電氣控制與PLC-第7章ppt課件(全)

1、第七章 可編程控器的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7.1 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 7.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 7.3 節(jié)省PLC I/O點(diǎn)數(shù)的方法 7.4 應(yīng)用實(shí)例 本章小結(jié) 習(xí)題與思考題 可編程控器由于具有高可靠性和應(yīng)用的簡(jiǎn)便性，目前已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、水泥、汽車和輕工業(yè)。特別是在許多新建項(xiàng)目和設(shè)備的技術(shù)改造中，常常采用PLC作為控制裝置。 7.1 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求和工藝需要，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1. 充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制

2、要求。 2. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。 3. 保證控制系統(tǒng)安全、可靠。 4. 考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC的型號(hào)、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)適當(dāng)?shù)亓粲杏嗔?，以滿足以后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝改進(jìn)的需要。 712 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC的應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對(duì)象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件；然后進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能分析，即通過(guò)分析系統(tǒng)功能，提出PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，控制信號(hào)的種類、數(shù)量，系統(tǒng)的規(guī)模、布局；最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)

3、的具體配置。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行： 1熟悉被控對(duì)象及制定方案 首先向有關(guān)工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)人員和操作維修人員詳細(xì)了解被控設(shè)備的工作原理、工藝流程、機(jī)械結(jié)構(gòu)和操作方法，了解工藝過(guò)程和機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)控制系統(tǒng)的要求，了解設(shè)備運(yùn)動(dòng)要求、運(yùn)動(dòng)方式和步驟，在此基礎(chǔ)上確定被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求，畫出被控對(duì)象的工藝流程圖，歸納出電氣執(zhí)行元件的動(dòng)作節(jié)拍表（工作步驟）。 2確定I/O設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需要的輸入設(shè)備的數(shù)量及種類（如按鈕、開(kāi)關(guān)和傳感器），明確各輸入信號(hào)的特點(diǎn)（如開(kāi)關(guān)量、模擬量、直流、交流、電壓等級(jí)和信號(hào)幅度等），確定系統(tǒng)的輸出設(shè)備的數(shù)

4、量及種類（如接觸器、電磁閥和信號(hào)燈等），明確這些設(shè)備對(duì)控制信號(hào)的要求（如電壓和電流的大小、直流、交流、電壓等級(jí)、開(kāi)關(guān)量和模 擬量等），據(jù)此確定PLC的I/O設(shè)備的類型及數(shù)量。 3選擇PLC 選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I/0模塊、電源的選擇。 4分配PLC的I/O地址 根據(jù)已確定的I/0設(shè)備和選定的可編程控器，列出I/0設(shè)備與PLC I/0點(diǎn)的地址對(duì)照表，以便繪制PLC外部I/0接線圖和編制程序。 5設(shè)計(jì)軟件及硬件 進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可顯著縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)，必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路

5、后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。 其中，PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟如下： 1）較復(fù)雜系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)的順序控制功能圖；對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去這一步。 2）設(shè)計(jì)梯形圖程序。 3）根據(jù)梯形圖編寫指令表程序清單。 4）對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。在調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器或編程軟件的監(jiān)控功能。 其中，硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工的步驟如下： 1）設(shè)計(jì)控制柜及操作面板電器布置圖及安裝接線圖。 2）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣連接圖。 3）根據(jù)圖樣進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并檢查。 6調(diào)試 調(diào)試包括模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。 1）模擬調(diào)試。根據(jù)I/O模塊指示燈的顯示，不帶輸出設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。首先要逐條進(jìn)

6、行檢查和驗(yàn)證，改正程序設(shè)計(jì)中的邏輯、語(yǔ)法、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或輸入過(guò)程的按鍵及傳輸錯(cuò)誤，觀察在可能的情況下各個(gè)輸入量、輸出量之間的變化關(guān)系是否符合設(shè)計(jì)要求。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)修改設(shè)計(jì)，直到完全滿足工作循環(huán)或狀態(tài)圖的要求。 2）聯(lián)機(jī)調(diào)試。分2步進(jìn)行，首先連接電氣柜，先帶上輸出設(shè)備（如接觸器線圈和信號(hào)指示燈等），不帶負(fù)載（如電動(dòng)機(jī)和電磁閥等），利用編程器或編程軟件的監(jiān)控功能，采用分段調(diào)試的方法進(jìn)行，檢查各輸出設(shè)備的工作情況。待各部分調(diào)試正常后，再帶上負(fù)載運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序進(jìn)行調(diào)整，直到完全滿足設(shè)計(jì)要求為止。 全部調(diào)試完成后，還要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試運(yùn)行 ，以檢驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性。如果工作正常，程序

7、不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。 7整理技術(shù)檔案 包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、電器元器件明細(xì)表、電氣原理圖和接線圖及安裝圖、狀態(tài)表、梯形圖及軟件數(shù)據(jù)和使用說(shuō)明書等。 7.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，PLC產(chǎn)品的種類越來(lái)越多，其結(jié)構(gòu)、功能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法和價(jià)格等均不相同，適用的場(chǎng)所也各有側(cè)重。因此，合理選擇PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)和性價(jià)比具有重要的意義。 下面從PLC的機(jī)型選擇、容量選擇、I/O模塊選擇和電源模塊選擇等方面分別加以介紹。 721 PLC的選型 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，具有最

8、佳的性能價(jià)格比，并具有一定的先進(jìn)性和良好的售后服務(wù)。 1結(jié)構(gòu)合理 整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小，硬件配置不如模塊式靈活，所以一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便，I/O點(diǎn)數(shù)量、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)比例和I/O模塊的種類等方面，選擇余地較大，維修時(shí)只需更換模塊，判斷故障的范圍簡(jiǎn)單，排除故障時(shí)間較短。因此，模塊式PLC一般適用于較復(fù)雜系統(tǒng)和環(huán)境差的場(chǎng)合。 2安裝方式 根據(jù)PLC的安裝方式，系統(tǒng)分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式和多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；大型系統(tǒng) 常采用遠(yuǎn)程I

9、/O式，因?yàn)樗鼈兊难b置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在I/O裝置附近，I/O連線比集中式的短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通信模塊。 3功能合理 對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備，一般選用具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能的小型（低檔）PLC。 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用帶A/D和D/A單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。 對(duì)于控制較復(fù)雜、控制功能要求高的項(xiàng)目，如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、循環(huán)控制和通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔P

10、LC。 對(duì)于控制較復(fù)雜、控制功能要求高的項(xiàng)目，如要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、循環(huán)控制和通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般大型機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、集散控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化控制等場(chǎng)合。 4響應(yīng)速度 PLC輸入信號(hào)與相應(yīng)的輸出信號(hào)之間由于掃描工作方式引起的延遲時(shí)間可達(dá)23個(gè)掃描周期。對(duì)于大多數(shù)以開(kāi)關(guān)量控制為主的應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，PLC的響應(yīng)速度一般都可以滿足要求，不必給予特殊的考慮。然而對(duì)于模擬量控制的系統(tǒng)，特別是具有較多循環(huán)控制的系統(tǒng)，則必須考慮PLC的響應(yīng)速度。為了減少PLC的I/O響應(yīng)的延遲時(shí)間，可選用掃描速度高的PLC，或選用

