《電氣控制與PLC》課件第10章

第10章PLC可編程控制器在工業(yè)電氣控制

系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析

PLC可編程控制器在各種電氣控制設(shè)備和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已非常普遍。主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的過程自動(dòng)化控制、各種工業(yè)電氣化設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制、電力和交通系統(tǒng)、工業(yè)與民用建筑的電氣系統(tǒng)、城市供用電系統(tǒng)、工業(yè)與民用建筑的給排水系統(tǒng)、電梯控制系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)、建筑消防系統(tǒng)等的電氣自動(dòng)化控制。本章主要介紹三菱FX系列PLC在工業(yè)貨物傳送機(jī)、水泵、自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及控制系統(tǒng)分析、西門子S7-200系列PLC在工業(yè)混料控制系統(tǒng)和空調(diào)電氣控制系統(tǒng)的應(yīng)用及控制系統(tǒng)分析。第10章PLC可編程控制器在工業(yè)電氣控

制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1三菱FX系列PLC在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1.1三菱FX系列PLC在貨物傳送機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1.2三菱FX系列PLC在水泵電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1.3三菱FX系列PLC在自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.2西門子S7-200系列PLC在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.2.1西門子S7-200系列PLC在混料控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.2.2西門子S7-200系列PLC在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1三菱FX系列PLC在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析10.1.1三菱FX系列PLC在貨物傳送機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析一般的貨物傳送機(jī)主要由多臺(tái)皮帶傳送機(jī)組成，此處所舉貨物皮帶傳送機(jī)事例由5臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1～M5控制，具體如圖10-1所示。圖10-15條皮帶傳送機(jī)構(gòu)成的貨物皮帶傳送機(jī)順序控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的具體工作原理圖如圖10-2所示。10.1.1三菱FX系列PLC在貨物傳送機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析圖10-2（a）為貨物皮帶傳送機(jī)5臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1～M5的順序啟停控制梯形圖，圖10-2（b）為貨物皮帶傳送機(jī)5臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1～M5的順序啟?？刂频慕泳€圖。圖10-2貨物皮帶傳送機(jī)順序控制的梯形圖和接線圖10.1.1三菱FX系列PLC在貨物傳送機(jī)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析啟動(dòng)時(shí)，按下圖10-2（b）中啟動(dòng)按鈕SB1，則圖10-2（a）啟停控制梯形圖的輸入繼電器X0閉合一下，啟動(dòng)信號控制繼電器Y0（輸出繼電器）閉合并自鎖，時(shí)間繼電器T0接通，圖10-2（b）中啟動(dòng)信號燈HL0亮5秒后，每隔5秒執(zhí)行圖10-2（a）順序啟?？刂铺菪螆D中的位左移指令SFTL一次，電動(dòng)機(jī)依次從電動(dòng)機(jī)M1到電動(dòng)機(jī)M5每隔5秒啟動(dòng)一臺(tái)。停止時(shí)，按圖10-2（b）中停止按鈕SB2，則圖10-2（a）啟?？刂铺菪螆D的輸入繼電器X1閉合一下，輸入繼電器X1上升沿時(shí)執(zhí)行圖10-2（a）順序啟?？刂铺菪螆D中的位右移指令SFTR一次，電動(dòng)機(jī)按從M5首先停止，同時(shí)停止信號控制繼電器Y6（輸出繼電器）閉合并自鎖，時(shí)間繼電器T1接通，電動(dòng)機(jī)按從M5到M1每隔3秒停止一臺(tái)，電動(dòng)機(jī)全部停止后，停止信號燈HL1滅。10.1.2三菱FX系列PLC在水泵電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析某供水系統(tǒng)由4臺(tái)水泵構(gòu)成，4臺(tái)供水泵輪流工作時(shí)的三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)圖如圖10-3所示。４臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)M1～M4驅(qū)動(dòng)4臺(tái)水泵，在供水系統(tǒng)供水運(yùn)行時(shí)要求4臺(tái)水泵輪流運(yùn)行控制，正常要求2臺(tái)運(yùn)行2臺(tái)備用。為了防止備用水泵長時(shí)間不用造成銹蝕等問題，要求4臺(tái)水泵中2臺(tái)運(yùn)行，并每隔8小時(shí)切換一臺(tái)，使4臺(tái)水泵輪流運(yùn)行。圖10-3（a）為4臺(tái)供水泵輪流工作時(shí)的三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)序圖，圖10-3（b）為4臺(tái)供水泵輪流工作時(shí)的三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)接線圖，圖10-3（c）為4臺(tái)供水泵輪流工作時(shí)的三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)梯形圖。如圖10-3（a）所示三菱PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)序圖，每隔8小時(shí)有一臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)有一臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，并且在每8小時(shí)中都有2臺(tái)水泵電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行。如圖10-3（b）和圖10-3（c）所示，當(dāng)開關(guān)SA接通運(yùn)行位置時(shí)，輸入繼電器X0閉合，在輸入繼電器X0上升沿時(shí)，PLC執(zhí)行SFTL(P)上升沿位左移指令，1號水泵電動(dòng)機(jī)M1和2號水泵電動(dòng)機(jī)M2工作，3號水泵電動(dòng)機(jī)M3和4號水泵電動(dòng)機(jī)M4不工作。圖10-34臺(tái)供水泵輪流工作時(shí)的三菱FX系列PLC控制系統(tǒng)圖10.1.3三菱FX系列PLC在自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析某工業(yè)建筑的自動(dòng)化車間的自動(dòng)門控制示意圖如圖10-4所示。圖10-34商店自動(dòng)門示意圖它主要由微波人體檢測開關(guān)SQ1(進(jìn)門檢測X0)，SQ2(出門檢測X1)和門限位開關(guān)SQ3(開門限位X2)，SQ4(關(guān)門限位X3)，門控電機(jī)M和接觸器KM1(開門Y0)，KM2(關(guān)門Y1)組成。當(dāng)人接近大門時(shí)，微波檢測開關(guān)SQ1，SQ2檢測到人就開門，當(dāng)人離開時(shí)，檢測不到人，經(jīng)兩秒后自動(dòng)關(guān)門。10.1.3三菱FX系列PLC在自動(dòng)門電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析自動(dòng)門PLC控制工作原理分析：在自動(dòng)化車間開門期間（上午8時(shí)到下午18時(shí)）檢測開關(guān)SQ1，SQ2只要檢測到人就開門；下午18時(shí)到19時(shí)，工作人員只能出不能進(jìn)，只有出門檢測開關(guān)SQ2檢測到人才開門，而進(jìn)門檢測開關(guān)SQ1不起作用。圖10-5為商店自動(dòng)門PLC控制接線圖和梯形圖。圖10-5自動(dòng)化車間自動(dòng)門三菱FX系列PLC控制接線圖和梯形圖10.2西門子S7-200系列PLC在工業(yè)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用9.2.1西門子S7-200系列PLC在工業(yè)混料罐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用混料罐系統(tǒng)的工作原理圖如圖10-6所示?？刂埔螅合到y(tǒng)開始工作時(shí)，液面應(yīng)處于最低位，按下起動(dòng)按鈕，打開A閥門，液體A流入混料罐當(dāng)液面上升到中間位置時(shí)，關(guān)閉A閥門，打開B閥門，B液體流入混料罐，當(dāng)液面上升到最高位時(shí)，關(guān)閉圖10-6混料罐系統(tǒng)工作原理圖B閥門，啟動(dòng)攪拌機(jī)，2分鐘后停止攪拌，打開C閥門，當(dāng)液面降至最低位后，延時(shí)5秒鐘關(guān)閉C閥門，完成一次工作過程。在工作過程中若沒有按下停止按鈕，則系統(tǒng)在2秒鐘后自行起動(dòng)上述工作循環(huán)；否則，當(dāng)一次循環(huán)過程結(jié)束后系統(tǒng)停止運(yùn)行。按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)恢復(fù)至初始狀態(tài)。系統(tǒng)的I/O地址分配，見表10-1所示。表10-1混料罐控制系統(tǒng)I/O分配表設(shè)系統(tǒng)的初始狀態(tài)為S0.0，工作過程可劃分為6個(gè)順控段：A閥門打開、B閥門打開、攪拌機(jī)工作、C閥門打開、延時(shí)5秒鐘和延時(shí)2秒鐘，分別由S0.1、S0.2、…、S0.6表示。系統(tǒng)功能圖及控制程序如圖10-7所示。圖10-7混料罐控制程序

