PLC7-08

(2) 分析机械手工作的工艺过程
机械手的动作顺序和检测元件、 机械手的动作顺序和检测元件、执 行元件的布置示意图如图7.16所示。 所示。 行元件的布置示意图如图 所示 机械手的初始位置停在原点， 机械手的初始位置停在原点，按下起 动按钮后，机械手将依次完成下降 下降— 动按钮后，机械手将依次完成下降 夹紧—上升 右移—再下降 放松— 上升—右移 再下降—放松 夹紧 上升 右移 再下降 放松 再上升—左移八个动作。 左移八个动作 再上升 左移八个动作。机械手的下 上升、右移、左移等动作的转换， 降、上升、右移、左移等动作的转换， 是由相应的限位开关来控制的， 是由相应的限位开关来控制的，而夹 紧、放松动作的转换是由时间来控制 的。 为保证安全，机械手右移到位后， 为保证安全，机械手右移到位后，必须在右工作台上无 工件时才能下降，若上一次搬到右工作台上工件尚未移走， 工件时才能下降，若上一次搬到右工作台上工件尚未移走， 机械手应自动暂时等待。为此设置了一只光电开光， 机械手应自动暂时等待。为此设置了一只光电开光，以检 无工件” 测“无工件”信号 。
第七章 PLC的控制系统设计 的控制系统设计
教学提示： 的控制系统是由PLC作为控制器来构 教学提示： PLC的控制系统是由 的控制系统是由 作为控制器来构 成的电气控制系统。 成的电气控制系统。PLC的控制系统设计就是设计根据控 的控制系统设计就是设计根据控 制对象的控制要求制定电控方案， 机型， 制对象的控制要求制定电控方案，选择 PLC机型，进行 机型 PLC的外围电气电路设计以及 的外围电气电路设计以及PLC程序的设计、调试。要 程序的设计、 的外围电气电路设计以及 程序的设计 调试。 完成好PLC控制系统的设计任务，除掌握必要的电气设计 控制系统的设计任务， 完成好 控制系统的设计任务 基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场， 基础知识外，还必须经过反复实践，深入生产现场，将不 断积累的经验应用到设计中来 教学要求：通过本章教学使学生初步掌握 教学要求：通过本章教学使学生初步掌握PLC控制系统 控制系统 设计的几种常用方法和步骤，能够根据控制对象的控制要 设计的几种常用方法和步骤， 求制定合理的控制方案，确定经济合理的PLC机型，进行 求制定合理的控制方案，确定经济合理的 机型， 机型 PLC的外围电路和程序的设计 的外围电路和程序的设计
图7.3 输入点的简化
(4) 利用 利用PLC内部元件的功能减少输入点 内部元件的功能减少输入点
只用一个输入按钮的起、 图7.4 只用一个输入按钮的起、保、停控制电路
7.2.2 PLC的选型及模块选型 的选型及模块选型 1．PLC类型的选择 ． 类型的选择 2．安装形式的选择 ． 3．输入/输出点数的确定 ．输入 输出点数的确定 4．PLC存储容量的确定 ． 存储容量的确定
6．编制控制系统技术文件 ． 7．控制系统交付使用及用户技术培训 ．
7.2 PLC控制系统的硬件设计 控制系统的硬件设计 7.2.1 I/O点数的简化与扩展 点数的简化与扩展
1. 输入点的简化
(1)具有机上控制功能的操作开关在 具有机上控制功能的操作开关在PLC处并联后再输入到 处并联后再输入到PLC 具有机上控制功能的操作开关在 处并联后再输入到
（1）内存利用率 ） （2）开关量输入输出点数 ） （3）模拟量输入输出总点数 ） （4）程序编写水平 ） （5）实时响应性 ）
5．输入接口电路形式的选择 ． 6．输出接口电路形式的选择 ． 7．PLC供电方式的选择 ． 供电方式的选择 8．PLC扩展模块的选择 ． 扩展模块的选择
7.2.3 PLC的外围电路设计 的外围电路设计 (1) 强、弱电信号设备分别配置，不可混在 弱电信号设备分别配置， 一个回路中 (2) 将输入、输出设备中的开关、按钮、电磁 将输入、输出设备中的开关、按钮、 阀等，分别集中配置， 阀等，分别集中配置，同类型的输入点可分在一 个组内， 个组内，并尽量分在同一回路中 (3) 按PLC上的配置顺序来给输入、输出编号， 上的配置顺序来给输入、 上的配置顺序来给输入 输出编号， 这样会给编程及硬件设计带来方便
（a）两开关分别接入法； ）两开关分别接入法；
（b）两开关并为一点的接法 ）
图7.1 并联连接输
(2)同一输入点分时使用 同一输入点分时使用
自动/手动输入切换与输出扩展 图7.2 自动 手动输入切换与输出扩展
(3)利用 利用PLC的程序减少输入点 利用 的程序减少输入点