11、具有高速I/O處理功能指令的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。 5系統(tǒng)的可靠性 對(duì)于一般系統(tǒng)，PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。 6機(jī)型統(tǒng)一 當(dāng)企業(yè)使用PLC較多的時(shí)候，為了提高經(jīng)濟(jì)效益，合理利用有效資源和管理方便，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。 1）同一機(jī)型的PLC，其編程方法相同，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)、技術(shù)水準(zhǔn)的和功能的開(kāi)發(fā)。 2）同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，便于備品、備件的采購(gòu)和管理。 3）同一機(jī)型的PLC，其外圍設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成1個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，便于集中管理。

12、 722 PLC的容量確定 PLC的容量包括I/O點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量2個(gè)方面。 1I/O點(diǎn)數(shù) 由于PLC的I/O點(diǎn)的價(jià)格目前比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使I/O點(diǎn)最少。根據(jù)被控制對(duì)象的I/O信號(hào)的實(shí)際需要，在實(shí)際統(tǒng)計(jì)出I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)留下10%15%的備用量，以便以后調(diào)整或擴(kuò)充。 2存儲(chǔ)容量 內(nèi)存是存放程序和數(shù)據(jù)的地方，它應(yīng)包括內(nèi)存的最大容量、可擴(kuò)展性和內(nèi)存的種類（RAM、EPROM、E2PROM）。內(nèi)存擴(kuò)展性和種類的多少體現(xiàn)了系統(tǒng)構(gòu)成的方便性和靈活性。PLC的用戶程序內(nèi)存容量以步為單位。 一般可按下式估算，再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)男畔⒘浚?0%30%

13、）來(lái)選擇。 存儲(chǔ)容量=開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)10+模擬量通道數(shù)100 絕大部分PLC均能滿足上式要求。應(yīng)當(dāng)注意的是：當(dāng)控制系統(tǒng)較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理量較大時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存容量不夠的問(wèn)題，這時(shí)應(yīng)特殊對(duì)待。 723 I/O模塊的選擇 一般I/O模塊的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。不同的I/O模塊，其電路及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用范圍和價(jià)格。 下面主要以開(kāi)關(guān)量I/O模塊的選擇作為重點(diǎn)進(jìn)行介紹。 1開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 PLC的輸入模塊是用來(lái)檢測(cè)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的信號(hào)，并將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部能夠接收的欠電壓信號(hào)。 1) 輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)的選擇。常用的開(kāi)關(guān)量輸入模塊的信號(hào)類型有直流輸入 、

14、交流輸入和交流/直流輸入3種。選擇時(shí)一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)及周圍環(huán)境來(lái)考慮。 交流輸入模塊接觸可靠，適用于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下；直流輸入模塊的延遲時(shí)間短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)和光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接。 PLC的開(kāi)關(guān)輸入模塊按輸入信號(hào)的電壓大小分類有：DC5V、DC24V、DC48V和DC60V等；AC110V和AC220V等。選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離考慮。 一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近的場(chǎng)合，如5V的輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)10m。距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合應(yīng)選用電壓等級(jí)較高的模塊。圖7-1 輸入的接線方式a） 匯點(diǎn)式輸入 b）分組式輸入 匯點(diǎn)式輸入模塊的所有輸入點(diǎn)只共享

15、1個(gè)公共端，而分組式輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）共享1個(gè)公共端COM，各組之間是分隔的。分組式輸入的每點(diǎn)平均價(jià)格較高。如果輸入信號(hào)之間不需要分開(kāi)，應(yīng)選用匯式。 3) 同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)。對(duì)于選用高密度的輸入模塊（如32點(diǎn)和96點(diǎn)等），應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過(guò)輸入點(diǎn)數(shù)的60%。 2開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇 輸出模塊是將PLC內(nèi)部欠電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部輸出設(shè)備所需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類和大小，系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求和負(fù)載狀態(tài)變化是否頻繁等。 1) 輸出方式的選擇。開(kāi)關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出3種輸出方式。 繼電器輸出的價(jià)格便宜，既

16、可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)。繼電器屬于有觸點(diǎn)元器件，其動(dòng)作速度較慢、壽命短、可靠性較差，因此只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。當(dāng)用于驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，其觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不超過(guò)1Hz。 對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用雙向晶閘管輸出或晶體管輸出。雙向晶閘管和晶體管屬于無(wú)觸點(diǎn)元器件，雙向晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。 2) 輸出接線方式的選擇。按PLC的輸出接線方式的不同，一般有分組式輸出和分隔式輸出2種，如圖7-2所示。圖7-2 輸出的接線方式a）分組式輸出 b）分隔式輸出 分組式輸出是幾個(gè)

17、輸出點(diǎn)為1組，共享1個(gè)輸出端，各組之間是分隔的，可分別使用不同的電源；分隔式輸出的每個(gè)輸出點(diǎn)有1個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離，每個(gè)輸出點(diǎn)可使用不同的電源。輸出接線方式主要應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載的電源種類的胸少而定，一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。 3) 輸出電流的選擇。輸出模塊的輸出電流（驅(qū)動(dòng)能力）必須大于負(fù)載的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際負(fù)載電流的大小選擇模塊的輸出電流。如果實(shí)際負(fù)載電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。 4) 同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。選擇輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過(guò)的電流值。如1個(gè)220V/2

18、A的確10點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可以通過(guò)2A的電流，但輸出公共端允許通過(guò)的電流不是20A（102A），通常要比此值小得多。一般來(lái)說(shuō)，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60%。 5) 輸出的最大負(fù)載電流。輸出的最大負(fù)載電流與負(fù)載類型和環(huán)境溫度等因素有關(guān)，表7-1為FX系列PLC的輸出技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載密切相關(guān)。另外，雙向晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度的升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。 3模擬量輸入模塊的選擇 模擬量輸入模塊的選擇主要考慮模擬量值的輸入范圍、轉(zhuǎn)換精度、采樣時(shí)間、輸入信號(hào)的連接方式和抗干擾能力等。 4模擬量輸出模塊的選擇 模擬量輸出模塊的選擇主要考慮模擬量輸出范圍、輸

