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1、1,第8章 可编程控制器的设计及示例,8.1 PLC控制系统设计概述8.1.1 PLC控制设计的基本原则8.1.2 PLC控制设计的基本步骤8.2 输入输出接线图的设计8.2.1 输入接线图的设计8.2.2 节省输入点的几种方法8.2.3 输出接线图的设计8.2.4 节省输出点的几种方法8.3 PLC控制设计示例8.3.1 十字路口交通灯控制8.3.2 电镀自动生产线PLC设计8.3.3 传送带机械手控制设计,2,第8章 可编程控制器的设计及示例,可编程控制器在电气控制系统中，主要是根据控制梯形图进行开关量的逻辑运算，根据运算结果进行开关量的输出控制，如果和特殊模块连接，也可以进行模拟量的输入
2、输出控制。可编程控制器的设计主要分为控制梯形图设计、可编程控制器的输入输出接线设计以及主电路的设计等。控制梯形图的设计是整个设计的核心部分。由于控制梯形图的设计基本上和常规电器的控制电路一样，所以掌握常规电器控制电路的控制原理和设计方法是可编程控制器设计的基础。,3,8.1 PLC控制系统设计概述,8.1.1 PLC控制设计的基本原则PLC电气控制系统是控制电气设备的核心部件，因此PLC的控制性能是关系到整个控制系统是否能正常、安全，可靠、高率的关键所在。在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：最大限度地满足被控对象的控制要求。力求控制系统简单、经济、实用，维修方便。保证控制系统的安全、可
3、靠性。操作简单、方便、并考虑有防止误操作的安全措施。满足PLC的各项技术指标和环境要求。,4,8.1.2 PLC控制设计的基本步骤,1、对控制系统的控制要进行详细了解2、控制系统初步方案设计3、根据控制要求确定输入输出元件，绘制PLC输入输出接线图和主电路图4、根据控制要求和输入输出接线图绘制梯形图 5、完善上述设计内容6、安装调试,5,8.2 输入输出接线图的设计,8.2.1 输入接线图的设计下面通过一些简单的实例说明输入电路的设计。例8-1 将图8-1所示的两个地点控制一台电动机的控制电路改为PLC控制。,图8-1 两个地点控制一台电动机的控制电路,图8-2 两个地点控制一台电动机的PLC
4、控制图1,6,图8-3 两个地点控制一台电动机的PLC控制图2,7,例8-2 智力抢答分3组进行智力抢答，每组一盏灯，先按下按钮的灯亮，后按下按钮无效。儿童组2人，每人一个按钮，按下其中1个人按下按钮灯就亮。学生组1人，1个按钮。教授组2人，每人一个按钮，2人都按下按钮灯才亮。主持人按下复位按钮后灯灭，开始抢答。如果主持人闭合开关后10秒内抢答成功，电磁线圈将使彩球摆动，以示抢答者得到一次幸运机会。,图8-4 智力抢答,8,例8-3 将时间原则转子回路串接电阻起动控制电路(第二章图2-23)改为PLC控制。,图8-5 时间原则转子回路串接电阻PLC起动控制电路,9,8.2.2 节省输入点的几种
5、方法,1、编码输入法编码输入是将多个输入继电器的组合作为输入信号，n个输入继电器有2n种组合，可以用n位二进制数表示，这种输入方法可以最大限度地利用输入点，一般需要梯形图译码。如图8-6所示，输入继电器X0、X1有4种组合，(即2位二进制数00、01、10、11)，用M0M3表示，相当于4个输入信号。例如开关在M2位置，X1、X0=10，梯形图中M2线圈得电。,图8-6 编码输入之一,10,图8-7 编码输入之二,11,2、矩阵输入法图8-8为3行2列输入矩阵，这种接线一般常用于有多种输入操作方式的场合。如图中的选择开关SA打在左边，则执行手动操作方式，用按钮进行输入操作。开关打在右边，则执行
