PLC系统设计PPT课件

TIM001 定时35S
TIM002 定时55S
TIM003 定时60S
T0
T1
T2
T3
T4
开始定时．南 北绿、东西红 灯开始亮
开始定时
开始定时
开始定时
定时到，输出 ON且保持． 南北绿灯灭； 南北黄、东西 红灯开始闪
继续定时
继续定时
继续定时
ON
定时到，输出 ON且保持． 南北黄、东西 红灯灭；东西 绿、南北红灯 开始亮
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4、根据输出负载的特点选型
不同负载对PLC的输出方式也有相应的要求。如频 繁通断的感性负载应选择晶体管或晶闸管输出型的；而 不应选择继电器输出型的。但继电器输出型的导通压降 小，有隔离作用，价格便宜，承受瞬间过电压、过电流 能力较强，故在动作不频繁的负载中可以选用。
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5、对在线和离线编程的选择
东西方向的放行时间(绿灯亮)为20s,
当在东西(或南北)方向的绿灯灭时，该方向的黄灯与南北(或东西)方 向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s，以提醒司机和行人注意。闪烁5s 之后，立即开始另一个方向的放行
要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。
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分析：
(1)分析PLC的输入和输出信号，以作为选择PLC机型的依据之一。 控制要求：6个输出点．1个输入点 (2) 工作时序图。
化简
F 2 ( A B A B )C D ( C D ) A B C A D C D B
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F 2 A B C A B C D D A B D A B C D A B C D A C D B
化简
F 2 ( A B A B )C D ( C D ) A B C A D C D B
AB AB AB
CD CD CD
25501
F2
F2′
A
B
CD
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25501能产生0．2s 即5Hz的脉冲信号。
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00103 00104
红灯
00101 00102 25501
a 00103
01101
00104
00101
00102
绿灯
01102
00103 00104 00101 00102 00103 00104 00101 00102
25501能产生0．2s 即5Hz的脉冲信号。
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3.4 绿灯闪烁的程序设计（两台开机时）
设绿灯闪烁为 F2′ = 1，列状态表为；
A B C D F2′ 00111 01101 01011 10011 10101 11001
F 2 A B C A B C D D A B D A B C D A B C D A C D
(3)由时序图分析各输出信号之间的时间关系。
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时序图
启动 南北绿灯 南北黄灯 东西红灯
30s
5s
30s+5s
30s
5s
30s+5s
东西绿灯 东西黄灯
南北红灯
20s
5s
20s+5s
20s
5s
20s+5s
T0
T1 T2
T3 T4
一个循环
一个循环
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0—30s: 南北绿灯和东西红灯亮 30—35s: 南北黄灯东西红灯以5 HZ闪烁 35—55s: 东西绿灯南北红灯亮 55—60s: 东西黄灯南北红灯以5 HZ闪烁
A B C D F1 11111 01111 10111 11011 11101
两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁：
A B C D F2′ 00111 01101 01011 10011
10101
11001
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逻辑设计法小结
适用：开关量控制 基础：逻辑代数
方法：
① 用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号，并设定对应输入、输出信号各 种状态时的逻辑值。
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F 2 A B (C D ) C D (A B )
C AB F2
D
A CD
B
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3.3 红灯闪烁的程序设计（一台开机时）
设红灯闪烁为 F1′ = 1，列状态表为；
A B C D F1′ 10001
01001
00101
00011
F 1 A B C D A B C D A B C D A B C D
6．应用程序的调试（包括模拟调试和现场调试）
7．制做电气控制柜和控制盘 8．连机整体调试应用系统 9．编写技术文件
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6
2.大臂
1.腰部
3.小臂
4.手腕
机械手的4个自由度说明
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电源
PLC 电源
反馈信号
程序
A1B2C
指令信号
机械手
计算机
PLC控制机械手
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四、PLC的应用程序质量
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1．选择PLC机型、I／O点分配
若系统选择的机型是CPM1A, A、B、C、D4个输入信 号，F1、F2两个输出，作出I/O分配表
A 00101
输 B 00102
入 C
00103
D 00104
输 F1 01101
出 F2
01102
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2、绘制PLC输入/输出子接线图
PLC输入/输出子接线图
第四章 PLC控制系统设计
第一节 控制系统设计的基本步骤 第二节 硬件设计 第三节 软件设计 第四节 PLC设计应用举例
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1
第一节 控制系统设计的基本步骤
一、设计原则
1、最大限度的满足被控对象和生产过程中 的控制要求。
2、在满足控制要求的前提下，力使系统简 单经济、操作方便。
3、保证控制系统工作安全可靠。 4、考虑日后发展和工艺改进，留有余量。
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3、分析：设 4台通风机分别为A、B、C、D，红灯为F1，绿灯为F2
设 灯常亮为“1”灭为“0”， 通风机开机为“1”停为 “0”
3.1 红灯常亮的程序设计（全部停机）
A B C D F1 00001
AB C D F1
F1ABCD
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3.2 绿灯常亮的程序设计（三台及三台以上开 机时）
00101 00103 00104
00102
00101 00102
00103 00104 25501
00101 00102 00103 00104
00101 00102
00103 00104
00101
00102
00103 00104
a
00101
00102
00103 00104
《通风机运行状态显示的梯形图》
A B C D F2 11111 01111 10111 11011 11101
F 2 A B C A B C D A D C D B AD B A C BC
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F 2 A B (C D ) C D (A B )