19、出形式（電流、電壓）和對(duì)負(fù)載的要求等。 5通信模塊的選擇 通信模塊的選擇主要考慮通信協(xié)議、通信速率、通信模塊所能連接的設(shè)備、系統(tǒng)的自診斷能力和應(yīng)用軟件編制方法等。 其它各模塊可根據(jù)系統(tǒng)需要翻閱手冊(cè)，查找相應(yīng)的參數(shù)和要求。 7.3 節(jié)省PLC I/O點(diǎn)數(shù)的方法 在實(shí)際應(yīng)用中，PLC經(jīng)常會(huì)遇到2個(gè)問(wèn)題：一是PLC的I/O點(diǎn)數(shù)不夠，需要擴(kuò)展，然而PLC的每個(gè)I/O點(diǎn)平均價(jià)格在數(shù)十元以上，增加擴(kuò)展單元將提高成本；二是選定的PLC可擴(kuò)展輸入或輸出點(diǎn)數(shù)有限，無(wú)法再增加。因此，在滿足系統(tǒng)控制要求的前提下，合理使用I/O點(diǎn)數(shù)，盡量減少所需的I/O點(diǎn)數(shù)是很有意義的，不僅可以降低系統(tǒng)硬件成本，而且還可以解決已使用

20、的PLC進(jìn)行再擴(kuò)展時(shí)I/O點(diǎn)數(shù)不夠的問(wèn)題。 減少輸入點(diǎn)數(shù)的方法 從表面上看，PLC的輸入點(diǎn)數(shù)是按系統(tǒng)的輸入設(shè)備或輸入信號(hào)的數(shù)量來(lái)確定的，但實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常通過(guò)以下方法，可達(dá)到減少PLC輸入點(diǎn)數(shù)的目的。 1分時(shí)分組輸入 一般控制系統(tǒng)都存在多種工作方式，但各種工作方式又不可能同時(shí)運(yùn)行。所以，可將這幾種工作方式分別使用的輸入信號(hào)分成若干組，PLC運(yùn)行時(shí)只會(huì)用到其中的1組信號(hào)。因此，各組輸入可共享PLC的輸入點(diǎn)，這樣就使所需的PLC輸入點(diǎn)數(shù)減少。 如圖7-3所示，系統(tǒng)有“自動(dòng)”和“手動(dòng)”2種工作方式。將2種工作方式分別使用的輸入信號(hào)分成2組：“自動(dòng)”信號(hào)S1S8、“手動(dòng)”輸入信號(hào)Q1Q8。2組輸入信號(hào)

21、共享PLC輸入點(diǎn)X0X7（如S1與Q1共享PLC輸入點(diǎn)X0）。用“工作方式”選擇開(kāi)關(guān)SA來(lái)切換“自動(dòng)”和“手動(dòng)”信號(hào)輸入電路，并通過(guò)X10讓PLC識(shí)別是“自動(dòng)”信號(hào)，還是“手動(dòng)”信號(hào)，從而執(zhí)行“自動(dòng)”程序或“手動(dòng)”程序。 圖中的二極管是為了防止出現(xiàn)寄生電路，產(chǎn)生錯(cuò)誤輸入信號(hào)而設(shè)置的。假設(shè)圖中沒(méi)有這些二極管，當(dāng)系統(tǒng)處于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，若S1閉合，S2斷開(kāi)，雖然Q1、Q2閉合，本應(yīng)該是X0有輸入，而X1沒(méi)有輸入，但由于沒(méi)有二極管隔離，電流從X0流出，經(jīng)Q2、Q1、S1、COM形成寄生回路，使輸入繼電器X1錯(cuò)誤地接通。因此，必須串入二極管切斷寄生回路，避免錯(cuò)誤輸入信號(hào)的產(chǎn)生。 2輸入觸點(diǎn)的合并 將某

22、些功能相同的開(kāi)關(guān)量輸入設(shè)備合并輸入。如果是常閉觸點(diǎn)則串聯(lián)輸入，如果是常開(kāi)觸點(diǎn)則并聯(lián)輸入，這樣就只占用PLC的1個(gè)輸入點(diǎn)。一些保護(hù)電路和報(bào)警電路就常常采用這種輸入方法。 例如，某負(fù)載可在多處啟動(dòng)和停止，可以將3個(gè)啟動(dòng)信號(hào)并聯(lián)，將3個(gè)停止信號(hào)串聯(lián)，分別送給PLC的2個(gè)輸入點(diǎn)，如圖7-4所示。與每個(gè)啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)占用1個(gè)輸入點(diǎn)的方法相比，不僅節(jié)省了輸入點(diǎn)，還簡(jiǎn)化了梯形圖電路。圖7-3 分時(shí)分組輸入 圖7-4 輸入觸點(diǎn)合并 3將信號(hào)設(shè)置在PLC之外 系統(tǒng)中的某些輸入信號(hào)功能簡(jiǎn)單、涉及面很窄，如手動(dòng)操作按鈕和電動(dòng)機(jī)保護(hù)的熱繼電器觸點(diǎn)等，有時(shí)就沒(méi)有必要作為PLC輸入，將它們放在外部電路中同樣可以滿足要

23、求。如果外部硬件聯(lián)鎖電路過(guò)于復(fù)雜，則應(yīng)考慮仍將有關(guān)信號(hào)送入PLC中，用梯形圖實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，如圖7-5所示。圖7-5 輸入信號(hào)在PLC外部 圖7-6 矩陣輸出 732 減少輸出點(diǎn)數(shù)的方法 1矩陣輸出 圖7-6中采用8個(gè)輸出組成44矩陣，可接16個(gè)輸出設(shè)備。要使某個(gè)負(fù)載接通工作，只要控制它所在行與列對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通即可。要使負(fù)載KM1得電，必須控制Y0和Y4輸出接通。因此，在程序中要使某一負(fù)載工作，均要使其對(duì)應(yīng)的行與列輸出繼電器都要接通。這樣用8個(gè)輸出點(diǎn)就可控制16個(gè)不同控制要求的負(fù)載。 應(yīng)該特別注意：當(dāng)只有某一行對(duì)應(yīng)的輸出繼電器接通，各列對(duì)應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通，或者當(dāng)只有某一列對(duì)應(yīng)的輸出繼

24、電器接通，各得對(duì)應(yīng)的輸出繼電器才可任意接通，否則將會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤接通負(fù)載。因此，采用矩陣輸出時(shí)，必須要將同一時(shí)間段接通的負(fù)載安排在同一行或同一列中，否則無(wú)法控制。 2分組輸出 當(dāng)2組負(fù)載不會(huì)同時(shí)工作時(shí)，可通過(guò)外部轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或通過(guò)受PLC控制的電器觸點(diǎn)進(jìn)行切換，這樣PLC的每個(gè)輸出點(diǎn)可以控制2個(gè)不同時(shí)工作的負(fù)載，如圖7-7所示。KM1、KM3、KM5與KM2、KM4、KM6這2個(gè)組不會(huì)同時(shí)接通，可用外部轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA進(jìn)行切換。 3并聯(lián)輸出 當(dāng)2個(gè)負(fù)載的通斷狀態(tài)完全相同時(shí)，可并聯(lián)后共享PLC的1個(gè)輸出點(diǎn)。但要注意，當(dāng)PLC輸出點(diǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)負(fù)載時(shí)，應(yīng)考慮PLC點(diǎn)數(shù)是否有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。圖7-7 分組輸出