6、自动操作方式，由系统接点进行自动控制。用功能指令组成输入矩阵的方法参见第六章的相关内容。,图8-8 3行2列输入矩阵,12,3、编程法图8-9是用编程的方式组成的输入电路。输入按钮SB相当于一个十档位的选择开关，初始位置为M20线圈得电，M20=1，接点闭合。,图8-9 按钮式十档位选择开关,13,8.2.3 输出接线图的设计,PLC输出电路中常用的输出元件有各继电器、接触器、电磁阀、信号灯、报警器、发光二极管等。PLC输出电路采用直流电源时，对于感性负载，应反向并联二极管，否则接点的寿命会显著下降，二极管的反向耐压应大于负载电压的510倍，正向电流大于负载电流。PLC输出电路采用交流电源时，
7、对于感性负载，应并联阻容吸收器(由一个0.1F电容器和一个100120电阻串联而成)以保护接点的寿命。PLC输出电路无内置熔断器，当负载短路等故障发生时将损坏输出元件，为了防止输出元件损坏，在输出电源中串接一个510A的熔断器。如图8-10所示。,图8-10 PLC输出电路保护的措施,14,例8-4星三角降压起动PLC控制在第四章图4-53中、星三角降压起动PLC控制电路需用2点输入(一个起动按钮，一个停止按钮)，3点输出(接触器KM13)。而在图8-11所示的星三角降压起动PLC控制电路中采用了1点输入，2点输出。SB即是起动按钮又是停止按钮。考虑到星形起动接触器KM2只是在起动时用一下，可
8、以和KM1共用一个输出点Y1。,图8-11 星三角降压起动PLC控制,15,8.2.4 节省输出点的几种方法,1.外部译码输出,图8-12 BCD码驱动七段数码管电路图,16,2、矩阵输出,在特定的场合可以用输出矩阵来控制外部电路。图8-13是一个58 LED输出矩阵，使用了13点输出，用40个发光二极管，可用于显示40种工作状态。如果用动态扫描方式也可以显示一个58 点阵的图形或文字。,图8-13 58 LED输出矩阵,17,例8-5 工业袋式除尘器的部分PLC控制图8-14是工业袋式除尘器的部分PLC控制电路。该除尘器有4个除尘室，当除尘器开始工作时，14室依次轮流卸灰，每室卸灰时间为20
9、秒，卸灰完毕后起动反吹风机，3秒后，14室再依次轮流清灰，每室清灰时间为15秒，结束后，并反复执行上述过程。,图8-14 袋式除尘器PLC接线图,18,8.3 PLC控制设计示例,8.3.1 十字路口交通灯控制在第四章第七节中，对十字路口交通灯的PLC控制是采用基本逻辑指令进行编程的，下面举几个十字路口交通灯的PLC控制的程序，以供参考。,图8-15 十字路口交通灯的PLC控制,19,20,21,图8-16十字路口交通灯控制梯形图,22,图8-17 具有通行时间显示的十字路口交通灯控制,23,8.3.2 电镀自动生产线PLC设计,1、电镀自动生产线基本情况,图8-18 电镀自动生产线示意图,2
10、4,2 PLC输入输出接线设计,图8-19 电镀自动生产线PLC接线图,25,3、主电路设计,图8-20 电镀自动生产线主电路图,26,4、操作面板设计,图8-21 操作面板图,27,5、电镀自动生产线PLC控制程序设计,图8-22单周、连续、手动程序图,28,图8-23电镀自动生产线总梯形图1,29,图8-24 单周、连续、单步控制状态转移图,30,图8-25 电镀自动生产线总梯形图2,31,8.3.3 传送带机械手控制设计,(1)、传送带机械手基本情况和控制要求在一条自动生产线上，由机械手将传送带1上的物品传送到传送带2上。机械手的上升、下降、左转、右转、夹紧、放松动作分别由电磁阀控制液压
11、传动系统工作，并用限位开关及光电开关检测机械手动作的状态和物品的位置。传送带1、2均由三相鼠笼型异步电动机驱动。电动机应有相应的保护。,机械手初始状态为手臂在下限位（下限位开关SQ4受压），手在传送带1上（右限位开关SQ2受压）手指松开。机械手和传送带动作控制示意图如图8-26所示。,机械手要求有3种控制方式：1）手动控制方式，2）单周期控制方式，3）连续控制方式。,32,表8-1 I/O设备及I/O点分配表,33,图8-27 传送带机械手控制PLC接线图及主电路图,34,图8-28 操作控制面板,35,图8-29 分支控制梯形图及总控制程序框图,36,图8-30 传送带机械手控制总梯形图,37,
