)構(gòu)機械手的整體程序結(jié)構(gòu)圖如圖12-5所示.返回本節(jié)圖12-5機械手控制系統(tǒng)軟件整體設計圖

5、實現(xiàn)單操作工作的程序圖12-6是實現(xiàn)單操作工作的梯形圖程序。圖12-6單操作梯形圖6、自動操作程序

圖12-7是機械手自動操作流程圖。

圖12-7自動操作功能圖（SFC）

7、實際結(jié)論采用西門子S7系列PLC對機械手進行控制，通過現(xiàn)場實踐證明，其大大提高了機械手的工作效率，一般小型工廠可提高200%~300%，節(jié)省了勞動成本，安全可靠性較高。12.2PLC在全自動洗洗衣機控制制系統(tǒng)中的的應用隨著人民生生活水平的的提高，全全自動洗衣衣機越來越越普及，因因此，對于于洗衣機控控制的高度度自動化、、較強可靠靠性和穩(wěn)定定性的要求求越來越高高，本節(jié)將將重點說明明PLC在全自動洗洗衣機控制制中的應用用。1.全自動洗衣衣機的外形形結(jié)構(gòu)示意意圖2.控制要求該全自動洗洗衣機的控控制要求可可以用下圖圖所示的流流程圖來表表示。3.I/O地址分配及及接線全自動洗衣衣機輸入輸輸出地址分分配表全自動洗衣衣機I/O接線圖4、軟件系系統(tǒng)設計全自動洗衣衣機控制梯梯形圖4、軟件系系統(tǒng)設計全自動洗衣衣機控制梯梯形圖(續(xù))12.3PLC在電梯控制制系統(tǒng)中的的應用隨著高樓層層的增多，，電梯的使使用也越來來越廣泛，，因此，對對電梯的升升降控制顯顯得越來越越重要。電電梯的控制制主要有單單片機和PLC兩種控制方方式。對于于小樓層來來說，采用用PLC對電梯進行控制非非常簡便可靠。1、電梯的升降原原理2、控制要求有一四層樓梯的的電梯控制系統(tǒng)統(tǒng)，控制要求如如下：1.當轎廂停于1層或2層，或者3層時，按下SB4按鈕呼叫電梯（（四層上下按鈕鈕），則轎廂上上升到第四層停停止。2.當轎廂停于4層或3層，或者2層時，按下SB1按鈕呼叫電梯（（一層上下按鈕鈕），則轎廂下下降到第一層停停止。3.當轎廂停于1層，若按下SB2按鈕呼叫電梯，，則轎廂上升到到第二層停止，，若按SB3按鈕呼叫電梯，，則轎廂上升到到第三層。4.當轎廂停于4層，若按下SB3按鈕呼叫電梯，，則轎廂上升到到第三層停止，，若按下SB2按鈕呼叫電梯（（二層上下按鈕鈕），則轎廂上上升到第二層停停止。5.當轎廂停于一層層，而SB2、SB3、SB4按鈕均有人呼叫叫電梯時，轎廂廂上升到第二層層暫停4s后繼續(xù)上升到第第三層，再暫停停4s后，又繼續(xù)上升升到第四層停止止。6.當轎廂停于第四四層，而SB1、SB2、SB3按鈕均有人呼叫叫電梯時，轎廂廂下降到第三層層暫停4s后繼續(xù)下降到第第二層，暫停4s后，繼續(xù)下降到到第一層停止。。7.轎廂在樓層之間間運行超過12s，電梯停止運行行。8.當轎廂上升（或或者下降）途中中，任何反向下下降（或者上升升）的按鈕呼叫叫電梯均無效。。樓層顯示燈亮亮表示轎廂停于于該層，燈滅表表示轎廂離開該該層。3、解決方案3.1分析評估任務在該控制系統(tǒng)中中，有十個輸入入點，啟動按鈕鈕SB0和關閉系統(tǒng)按鈕鈕SB5及四層樓梯的呼呼叫按鈕SB1、SB2、SB3、SB4和四層樓梯的信信號開關LS1、LS2、LS3、LS4，6個輸出點，轎廂廂上升和下降，，以及和四個樓樓層的顯示點。。工作過程要求求比較簡單，在在可靠性和數(shù)據(jù)據(jù)處理相對較低低，并且以工業(yè)業(yè)過程控制為主主的情況下，通通常選用PLC3.2PLC的選型此系統(tǒng)為多點輸輸入，控制多點點輸出。所需要要的輸入點有，，啟動按鈕SB0和關閉系統(tǒng)按鈕鈕SB5及四個呼叫按鈕鈕，1層呼叫按鈕SB1、2層呼叫按鈕SB2、3層呼叫按鈕SB3、4層呼叫按鈕SB4和四個平層信號號開關，1層平層信號LS1、2層平層信號LS2、3層平層信號LS3、4層平層信號LS4，6個輸出點，轎廂廂上升和下降，，和四個樓層顯顯示點。也不用用考慮溫度控制制、PID控制等智能控制制。所以，選擇擇SIEMENS公司的小型PLC系列S7-200，按照10%裕量的設計要求求，CPU選擇224系列。4、系統(tǒng)設計4.1硬件設計(1)I/O設備的I/O分配表(2)硬件設計的外部部接線圖4.2軟件設計(1)I/O分配(2)梯形圖設計思路路流程電梯控制系統(tǒng)的的部分梯形圖12.4PLC在自動數(shù)粒機中中的應用醫(yī)藥、食品行業(yè)業(yè)有許多需要進進行罐裝的工序序，例如膠囊或或者藥丸顆粒的的裝瓶、顆粒狀狀食物的裝瓶或或者裝盒等。