25、4留有余量 在設(shè)計(jì)中對(duì)I/O點(diǎn)的安排應(yīng)有一定的余量。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程需要修改控制方案時(shí)，可使用備用的I/O點(diǎn)。當(dāng)I/O模塊中某1點(diǎn)損壞時(shí)，也可使用備用點(diǎn)，并在程序中進(jìn)行相應(yīng)修改。 5負(fù)載多功能化 負(fù)載多功能化是指用1個(gè)負(fù)載實(shí)現(xiàn)多種用途。例如，在傳統(tǒng)的繼電器電路中，1個(gè)指示燈只指示1種狀態(tài)。而在PLC系統(tǒng)中，利用PLC編程功能，很容易實(shí)現(xiàn)用1個(gè)輸出點(diǎn)控制指示燈的常亮和閃爍，這樣1個(gè)指示燈就可表示2種不同的信息，從而節(jié)省了輸出點(diǎn)數(shù)。 733 PLC應(yīng)用中的問(wèn)題 1對(duì)PLC的某些輸入信號(hào)的處理圖7-8 兩線式傳感器輸入的處理 圖7-9 感性輸入/輸出的 a）支流感性負(fù)載 b）容性負(fù)載 1）當(dāng)PLC輸入

26、設(shè)備采用兩線式傳感器（如接近開(kāi)關(guān)等）時(shí)，它們的漏電流較大，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)，為了避免這種現(xiàn)象，可在輸入端并聯(lián)旁路電阻R，如圖7-8所示。 2）如果PLC輸入信號(hào)由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應(yīng)大于10k，導(dǎo)通電阻應(yīng)小于800。 2PLC的安全保護(hù) 1) 短路保護(hù)。當(dāng)PLC輸出控制的負(fù)載短路時(shí)，為了避免PLC內(nèi)部的輸出元器件損壞，應(yīng)該在PLC輸出的負(fù)載回路中加裝熔斷器，進(jìn)行短路保護(hù)。 2) 感性輸入/輸出的處理。PLC的輸入端輸出端常接有感性元器件。如果是直流電感性負(fù)載，應(yīng)在電感性負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管；若是交流電感性負(fù)載，則應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容吸收回路，從而抑制電路斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧

27、對(duì)PLC內(nèi)部I/O元器件的影響，如圖7-9所示。圖中的電阻值可取50120；電容值可取0.10.47uF，電容的額定電壓應(yīng)大于電源的峰值電壓；續(xù)流二極管可選用額定電流為1A、額定電壓大于電源電壓的23倍。 3) 供電系統(tǒng)的保護(hù)?？删幊炭仄饕话愣际褂檬须姡?20V，50Hz），電網(wǎng)的沖擊頻率的波動(dòng)將直接影響到實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的精度和可靠性。電網(wǎng)的瞬間變化可產(chǎn)生一定的干擾，并傳播到可編程控器系統(tǒng)中，電網(wǎng)的沖擊甚至?xí)o整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)毀滅性的破壞。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性能，在可編程控器供電系統(tǒng)中一般可采取隔離變壓器、交流穩(wěn)壓器、UPS電源和晶體管開(kāi)關(guān)電源等措施。 (1）隔離變壓器的一次（側(cè)）和二次（

28、側(cè)）之間采用隔離屏蔽層，用漆包線或銅等非導(dǎo)磁材料繞成。一次（側(cè)）和二次（側(cè)）間的靜電屏蔽層與一次（側(cè)）和二次（側(cè)）間的零電位線相接，再用電容耦合接地。可編程控器供電系統(tǒng)采用隔離變壓器后，可以隔離掉供電電源中的各種干擾信號(hào)，從而提高系統(tǒng)的抗干擾性能。 (2）為了抑制電網(wǎng)電壓的起伏，可編程控器系統(tǒng)中設(shè)置有交流穩(wěn)壓器。在選擇交流穩(wěn)壓器時(shí)，其容量要留有余量，余量一般可按實(shí)際最大需求容量的30%計(jì)算。這樣，一方面可充分保證交流穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓特性，另一方面有助于其可靠工作。在實(shí)際應(yīng)用中，有些可編程控制器對(duì)電源電壓的波動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，此時(shí)為了減少開(kāi)支，也可不采用交流穩(wěn)壓器。 (3）在一些實(shí)時(shí)控制中，系統(tǒng)的

29、突然斷電會(huì)造成較嚴(yán)重的后果，此時(shí)就要在供電系統(tǒng)中加入U(xiǎn)PS電源供電，可編程控器的應(yīng)用軟件可進(jìn)行一定的斷電處理，使生產(chǎn)設(shè)備處于安全狀態(tài)。在選擇UPS電源時(shí)，也要注意所需的功率容量。 4）晶體管開(kāi)關(guān)電源用調(diào)節(jié)脈沖寬度的辦法調(diào)整直流電壓。這種開(kāi)關(guān)電源在電網(wǎng)或其它外加電源電壓變化很大時(shí)，對(duì)其輸出電壓并沒(méi)有多大影響，從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力。 3PLC系統(tǒng)的接地要求 如果接地方式不好，就會(huì)形成環(huán)路，造成噪聲耦合。接地設(shè)計(jì)有2個(gè)基本目的：消除各電路電流流經(jīng)公共地線阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓和避免磁場(chǎng)與電位差的影響，使其不形成地環(huán)路。在實(shí)際控制系統(tǒng)中，接地是抑制干擾的主要方法。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如能把接地和屏蔽正確地

30、結(jié)合使用，可以解決大部分干擾問(wèn)題。 1) 接地的要求。為保證接地質(zhì)量，接地應(yīng)達(dá)到如下要求： (1)接地應(yīng)在要求的范圍內(nèi)。對(duì)于可編程控器組成的控制系統(tǒng)，接地電阻一般應(yīng)小于4。 (2)要保證足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 (3)要采取防腐蝕措施，進(jìn)行防腐處理。 (4)在整個(gè)工廠中，可編程控器組成的控制系統(tǒng)要單獨(dú)設(shè)計(jì)接地。 (2) 接地的種類。在可編程控制器組成的控制系統(tǒng)中，大致有以下幾種地線： （1）數(shù)字地。這種地也叫邏輯地，是各種開(kāi)關(guān)量（數(shù)字量）信號(hào)的零電位。 (2)模擬地。這種地是各種模擬量信號(hào)的零電位。 (3)信號(hào)地。這種地通常是指?jìng)鞲衅鞯牡亍?(4)交流地。這種地是交流供電電源的地線。 (5)直流地。這

