第二篇可編程控制器技術(shù)第九章可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1本章內(nèi)容及要求

：可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則、設(shè)計(jì)的一般步驟與方法常用的順序控制設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法以及隨動(dòng)控制設(shè)計(jì)法。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用舉例2第一節(jié)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和步驟一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則1、PLC控制系統(tǒng)控制被控對(duì)象應(yīng)最大限度地滿足工藝要求。2、在滿足工藝要求的前提下，力求使PLC控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。3、保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4、考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在配置PLC硬件設(shè)備時(shí)應(yīng)適當(dāng)留有一定的裕量。3二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容1、選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。2、PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件。正確選擇PLC對(duì)于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，包括機(jī)型、容量的選擇以及I/O模塊、電源模塊等的選擇。43、分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。4、控制程序設(shè)計(jì)。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語句表（即程序清單）等設(shè)計(jì)?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。因此，設(shè)計(jì)的控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。5、必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)（柜）。6、編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表。

5三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟及內(nèi)容1、根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作條件、必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等）、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)；連續(xù)、單周期、單步等）。2、根據(jù)控制要求確定所需要的輸入、輸出設(shè)備。據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。3、選擇PLC機(jī)型及容量。4、定義輸入、輸出點(diǎn)名稱，分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖。

65、根據(jù)PLC所要完成的任務(wù)及應(yīng)具備的功能，進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)（柜）的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。6、待控制臺(tái)（柜）設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。如不滿足要求，再修改程序或檢查接線，直到滿足要求為止。7、編制技術(shù)文件。8、交付使用。7PLC程序設(shè)計(jì)的步驟與內(nèi)容是：（1）對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，也可省去這一步。（2）設(shè)計(jì)梯形圖。這是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用計(jì)算機(jī)或編程器將程序鍵入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查鍵入的程序是否正確。（5）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。8四、PLC機(jī)型的選擇1、規(guī)模要適當(dāng)。輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及軟件對(duì)PLC功能及指令的要求是選擇PLC機(jī)型規(guī)模大小的重要依據(jù)。2、功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理3、輸入、輸出功能及負(fù)載能力的選擇4、使用環(huán)境條件99-6某液壓動(dòng)力滑臺(tái)在初始狀態(tài)時(shí)停在最左邊，行程開關(guān)X000接通時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕X005，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給動(dòng)力如圖9-13所示。工作一個(gè)循環(huán)后，返回初始位置?？刂聘麟姶砰y的Y001～Y004在各工步的狀態(tài)如表9-4所示。畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，并用基本指令、移位指令、步進(jìn)指令寫出梯形圖。

10輸入接點(diǎn)分配輸出接點(diǎn)分配原點(diǎn)行程開關(guān)X000電磁閥1Y001工進(jìn)1行程開關(guān)X001電磁閥3Y002工進(jìn)2行程開關(guān)X002電磁閥3Y003終點(diǎn)行程開關(guān)X003電磁閥4Y004啟動(dòng)按鈕X005

11解法1：12解法2：M0:啟動(dòng)條件：M8002或M4*X000保持條件：M0停止條件：1314解法3：1516第二節(jié)可編程控制器在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用一、電鍍工藝要求電鍍生產(chǎn)線有三個(gè)槽，工件由可升降吊鉤的行車移動(dòng)，經(jīng)過電鍍、鍍液回收、清洗工序，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的電鍍。工藝要求是：工件放入電鍍槽中，電鍍280秒后提起，停放28秒，讓鍍液從工件上流回電鍍槽，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，行車返回原位，電鍍一個(gè)工件的全過程結(jié)束。17圖9-2電鍍工藝流程圖二、控制流程電鍍生產(chǎn)線除裝卸工件外，要求整個(gè)生產(chǎn)過程能自動(dòng)進(jìn)行。同時(shí)行車和吊鉤的正反向運(yùn)行均能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。1819三、PLC的選型根據(jù)圖9-3的自動(dòng)工作狀態(tài)流程圖，PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有14個(gè)，均為開關(guān)量。其中各種單操作按鈕開關(guān)6個(gè)，行程開關(guān)6個(gè)，自動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)選擇開關(guān)2個(gè)（占兩個(gè)輸入接點(diǎn)）。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有5個(gè)，其中2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2，2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)行車電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4，1個(gè)用于原位指示?？刂葡到y(tǒng)選用FX2N-32MR-001，I/O點(diǎn)數(shù)各為16點(diǎn)，可以滿足控制要求，且留有一定裕量。20四、I/O地址編號(hào)及接線圖2122

五、PLC程序設(shè)計(jì)電鍍生產(chǎn)線的PLC控制程序包括點(diǎn)動(dòng)操作和自動(dòng)操作兩部分。整個(gè)PLC控制程序如圖9-5。1．點(diǎn)動(dòng)操作點(diǎn)動(dòng)操作有行車的進(jìn)、退操作，吊鉤的升、降操作。點(diǎn)動(dòng)操作程序如圖9-5所示梯形圖的起始處至標(biāo)號(hào)P0之間的程序段。2．自動(dòng)控制自動(dòng)控制程序如圖9-5所示梯形圖中條件跳轉(zhuǎn)指令CJP1到P1程序段。23242526第三節(jié)可編程控制器在化工過程控制中的應(yīng)用