程序中需要重點(diǎn)理解的是對停止過程的處理。當(dāng)I0.1為“1”時(shí)，置位M1.0，但此時(shí)并不停止整個(gè)系統(tǒng)的工作。也就是說用置位指令來記錄“停止按鈕曾經(jīng)被按下”。只有當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行到S0.6表示的順控段時(shí)，才對M1.0進(jìn)行檢測。如果此時(shí)M1.0為“1”，則立即轉(zhuǎn)移至S0.0，返回至初始狀態(tài)，用S0.0將M1.0復(fù)位；否則當(dāng)T39延時(shí)時(shí)間到后，轉(zhuǎn)移至S0.1，重新開始一次工作循環(huán)。系統(tǒng)復(fù)位是指系統(tǒng)恢復(fù)至初始狀態(tài)?？梢钥闯觯瑥?fù)位過程實(shí)際上是打開C閥門使液面下降的過程。同時(shí)C閥門應(yīng)在S0.4和S0.5所表示的順控段中打開，因此將S0.4、S0.5常開觸點(diǎn)及復(fù)位按鈕相“或”組成Q0.2的輸出電路。

注意：雖然Q0.2在S0.4和S0.5所表示的順控段中為“1”，但程序中不能在S0.4和S0.5的程序段中分別輸出Q0.2，只能使用置位、復(fù)位指令或圖示“或”的方法。因?yàn)樵赑LC程序中，一個(gè)元件在多個(gè)梯級中多次輸出時(shí)，僅有最后一個(gè)梯級的邏輯功能有效，其他均無效，這是由PLC掃描方式?jīng)Q定的。10.2.2S7-200系列PLC在中央空調(diào)電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析在此以某單位中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)為例，下位機(jī)采用S7-200系列PLC，用梯形圖編寫控制程序。在該系統(tǒng)中，上位機(jī)的監(jiān)控界面采用力控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)。1．系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)表根據(jù)上述空調(diào)機(jī)組和水系統(tǒng)中的監(jiān)控內(nèi)容，可列出中央空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)表，見教材表10-2所示。2．PLC硬件選型及系統(tǒng)配置現(xiàn)場控制器采用S7-200系列PLC。由表10-2所示的系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)，再考慮一定的裕量，可得出該系統(tǒng)的硬件選型及點(diǎn)數(shù)對照表，見表10-3所示。表10-3PLC硬件模塊選型及點(diǎn)數(shù)對照表模塊名稱型號及訂貨號數(shù)量數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)模擬量I/O點(diǎn)數(shù)CPU模塊CPU2246ES7214-1AD23-0XB0114/10

模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊EM2356ES7235-0KD22-0XA05

4/1模擬量輸出擴(kuò)展模塊EM2326ES7232-0HB22-0XA01

0/2S7-200PLC控制系統(tǒng)的硬件配置圖如圖10-8所示。圖10-8PLC硬件系統(tǒng)配置圖各模塊I/O編制范圍見表10-4所示。表10-4系統(tǒng)各模塊編址范圍3．PLC控制系統(tǒng)I/O地址表S7-200PLC控制系統(tǒng)I/O端口分配表如教材表10-5所示。其中控制系統(tǒng)I/O端口部分地址分配見下表所示。表10-5控制系統(tǒng)I/O端口部分地址分配表4．中央空調(diào)系統(tǒng)的啟?？刂瞥绦蛟O(shè)計(jì)中央空調(diào)的啟動(dòng)過程一般是先啟動(dòng)風(fēng)系統(tǒng)，然后是水系統(tǒng)。具體啟動(dòng)順序：新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥→送風(fēng)風(fēng)機(jī)→回風(fēng)風(fēng)機(jī)→冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水閥→冷卻水泵→冷凍水閥、冷凍水調(diào)節(jié)閥→冷凍水泵→冷水機(jī)組。中央空調(diào)的停止過程則與啟動(dòng)過程相反。中央空調(diào)系統(tǒng)控制的主程序如圖10-9所示。SBR0為啟?？刂谱映绦?、SBR4送風(fēng)溫度溫度控制子程序、SBR5為濕度控制子程序。圖10-9中央空調(diào)系統(tǒng)控制主程序中央空調(diào)系統(tǒng)啟?？刂频母髯映绦蛉鐖D10-10和圖10-11所示。圖10-10為啟?？刂谱映绦?，圖10-11為中央空調(diào)系統(tǒng)啟?？刂谱映绦?。圖10-10程序中，各設(shè)備按照新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、排風(fēng)閥→送風(fēng)風(fēng)機(jī)→回風(fēng)風(fēng)機(jī)→冷卻塔風(fēng)機(jī)→冷卻水閥→冷卻水泵→冷凍水閥、冷凍水調(diào)節(jié)閥→冷凍水泵→冷水機(jī)組的順序來順序啟動(dòng)、逆序停止。時(shí)間間隔為5秒。圖10-10中央空調(diào)系統(tǒng)啟?？刂谱映绦?圖10-11中央空調(diào)系統(tǒng)啟停控制子程序25．溫度控制與濕度控制

中央空調(diào)啟動(dòng)后，開始實(shí)施溫度控制和濕度控制。送風(fēng)溫度控制的思路：送風(fēng)溫度傳感器檢測送風(fēng)溫度并送至PLC中，與其設(shè)定值比較后經(jīng)PI運(yùn)算計(jì)算出閥門開度，送至冷水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器。溫度控制子程序如圖10-12所示。圖10-12中央空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)溫度控制子程序

中央空調(diào)送風(fēng)濕度控制思想：通過送風(fēng)濕度傳感器檢測送風(fēng)濕度，并送入PLC與設(shè)定之比較，當(dāng)相對濕度在0.55～0.65之間，關(guān)閉加濕閥。當(dāng)濕度低于0.55時(shí)開啟加濕閥加濕。濕度控制子程序如圖10-13所示。

圖10-13中央空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)濕度控制子程序本章小結(jié)1、PLC可編程控制器在各種電氣控制設(shè)備和控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已非常普遍。主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的過程自動(dòng)化控制、各種工業(yè)電氣化設(shè)備的電氣自動(dòng)化控制、電力和交通系統(tǒng)