31、種地是直流供電電源的地線。 (6)屏蔽地（也叫機(jī)殼地）。這種地是為防止靜電感應(yīng)而設(shè)。 如何處理以上這些地線是可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試中的1個(gè)重要問(wèn)題。 3) 接地的處理方法。正確接地是重要而又復(fù)雜的問(wèn)題，理想的情況是1個(gè)系統(tǒng)的所有接地點(diǎn)與大地之間阻抗為零，但這是難以做到的。在實(shí)際接地中，總存在著連接阻抗和分散電容，所以如果地線不佳或接地點(diǎn)不當(dāng)，都會(huì)影響接地質(zhì)量。 PLC一般最好單獨(dú)接地，與其他設(shè)備分別使用各自的接地裝置（見(jiàn)圖7-10a），也可以采用公共接地（見(jiàn)圖7-10b），但禁止使用串聯(lián)接地方式（見(jiàn)圖7-10c）。另外，PLC的接地線應(yīng)盡量短，使接地點(diǎn)盡量靠近PLC。同時(shí)，接地線的截

32、面應(yīng)大于2mm2。圖7-10 PLC接地a）分別接地 b）公共接地 c）串聯(lián)接地 7.4應(yīng)用實(shí)例 可編程控器因其具有可靠性高和應(yīng)用復(fù)合等特點(diǎn)而在國(guó)內(nèi)外迅速普及和應(yīng)用。復(fù)雜設(shè)備的電氣控制柜正在被可編程控器所替代，PLC從替代繼電器的局部范圍進(jìn)入到過(guò)程控制、位置控制和通信網(wǎng)路等領(lǐng)域。 本節(jié)將結(jié)合典型的實(shí)例來(lái)介紹PLC在邏輯系統(tǒng)中的應(yīng)用。 在工業(yè)自動(dòng)生產(chǎn)線中的應(yīng)用 1.輸送機(jī)分檢大小球的PLC控制裝置 1）控制要求。圖7-11所示為大、小球自動(dòng)分檢裝置示意圖。其工作過(guò)程如下：圖7-11 大、小球自動(dòng)分檢裝置示意圖 (1)當(dāng)輸送機(jī)處于起始位置時(shí)，上限位SQ3開(kāi)關(guān)和左限位SQ1被壓下，極限SQ斷開(kāi)。 (

33、2)起動(dòng)裝置后，操作桿下行，一直到極限開(kāi)關(guān)SQ閉合。此時(shí)，操作桿下端的吸盤若碰到的是大球，則下限位開(kāi)關(guān)SQ2仍為斷開(kāi)狀態(tài)，若碰到的是小球，則下限位開(kāi)關(guān)SQ2為閉合狀態(tài)。 (3)接通控制吸盤電磁閥Y1的線圈。 (4)假設(shè)吸盤吸起小球，則操作桿向上行，碰到上限位開(kāi)關(guān)SQ3后，操作桿向右行，碰到右限位開(kāi)關(guān)SQ4（小球的右限位開(kāi)關(guān)）后，再向下行，碰到下限位開(kāi)關(guān)SQ2后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。 (5)如果起動(dòng)裝置后，操作桿下行一直到SQ閉合后，下限位開(kāi)關(guān)SQ2仍為斷開(kāi)狀態(tài)，則吸起的是大球，操作桿右行碰到右限位開(kāi)關(guān)SQ5（大球的右限位開(kāi)關(guān)）后，將大球釋放到大球箱里，然后返回到原位。圖7-1

34、2 I/O地址分配圖 3）順序控制功能圖的設(shè)計(jì)。自動(dòng)分檢控制STL順序控制功能圖如圖7-13所示。人檢裝置自動(dòng)控制過(guò)程如下：圖中M8002產(chǎn)生初始脈沖，使?fàn)顟B(tài)繼電器S20S30均復(fù)位，再將初始狀態(tài)繼電器S0置位。此時(shí)，操作桿在最上端上限位開(kāi)關(guān)SQ3（X3）接通，最左端左限位開(kāi)關(guān)SQ1（X1）接通，并且吸盤電磁閥Y1的線圈斷開(kāi)。狀態(tài)由S0轉(zhuǎn)移到S20，下行繼電器Y0通電，使操作桿向下移動(dòng)，直至極限開(kāi)關(guān)SQ（X0）閉合上，進(jìn)入選擇順序2個(gè)分支電路。 此時(shí)，吸盤吸起的是大球，則下限位開(kāi)關(guān)SQ2（X2）的常開(kāi)觸點(diǎn)仍為斷開(kāi)狀態(tài)，而常閉觸點(diǎn)閉合，S20狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24；如果吸盤吸起的是小球，則下限位開(kāi)關(guān)S

35、Q2（X2）的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，S20狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21。圖7-13 自動(dòng)分檢控制STL順序控制功能圖 當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21后，吸盤電磁閥Y1被置位，其線圈通電吸起小球，并同時(shí)啟動(dòng)時(shí)間繼電器T0；延時(shí)1s后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，使上行繼電器Y2通電，操作桿上行，直到壓下上限位開(kāi)關(guān)SQ3（X3），狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23，右行繼電器Y3通電，使操作桿右行，直到壓下小球右限位開(kāi)關(guān)SQ4（X4），狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S27，使下行繼電器Y0通電，操作桿下行，直到壓下下限位開(kāi)關(guān)SQ2（X2），狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S28，使得吸盤電磁閥Y1復(fù)位，將小球釋放在小球箱內(nèi)，其動(dòng)作時(shí)間由T1控制；延時(shí)1s后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S29，使得上行繼電器Y2通電

36、，使操作桿上行，壓下上限位開(kāi)關(guān)SQ3（X3）后，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S30，使左行繼電器Y4通電，操作桿左行，直到壓下左限位開(kāi)關(guān)SQ1（X1）后，操作桿返回到初始狀態(tài)S0。系統(tǒng)中大球的檢出過(guò)程和小球的檢出過(guò)程相同。圖7-14 大、小球分檢控制系統(tǒng)梯形圖5）編寫指令語(yǔ)句表程序。大、小球分檢控制系統(tǒng)的指令語(yǔ)句表見(jiàn)表7-2。 4）梯形圖設(shè)計(jì)。圖7-14所示為大、小球分檢控制系統(tǒng)梯形圖。圖7-15 某原料帶式運(yùn)輸機(jī)示意圖 2帶式運(yùn)輸機(jī)的PLC控制 帶式運(yùn)輸機(jī)廣泛地用于冶金、化工、機(jī)械、煤礦和建材等工業(yè)生產(chǎn)中。圖7-15所示為某原村料帶式運(yùn)輸機(jī)的示意圖。原材料從料斗經(jīng)過(guò)1號(hào)、2號(hào)2臺(tái)運(yùn)輸帶送出，電磁閥M0控制從料