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F 1 A B C A B C D A D C D B AD B A C BCD
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A 00101
输 B 00102
入 C
00103
D 00104
输 F1 01101
出 F2
01102
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全部停机时，红灯常亮。 一台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁；
A B C D F1 00001
A B C D F1′ 10001 01001
三台及三台以上开机时，绿灯常亮;
00101 00011
② 根据控制要求，列出状态表或画出时序图。 ③ 由状态表或时序图写出相应的逻辑函数，并进行化简。 ④ 根据化简后的逻辑函数画出梯形图。 ⑤上机调试，使程序满足要求。
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二、 时序图设计法
例1：某十字路口，东西方向的车流量较小、南北方向的车 流量较大，则控制
南北方向的放行(绿灯亮)时间为30s，
一、设计方法
1、经验编程法：借鉴电器控制电路图来设计， 也可由典型控制环节或基本电路组成。 2、计算机辅助设计编程 3、图解法编程： ✓ 梯形图法 ✓ 逻辑设计法 ✓ 时序流程图法
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二、设计步骤
1、对系统任务分块 2、编制逻辑关系图 3、绘制各种电路图 4、编制PLC程序并进行模拟调试 5、制作控制台和控制柜 6、现场调试 7、编写技术文件并现场试运行
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第四节 PLC应用举例
一、逻辑设计法举例 二、 时序图设计法 三、梯形图法应用举例 四、经验编程法应用举例
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一、逻辑设计法
举例：某系统中有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发 出不同的显示信号；
三台及三台以上开机时，绿灯常亮; 两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁： 一台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁； 全部停机时，红灯常亮。
继续定时
继续定时
ON
开始下一个循
环的定时
ON
开始下一个循
环的定时
定时到，输出 ON且保持
东西绿灯灭； 东西黄、南北 红灯开始闪
开始下一个循 环的定时
继续定时
定时到，输出 ON ， 随 即 自 复位且开始下 一个循环的定 时．东西黄、 南北红灯南北 绿、东西红灯 开始亮
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3．梯形图设计 根据定时器功能明细表和I/O分配，画出的梯形图
8、编写设计说明书和使用说明书。
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3
PLC控制系统的设计包括三个重要的环节:
通过对控制任务的分析，确定控制系统的总体设计方案； 根据控制要求确定硬件构成方案； 设计出满足控制要求的应用程序。
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4
三、PLC控制系统设计的基本步骤
1. 对控制对象的工艺条件和控制要求作深入的调查 研究 2．确定系统总体设计方案 3．根据控制要求确定输入／输出元件，选择PLC机型 4．确定PLC的输入／输出点分配 5．设计应用程序的梯形图（核心工作）
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2
二、设计内容
1、拟订控制系统的技术条件，以设计任务书的形式 来确定。
2、选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。 3、PLC选型。
4、编制PLC输入/输出分配表或绘制其子接线图。
5、软件规格说明书的编写，并用相应的编程语言进 行程序设计。
6、人机界面的设计。
7、设计操作台，电气柜及非标准电器元器件。
衡量程序质量的几个方面：
(1)程序的正确性。 (2)程序的可靠性好。 (3)参数的易调整性好，
(4)程序要简练。 (5)程序的可读性好。
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第二节 硬件设计
一、PLC型号选择
首先应该详细了解被控对象的控制要求，从而决 定是否选择PLC控制。
目前国内外生产厂商提供了各种系列功能齐全 的PLC产品，所以要全面权衡利弊、合理地选择机 型以达到经济使用的目的。
离线编程指主机与编程器共用一个CPU，通过编程 器的方式选择开关选择PLC的编程、监控和运行工作状 态。
对计算机辅助编程既可以实现离线编程也可以实现 在线编程。
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6、根据是否有通信连网选型
7、对PLC结构形式的选型
整体式比模块式价格低；但后者扩展灵活、维修方 便。
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第三节 软件设计
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PLC型号选择之三
3、I/O点响应时间的选择
一般响应时间包括输入电路延时、输出电路延时和扫描工 作方式引起的延时。对一般工控是允许的，但有些设备实时性 要求较高，不允许有较大的延时。
通常为了提高PLC的处理速度，采用如下方法： 1）选择CPU执行速度快的PLC； 2）优化应用软件，缩短扫描周期； 3）采用高速度响应模块。
输出点分为共点式、分组式和隔离式三种接法。 隔离式的各组输出点之间可采用不同的电压等级、 种类，但是这种比较昂贵。如果输出信号不需要隔 离选用前两种。
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PLC型功能器件占用内存大致如下：（所需存储器字 数）
开关量输入所需存储器字数=输入点数X10； 开关量输出所需存储器字数=输出点数X8； 定时器/计数器所需存储器字数=定时器/计数器数量X2； 模拟量所需存储器字数=模拟量通道X100； 通信接口所需存储器字数=接口个数X300； 最后一般按估算容量的50%---100%留有余量。
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设计：
1．选择PLC机型、I／O点分配
输入
输
出
控制开关 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯
00000 01000 01001 01002 01003 01004 01005
2．明确定时器的功能 《各定时器一个循环中的功能明细表》
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定时器
TIM000 定时30S
化简
F 1 A B ( C D C D ) C D ( A B A B )
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F 1 A B C D A B C D A C D B AD BC
化简
F 1 A B ( C D C D ) C D ( A B A B )
CD CD AB AB
AB CD
25501
F1
F1′
一般以满足工程需要为宗旨，勿盲目贪大求全， 以免造成投资和设备资源的浪费。一般需要考虑以 下几点：
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PLC型号选择之一
1、对输入/输出点的选择
首先弄清楚控制系统I/O点数，按15%--20%留 有余量后确定所需的PLC点数。另外注意，一些高 密度输入点模块对同时接通的输入点有限制；PLC 每个输出点的驱动能力也有限。