傳傳統(tǒng)的加工方法法是采用人工干干預，其效率很很低，又容易產(chǎn)產(chǎn)生顆粒數(shù)目差差錯、工人勞動動強度過于大、、不衛(wèi)生等缺點點。本節(jié)將介紹紹采用PLC來自動實現(xiàn)顆粒粒的罐裝。1、概述自動數(shù)粒機由機機架、傳輸機構(gòu)構(gòu)、下料機構(gòu)、、供料機構(gòu)和控控制器等部分組組成。自動數(shù)粒粒機的傳輸帶由由傳輸電動機拖拖動，用于傳送送將要罐裝的容容器。下料機構(gòu)構(gòu)包括下料電動動機、下料盤、、下料道和出料料口。下料盤由由下料電動機拖拖動，將下料盤盤上的待裝物送送到下料道，再再經(jīng)出料口裝入入容器中。供料料機構(gòu)是用于向向下料盤提供待待裝物品的機構(gòu)構(gòu)，它由螺桿供供料器和儲料箱箱組成。自動數(shù)數(shù)粒機有3個傳感器，一個個是容器傳感器器，用作檢測傳傳輸帶上是否有有容器；另一個個是下料傳感器器，用作檢測下下料盤的每一等等份的待裝物品品是否全部掉入入下料道，在這這里選用檢測距距離為10mm的接近開關作為為下料傳感器；；最后一個是料料位傳感器，用用于檢測下料盤盤是否需要供料料，這里采用雙雙位控制開關為為料位傳感器，，安裝與下料盤盤中。2.控制要求1.自動數(shù)粒機啟動動后傳輸電動機機運行，控制器器應檢測容器是是否到位和下料料盤是否有足夠夠的待裝物品，，只有這兩個條條件都滿足時才才能啟動下料電電動機.2.自動數(shù)粒機在運運行中一旦檢測測不到容器或者者下料盤的待裝裝物品不足時，，立即停車并發(fā)發(fā)出聲光報警；；停車后經(jīng)手動動復位系統(tǒng)才能能恢復運行.3.為了能夠調(diào)節(jié)罐罐裝速度，自動動數(shù)粒機的下料料電動機采用變變頻調(diào)速。傳輸輸電動機采用單單相電動機，無無需調(diào)速.4.由于自動數(shù)粒機機的下料道較長長，待裝物品從從下料孔到出料料口的時間較長長（大約2秒），為了提高高罐裝速度擋容容器汽缸和進容容器汽缸動作應應迅速5.應具有緊急停車車的功能.自動數(shù)粒機流程程圖3、機型的選擇擇及地址分配控制系統(tǒng)總共需需要6個輸入點、8個輸出點。選擇了SIEMENS的S系列200，其屬于小型機機，提供14個輸入點、10個輸出點，與系系統(tǒng)的要求相符符合。下料電動機為功功率750W三相電動機，其其驅(qū)動電源選用用單相輸入，三三相輸入1.5KW的變頻器，其他他兩臺電動機選選用單相電動機機。PLC控制器內(nèi)部含有有一個24V直流電源，驅(qū)動動輸入輸出設備備，包括所有的的輸入輸出繼電電器，所以采用用了一個外部24V直流電源，驅(qū)動動輸入輸出設備備，包括輸出繼繼電器氣閥，指指示燈和報警器器。由于整個機機器耗電量較少少，因此，緊急急停車直接采用用按鈕，不再經(jīng)經(jīng)過報警器。4、系統(tǒng)軟件設設計自動數(shù)粒機的梯梯形圖自動數(shù)粒機的梯梯形圖(續(xù))12.5PLC在PID控制系統(tǒng)中的應應用PID控制是可編程邏邏輯控制器的高高級控制環(huán)節(jié)，，其在許多模擬擬量的檢測與處處理運算方面有有很大的作用，，如根據(jù)擴展功功能模塊可以實實現(xiàn)一般的閉環(huán)環(huán)控制環(huán)節(jié)等作作用。本節(jié)將以以恒溫控制水箱箱為例，對利用用PLC進行恒溫控制的的過程進行說明明。1.概述恒溫裝置示意圖圖2.工藝過過程及及控制制要求求本系統(tǒng)統(tǒng)是一一個恒恒溫控控制系系統(tǒng)，，要求求設定定的恒恒溫水水箱在在某一一數(shù)值值。加加熱采采用電電加熱熱，功功率為為1.5KW，溫度度設定定范圍圍在20-80℃之間。。在圖圖12-19中，恒恒溫水水箱內(nèi)內(nèi)有一一個加加熱器器、一一個攪攪拌器器、兩兩個液液位開開關、、四個個溫度度傳感感器。。液位位開關關為開開關量量傳感感器，，測量量液體體的位位置高高低，，反映映無水水或者者水溢溢出狀狀態(tài)。。兩個個溫度度傳感感器分分別為為測量量水箱箱入口口處的的水溫溫和水水箱中中的水水的溫溫度。。儲水水箱中中，也也裝有有一個個溫度度傳感感器。。恒溫溫水箱箱中的的水可可以通通過一一個電電磁閥閥或者者手動動開關關閥（（手閥閥）將將水放放到儲儲水箱箱中。。儲水水箱中中的水水可通通過一一個電電磁閥閥引入入到冷冷卻器器中，，也可可以直直接引引入到到恒溫溫水箱箱中。。水由由一個個水泵泵提供供動力力，使使水在在系統(tǒng)統(tǒng)中循循環(huán)。。水的的流速速由流流