37、斗向1號(hào)運(yùn)輸帶供料，1號(hào)運(yùn)輸帶和2號(hào)運(yùn)輸帶分別由電動(dòng)機(jī)M1和M2控制。 1）控制要求 (1)初始狀態(tài)。料斗、1號(hào)運(yùn)輸帶和2號(hào)運(yùn)輸帶全部處于關(guān)閉狀態(tài)。 (2)起動(dòng)操作。起動(dòng)時(shí)為了避免在前段運(yùn)輸帶上造成物料堆積，要求逆運(yùn)料方向按一定的時(shí)間間隔順序起動(dòng)。其操作步驟如下：2號(hào)運(yùn)輸帶延時(shí)5s1號(hào)運(yùn)輸帶延時(shí)5s料斗 (3)停止操作。停止時(shí)為了使運(yùn)輸帶上不留剩余的物料，要求順物料流動(dòng)的方向按一定的時(shí)間間隔順序停止。其停止的順序如下：料斗延時(shí)10s1號(hào)運(yùn)輸帶延時(shí)10s2號(hào)運(yùn)輸帶 (4)故障停止。在帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行中，若1號(hào)運(yùn)輸帶超載，應(yīng)把料斗和1號(hào)運(yùn)輸帶同時(shí)關(guān)閉，2號(hào)運(yùn)輸帶應(yīng)在1號(hào)運(yùn)輸帶停止10s后停止；若2

38、號(hào)運(yùn)輸帶載載，應(yīng)把1號(hào)運(yùn)輸帶、2號(hào)運(yùn)輸帶和料斗都關(guān)閉。 (5)要求采用FX系列PLC實(shí)現(xiàn)控制。 2）I/O地址分配。I/O地址分配見(jiàn)表7-3。 3）程序設(shè)計(jì) 和步進(jìn)指令根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)控制要求設(shè)計(jì)的順序控制功能圖如圖7-16所示。圖7-16 帶式運(yùn)輸機(jī)的PLC順序控制功能圖圖7-17 帶式運(yùn)輸機(jī)的PLC梯形圖 (2)PLC梯形圖如圖7-17所示。 4）編寫指令語(yǔ)句表程序。帶式運(yùn)輸機(jī)PLC控制的指令語(yǔ)句表見(jiàn)表7-4。在交通信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用 十字路口交通指揮信號(hào)燈是按時(shí)間順序動(dòng)作的控制系統(tǒng)，在工業(yè)控制系統(tǒng)中這類系統(tǒng)也比較多。通過(guò)對(duì)其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以掌握時(shí)序控制環(huán)節(jié)和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。 1.十字路口

39、交通指揮信號(hào)燈控制要求 1） 正常情況下，信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，先南北方向紅燈亮30s，東西方向綠燈常亮25 s、閃亮3s（1s內(nèi)通0.5s、斷0.5s），然后東西方向黃燈亮2s，30s后東西方向紅燈亮，南北方向綠燈亮和黃燈停，即周期時(shí)間為60s，南北和東西采取對(duì)稱接法（有些路口根據(jù)流量的不同采取非對(duì)稱接法，即同一方向的通行時(shí)間和停止時(shí)間不對(duì)稱）。 3）東西方向出現(xiàn)緊急情況時(shí)，東西方向綠燈常亮，而南北方向紅燈常亮。 4）夜間情況下，東西與南北方向均只有黃燈閃亮（1s內(nèi)通0.5s、斷0.5s）。 2I/O電路設(shè)計(jì) 在對(duì)其控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，必須先對(duì)PLC的I/O電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)系統(tǒng)的情況，I

40、/O電路如圖7-18所示。 3利用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì) 1）繪制正常運(yùn)行時(shí)Y0Y5的通斷規(guī)律（波形）圖。根據(jù)控制要求，可畫出正常運(yùn)行情況下Y0Y5的通斷關(guān)系，如圖7-19所示。圖7-18 I/O電路圖 圖7-19 Y0Y5的通斷規(guī)律 2）正常運(yùn)行梯形圖設(shè)計(jì)。先設(shè)計(jì)出如圖7-20所示的延時(shí)環(huán)節(jié)梯形圖，圖中M100代表正常運(yùn)行狀態(tài)；T0為60s脈沖，每60s接通1次后立即斷開(kāi)；T1T5也都是60s脈沖，但通斷的時(shí)間各不相同；T6為1s時(shí)鐘脈沖。對(duì)圖7-20分析后，可畫出T0T5的波形，如圖7-21所示。圖7-20 延時(shí)環(huán)節(jié)梯形圖 圖7-21 T0T5波形圖 不難看出，T3的波形正好與Y0相反，

41、與Y3相同，則用T3接通Y3 、接通Y0即可實(shí)現(xiàn)東西和南北方向紅燈的控制。同理，根據(jù)圖7-21所示的波形圖，用接通Y4可以實(shí)現(xiàn)東西綠燈的常亮；將T1和觸點(diǎn)串聯(lián)，Y4得到3s連續(xù)閃亮?xí)r間，再與T6（1s時(shí)鐘脈沖）觸點(diǎn)串聯(lián)，接通Y4可以實(shí)現(xiàn)東西綠燈的閃亮。將T3和觸點(diǎn)串聯(lián)，接通Y1可以實(shí)現(xiàn)南北綠燈的常亮，T4和 、 、T6 觸點(diǎn)串聯(lián)，接通Y1可以實(shí)現(xiàn)南北綠燈的閃亮。將T2和觸點(diǎn)串聯(lián)，接通Y5可以實(shí)現(xiàn)東西黃燈的常亮。用T5接通Y2可以實(shí)現(xiàn)南北黃燈的常亮。將上述分析結(jié)果繪制成梯形圖，得到驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)梯形圖如圖7-22所示。將圖7-20和圖7-22的梯形圖串聯(lián)起來(lái)，即可得到正常運(yùn)行時(shí)的梯形圖。圖7-22 驅(qū)

42、動(dòng)環(huán)節(jié)梯形圖圖7-23 東西緊急狀態(tài)梯形圖 3）緊急與夜間運(yùn)行梯形圖設(shè)計(jì)。用M101、M102、M103分別代表東西緊急、南北緊急和夜間運(yùn)行狀態(tài)，3種情況的梯形圖分別如圖7-237-25所示。 圖7-24 南北緊急狀態(tài)梯形圖圖7-25 夜間運(yùn)行狀態(tài)梯形圖 4）各部分梯形圖的組合。將上述用正常運(yùn)行狀態(tài)梯形圖和緊急與夜間運(yùn)行狀態(tài)梯形圖連接在一起，即可形成十字路口交通指揮信號(hào)燈控制總梯形圖。但這樣在各部分程序較長(zhǎng)時(shí)會(huì)延長(zhǎng)PLC的周期時(shí)間。為此，可利用跳轉(zhuǎn)指令將各部分梯形圖連接在一起，如圖7-26所示。圖7-26 十字路口交通指揮信號(hào)燈控制梯形圖的總體構(gòu)成 7.4.3 PLC在機(jī)床中的應(yīng)用 1.T68