一、工藝過程及要求某化學(xué)反應(yīng)過程由四個(gè)容器組成。容器之間用泵連接，每個(gè)容器都裝有檢測(cè)容器空和滿的傳感器。#1、#2容器分別用泵P1、P2將堿和聚合物灌滿，灌滿后傳感器發(fā)出信號(hào)，P1、P2泵關(guān)閉。#2容器開始加熱，當(dāng)溫度升到60℃時(shí)，溫度傳感器發(fā)出信號(hào)，關(guān)斷加熱器。然后，泵P3、P4分別將#1、#2容器中的溶液輸送到#3反應(yīng)池中，同時(shí)攪拌器啟動(dòng)，攪拌60秒。一旦#3反應(yīng)池滿或#1、#2空，則泵P3、P4停，處于等待狀態(tài)。當(dāng)攪拌時(shí)間到，P5將混合液抽入#4產(chǎn)品池，直到#4產(chǎn)品池滿或#3反應(yīng)池空。產(chǎn)品用泵P6抽走，直到#4產(chǎn)品池空。這樣就完成了一次循環(huán)，等待新的循環(huán)開始。2728二、控制流程根據(jù)生產(chǎn)流程及工藝要求，可繪出狀態(tài)流程圖如圖9-7所示?？刂葡到y(tǒng)采用半自動(dòng)工作方式，即系統(tǒng)每完成一次循環(huán)，自動(dòng)停止在初始狀態(tài)，等待再次啟動(dòng)信號(hào)，才開始下一次循環(huán)。圖中L為激活脈沖，用于初始階段的激活。三、機(jī)型選擇從圖9-7控制系統(tǒng)狀態(tài)流程圖可知，輸入信號(hào)有10個(gè)，均為開關(guān)量信號(hào)，其中啟動(dòng)按鈕1個(gè)，檢測(cè)元件9個(gè)。輸出信號(hào)有8個(gè)，也都為開關(guān)量，其中7個(gè)用于電機(jī)控制，1個(gè)用于電加熱控制。因此，控制系統(tǒng)選用FX2N-32MR可編程控制器即可滿足控制要求。2930四、I/O地址編號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)輔助繼電器名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)名稱編號(hào)名稱編號(hào)SB啟動(dòng)按鈕X000KM1P1泵接觸器Y0000步M60010步M610SL1#1容器滿X001KM2P2泵接觸器Y0011步M60111步M611SL2#1容器空X002KM3P3泵接觸器Y0022步M60212步M612SL3#2容器滿X003KM4P4泵接觸器Y0033步M60313步M613SL4#2容器空X004KM5P5泵接觸器Y0044步M604SL5#3容器滿X005KM6P6泵接觸器Y0055步M605SL6#3容器空X006KM7加熱器接觸器Y0066步M605SL7#4容器滿X007KM8攪拌機(jī)接觸器Y0077步M607SL8#4容器空X0108步M608ST溫度傳感器X0119步M6093132五、PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)（一）列寫邏輯方程（1）第0步為初始步M600=（M8002+M613·X010+M600）·（M601+M603）（2）第1步到第12步，包含了兩組并列序列（即第1步～第5步，第6步～第12步）。其邏輯表達(dá)式為：M601=（M600·X000+M601）·M602按啟動(dòng)按鈕SB，P1泵開，直到#1容器滿；M603=（M600·X000+M603）·M604按啟動(dòng)按鈕SB，P2泵開，直到#2容器滿；M602=（M601·X001+M602）·M605#1容器滿后，P1泵關(guān)閉；M604=（M603·X003+M604）·M605#2容器滿后，P2泵關(guān)閉；M605=（M602·M604+M605）·（M606+M608+M610）#1、#2容器都滿后，加熱器開啟；33M606=（M605·X011+M606）·M607加溫到60℃，泵P3開啟，直到#3池滿或#1容器空;M608=（M605·X011+M608）·M609加溫到60℃，泵P4開啟，直到#3池滿或#2容器空;M610=（M605·X011+M610）·M611加溫到60℃，攪拌機(jī)開啟，直到60秒時(shí)間到;M607=M606·X002+M606·X005+M607）·M612#3池滿或#1容器空，P3泵關(guān)閉；M609=（M608·X004+M608·X005+M609）·M612#3池滿或#2容器空，P4泵關(guān)閉；M611=（M610·T250+M611）·M612攪拌計(jì)時(shí)；M612=（M607·M609·M611+M612）·M613攪拌時(shí)間到，P5泵開啟；34

（3）第13步為單序列結(jié)構(gòu)，它的激活條件是第12步P5泵使4#產(chǎn)品池注滿或3#反應(yīng)池抽空時(shí)開始，即

（M612·X007+M612·X006）；第13步的關(guān)斷條件是執(zhí)行第0步時(shí)第13步結(jié)束，即M600為ON時(shí)結(jié)束。其邏輯表達(dá)為

M613=（M612·X006+M612·X007+M613）·M600

#4池滿或#3池空，P5泵關(guān)，P6泵開。（4）執(zhí)行電器的邏輯表達(dá)式Y(jié)000（P1泵）=M601；Y00