43、鏜床控制系統(tǒng) 1）電氣控制要求。在T68鏜床的電氣控制系統(tǒng)中，已知雙速電動(dòng)機(jī)M1作為主軸及進(jìn)給的驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)M2為進(jìn)給快速移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)。對(duì)M1的具體控制要求如下： (1)正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)控制及反接制動(dòng)。 (2)正反轉(zhuǎn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)及反接制動(dòng)。 (3)高/低速的轉(zhuǎn)換控制。 2）I/O點(diǎn)的分配。I/O設(shè)備和PLC的I/O端子分配見(jiàn)表7-5，I/O設(shè)備與PLC的接線如圖7-27所示。圖7-27 I/O設(shè)備與PLC的接線 3）繪制梯形圖 (1)電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)控制梯形圖。用PLC來(lái)完成對(duì)電動(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)控制，需要PLC內(nèi)部繼電器M101和M102作為正反轉(zhuǎn)控制的輔助繼電器，為了保證正反轉(zhuǎn)可靠地切換，要用定時(shí)器T1

44、和T2來(lái)完成0.5s的轉(zhuǎn)換延時(shí)，圖7-28所示為電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)控制梯形圖。 (2)電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)制動(dòng)梯形圖。速度繼電器KV有2對(duì)獨(dú)立的常開(kāi)觸點(diǎn)KV1和KV2。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)時(shí)KV1閉合，而反轉(zhuǎn)時(shí)KV2閉合。KV1串接在反轉(zhuǎn)電路中，KV2串接在正轉(zhuǎn)電路中。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)自鎖使反轉(zhuǎn)電路通電，進(jìn)行反接制動(dòng)。當(dāng)速度低到速度繼電器觸點(diǎn)KV1斷開(kāi)時(shí)，反轉(zhuǎn)電路斷電，制動(dòng)結(jié)束。電動(dòng)機(jī)M1反接制動(dòng)梯形圖如圖7-29所示。圖7-28 電動(dòng)機(jī)M1正反轉(zhuǎn)控制梯形圖 圖7-29 電動(dòng)機(jī)M1反接制動(dòng)梯形圖 (3)高/低速轉(zhuǎn)換控制的梯形圖。SQ為高/低選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)將操作手柄推向高速位置時(shí)，SQ被壓下，X5接通，

45、經(jīng)過(guò)定時(shí)器T4延時(shí)后，其常閉觸點(diǎn)將低速接觸器KM6斷電，其常開(kāi)觸點(diǎn)將高速接觸器KM7、KM8通電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)M1繞組為YY聯(lián)結(jié)，進(jìn)入高速運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)M1高/低速轉(zhuǎn)換控制梯形圖如圖7-30所示。圖7-30電動(dòng)機(jī)M1高/低速轉(zhuǎn)換控制梯形圖 在上述梯形圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行合并整理，適當(dāng)增加一些程序，并去掉多余的程序，最后設(shè)計(jì)出T68普通鏜床PLC控制梯形圖，如圖7-31所示。圖7-31 T68普通鏜床PLC控制梯形圖 2.Z3040型搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng) 1）電氣控制要求。Z3040型搖臂鉆床是1個(gè)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，采用PLC控制時(shí)，也必須實(shí)現(xiàn)如下控制要求： (1)主軸電動(dòng)機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（如加工螺

46、紋要求電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)）。 (2)搖臂升降電動(dòng)機(jī)M2正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 (3)搖臂夾緊、放松液壓泵電動(dòng)機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 (4)完成各種操作之間的互鎖控制及延時(shí)控制。冷卻根據(jù)加工任務(wù)來(lái)選用，冷卻泵電動(dòng)機(jī)控制簡(jiǎn)單，故采用手動(dòng)控制。 2）I/O點(diǎn)的分配。I/O設(shè)備和PLC I/O端子分配見(jiàn)表7-6，I/O設(shè)備與PLC聯(lián)機(jī)如圖7-32所示。圖7-32 I/O設(shè)備與PLC接線圖 3）繪制梯形圖。Z3040型搖臂鉆床主要是電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制和限位控制，相對(duì)比較簡(jiǎn)單。根據(jù)控制要球，并參考電氣控制線路圖，可直接畫出PLC控制的梯形圖。在I/O設(shè)計(jì)中要考慮PLC控制與繼電接觸器控制的不同，主要注意以下幾點(diǎn)： (1)在繼

47、電接觸器控制系統(tǒng)中，停止按鈕與熱繼電器均用常閉觸點(diǎn)，為了與繼電接觸器控制電路一致，在PLC梯形圖中同樣也要用常閉觸點(diǎn)，這樣一來(lái)，與輸入端子相接的停止按鈕和熱繼電器觸點(diǎn)，就必須用常開(kāi)觸點(diǎn)。 (2)根據(jù)PLC的工作原理可知，當(dāng)輸入端接常閉觸點(diǎn)，若輸入端的常閉未動(dòng)作，相對(duì)應(yīng)的輸入繼電器得電。若此輸入繼電器的常閉觸點(diǎn)與輸出繼電器線圈串聯(lián)，則輸出繼電器不能得電。 (3）對(duì)同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換控制，必須采用PLC內(nèi)部的時(shí)間繼電器進(jìn)行延時(shí)控制，否則會(huì)造成正反轉(zhuǎn)接觸器同時(shí)接通引起電源短路，這是因?yàn)镻LC執(zhí)行程序的速度要比接觸器動(dòng)作速度快得多。Z3040型搖臂鉆床的PLC控制梯形圖如圖7-33所示。圖7-

48、33 Z3040 型搖臂鉆床的PLC控制梯形圖7.4.3 PLC在水塔供水系統(tǒng)控制中的應(yīng)用 1. 控制要求 某高層建筑住宅屋頂上設(shè)有高4.2m的生活水箱,由設(shè)在地下設(shè)備層中的2臺(tái)水泵為其供水水泵電動(dòng)機(jī)功率為33kW，額定電壓為380V。水塔正常水位變化3.5m，由安裝在水箱內(nèi)的上、下液位開(kāi)關(guān)SU和SD分別對(duì)水箱的上限和下限水位進(jìn)行控制。 對(duì)水泵機(jī)的控制要求如下： 1）為了減小啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流，2臺(tái)電機(jī)均采用Y/型降壓?jiǎn)?dòng)，降壓?jiǎn)?dòng)至全壓運(yùn)行的轉(zhuǎn)換時(shí)間為t1秒。并且2臺(tái)電機(jī)均設(shè)有超載保護(hù)。 2）設(shè)手動(dòng)/自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA，在手動(dòng)方式工作時(shí)，可由操作者分別啟動(dòng)每臺(tái)水泵，水泵之間不進(jìn)行聯(lián)動(dòng)；在自動(dòng)

49、方式下工作時(shí)，由上、下液位開(kāi)關(guān)對(duì)水泵的起、停自動(dòng)控制，且啟動(dòng)時(shí)要聯(lián)動(dòng)。 3）2臺(tái)電機(jī)在正常情況下要求一開(kāi)一備，當(dāng)運(yùn)行中任一臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)故障，備用機(jī)組應(yīng)立即投入運(yùn)行。為了防止備用泵長(zhǎng)期閑置銹蝕，要求備用機(jī)組可在操作臺(tái)上用按鈕任意切換。 4）在控制右上應(yīng)有2臺(tái)水泵的備用狀態(tài)，運(yùn)行、故障及上、下液位等信號(hào)指示。 2系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1）主電路設(shè)計(jì) 圖7-34 主電路控制線路 2臺(tái)水泵電機(jī)均Y/型啟動(dòng)方式，主電路控制線路如圖734所示。圖中M1，M2為水泵電動(dòng)機(jī)，每臺(tái)電動(dòng)機(jī)用3個(gè)接觸器分別控制電源、Y型啟動(dòng)和型運(yùn)行。各電機(jī)均設(shè)有超載保護(hù)FR1和FR2。為了反映各機(jī)組工作是否正常，在每臺(tái)水泵的壓力出口處設(shè)置壓力繼

50、電器SP1和SP2，將其常開(kāi)觸點(diǎn)輸入PLC中。 2）PLC選擇及I/O分配 根據(jù)上述控制要求，可統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)共14個(gè)，輸出信號(hào)共12個(gè)，故選用FX2N-32MR，它可實(shí)現(xiàn)16點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出的控制，因此在本系統(tǒng)使用尚有余量，可供備用。其I/O分配如表7-7。 3）PLC接線圖設(shè)計(jì)圖7-35是所設(shè)計(jì)的PLC系統(tǒng)外部接線圖。圖中各接觸器采用220V電源，信號(hào)指示部分采用24V交流電源。需要說(shuō)明的有兩點(diǎn)：一是輸入PLC的開(kāi)關(guān)量信號(hào)可以為常開(kāi)，也可以為常閉，但相應(yīng)的梯形圖中有關(guān)軟觸點(diǎn)PLC的狀態(tài)應(yīng)隨之變化。本例采用常開(kāi)形式輸入PLC；二是在編制I/O分配表和繪制PLC接線圖時(shí)，應(yīng)事先通過(guò)PLC

51、手冊(cè)或?qū)嵨锪私馔獠慷俗拥奈恢眉熬幪?hào)。圖7-35 PLC接線原理示意圖 3梯形圖設(shè)計(jì)及分析 圖7-36是實(shí)現(xiàn)上述控制任務(wù)的梯形圖，以下分幾方面對(duì)其進(jìn)行分析。圖7-36 水泵站控制梯形圖 1）備用選擇 控制臺(tái)上的2個(gè)備用選擇按鈕SRES1和SRES2分別與梯形圖輸入點(diǎn)X1和X2相對(duì)應(yīng)。按下任一個(gè)按鈕時(shí)，可以選擇1#和2#中的任一臺(tái)電動(dòng)機(jī)作備用，備用機(jī)組可用上述按鈕任意切換。 為表達(dá)簡(jiǎn)便，用記號(hào)“”表示“ON”狀態(tài)，用“”表示“OFF”狀態(tài)，設(shè)選擇2#機(jī)組備用，按下SRES2，則X2，輸出繼電器Y7，控制臺(tái)2#備用指示燈亮。同時(shí)Y7的軟觸點(diǎn)在梯形圖內(nèi)部起控制作用。若將備用機(jī)組改為1#，則需按下SRE

52、S1，X1使輸出繼電器Y6，給出1#備用指示，同時(shí)Y6常閉觸點(diǎn)使Y7，清除2#電動(dòng)機(jī)的以前的備用記憶。 2）上、下液位指示 安裝在水箱內(nèi)的上、下液位開(kāi)關(guān)SU/SD均為常開(kāi)型，與輸入點(diǎn)X7/X10相對(duì)應(yīng)。設(shè)水位上升到上限位置，則X7，在其前沿產(chǎn) 產(chǎn)生一個(gè)掃描周期的脈沖信號(hào)M0，該脈沖使輸出繼電器Y10，發(fā)出上限位指示，使電動(dòng)機(jī)停止工作。若水位下降到下限位置，由于觸點(diǎn)SD要斷開(kāi)，使X10，故用PLF指令在SD斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生脈沖信號(hào)M1，從而使輸出點(diǎn)Y11，發(fā)出下限位指示。上、下液位狀態(tài)由脈沖信號(hào)M0和M1復(fù)位。 3）機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)方式 在“自動(dòng)”工作方式下，X6，選擇2#機(jī)組備用，由上面分析可知Y7。

53、當(dāng)水位下降到下限位時(shí)，由上述可知Y11，于是在Y11上升沿產(chǎn)生微分脈沖M4。M4就是用來(lái)使1#機(jī)組首先啟動(dòng)的信號(hào)，具體啟動(dòng)過(guò)程在下面敘述。 4）機(jī)組的啟動(dòng)及聯(lián)動(dòng) 每臺(tái)水泵電機(jī)啟動(dòng)時(shí)接觸器的動(dòng)作順序?yàn)殡娫唇佑|器Y型連接接觸器型連接接觸器，梯形圖中，Y0，Y3分別控制2臺(tái)電機(jī)的電源；Y1，Y4分別控制2個(gè)Y 型接觸器；Y2，Y5分別控制2個(gè)型接觸器；軟件定時(shí)器T0，T1分別控制每臺(tái)電機(jī)Y/轉(zhuǎn)換時(shí)間t（假設(shè)為10s）。 設(shè)“自動(dòng)”方式下選擇2#機(jī)組備用。當(dāng)水位到下限時(shí)，由上面分析可知M4，于是有如下過(guò)程： M4 Y0（電源引入） Y1(Y型連接) T0啟動(dòng)定時(shí)，延時(shí)10s后，T0 Y2 Y1(1#電機(jī)Y/轉(zhuǎn)換完成) 5）機(jī)組的故障檢修 當(dāng)任何一臺(tái)運(yùn)行機(jī)組出現(xiàn)故障應(yīng)當(dāng)立即停止該機(jī)組運(yùn)行，并使備用機(jī)組自動(dòng)投入運(yùn)行。為此應(yīng)把發(fā)生故障時(shí)的狀態(tài)在梯形圖中反應(yīng)出來(lái)。 水泵機(jī)組可能出現(xiàn)的故障很多，為了盡是全面而又簡(jiǎn)單地表示故障的發(fā)生，可以把出現(xiàn)以下兩種情況之一確定為出現(xiàn)故障的條件： (1)某機(jī)在進(jìn)入正常運(yùn)行后，水泵出水壓力仍然很低。例如將裝設(shè)在該機(jī)出水管讓處的壓力繼電器S