；（b） （a）三种控制方式的源自点切换输入；（ ）三种控制方式的两点切换输入 ）三种控制方式的三点切换输入；（
7.1.2 PLC控制系统设计步骤 控制系统设计步骤 1． 根据控制要求确定软件硬件分工 ．
（1）控制的基本方式 ） （2）需要完成的动作 ） （3）操作方式 ） （4）确定软件与硬件分工 ）
2．确定用户的输入/输出设备 ．确定用户的输入 输出设备
（1）根据控制要求，确定输入设备 ）根据控制要求， （2）根据控制要求，确定输出设备 ）根据控制要求， 输出的设备数量， （3）根据用户的输入 输出的设备数量，确定 ）根据用户的输入/输出的设备数量 PLC的I/O点数 的 点数
7.4 PLC的控制系统设计实例 的控制系统设计实例 1．分析工艺过程，明确控制要求 ．分析工艺过程，
(1) 了解设备概况
机械手的结构和各部分动作的示 意图如图7.15所示。机械手所有的动 所示。 意图如图 所示 作均由液压驱动。它的上升与下降、 作均由液压驱动。它的上升与下降、 左移与右移等动作均由双线圈双位电 左移与右移等动作均由双线圈双位电 磁阀控制 即当下降电磁阀通电时， 控制， 磁阀控制，即当下降电磁阀通电时， 机械手下降；下降电磁阀断电时， 机械手下降；下降电磁阀断电时，机 械手停止下降； 械手停止下降；只有当上升电磁阀通 电时，机械手才上升。 电时，机械手才上升。机械手的夹紧 和放松用一个单线圈双位电磁阀 单线圈双位电磁阀来控 和放松用一个单线圈双位电磁阀来控 线圈通电时夹紧， 制，线圈通电时夹紧，线圈断电时放 松。
图7.5 小车的左右行控制系统示意图
解：
小车的左行和右行控制的实质是电机的正反转控制。 小车的左行和右行控制的实质是电机的正反转控制。 因此可以在电动机正反转PLC控制设计的基础上，设 控制设计的基础上， 因此可以在电动机正反转 控制设计的基础上 计出满足要求的PLC的外部接线图和梯形图，如图 的外部接线图和梯形图， 计出满足要求的 的外部接线图和梯形图 如图7.6 和图7.7所示 所示。 和图 所示。 为了使小车向右的运动自动停止， 为了使小车向右的运动自动停止，将右限位开关对 应的X004的常闭触点与控制右行的 的常闭触点与控制右行的Y000的线圈串联。 的线圈串联。 应的 的常闭触点与控制右行的 的线圈串联 为了在右端使小车暂停10S，用X004的常开触点来控制 为了在右端使小车暂停 ， 的常开触点来控制 定时器T0的线圈 的线圈。 的定时时间到 的定时时间到， 定时器 的线圈。T0的定时时间到，则其常开触电闭 给控制Y001的起保停电路提供启动信号，使Y001 的起保停电路提供启动信号， 合，给控制 的起保停电路提供启动信号 的线圈通电，小车自动返回。小车离开SQ2所在的位 的线圈通电，小车自动返回。小车离开 所在的位 置后， 的常开触点断开， 被复位 回到SQ1所 被复位。 置后，X004的常开触点断开，T0被复位。回到 的常开触点断开 所 在位置时， 的常闭触点断开， 的线圈断电， 在位置时，X003的常闭触点断开，使Y001的线圈断电， 的常闭触点断开 的线圈断电 小车停在起始位置
3．硬件设计 ．
（1）选择 ）选择PLC的型号 的型号 的输入/输出地址分配表 （2）建立 ）建立PLC的输入 输出地址分配表 的输入 输出设备与PLC的连线图 （3）绘制输入 输出设备与 ）绘制输入/输出设备与 的连线图 （4）电气系统的设计 ）
4．软件设计 ． 5．调试 ．
（1）离线模拟调试 ） （2）现场联机调试 ）
小车的左行和右行控制的PLC的外部接线图 图7.6 小车的左行和右行控制的 的外部接线图
小车的左行和右行控制的PLC梯形图 图7.7 小车的左行和右行控制的 梯形图
7.3.2 继电器接触器控制线路转换设计法 1．了解被控设备 ． 2．两种电路的元件和电路的对应转换 ．
的外部接线图中的输入/输出 （1）可以转换为 ）可以转换为PLC的外部接线图中的输入 输出 的外部接线图中的输入 设备的继电器电路中的元件。 设备的继电器电路中的元件。 （2）可以转换为 ）可以转换为PLC的内部梯形图中的继电器电 的内部梯形图中的继电器电 路中的元件。 路中的元件。
（1）首先要满足被控设备的全部控制要求，包括功 ）首先要满足被控设备的全部控制要求， 能要求、 能要求、性能要求 （2）在满足控制系统要求的基础上，应考虑实用性、 ）在满足控制系统要求的基础上，应考虑实用性、 经济性、 经济性、可维护性 （3）控制系统应确保控制设备性能的稳定性及工作 ） 的安全性和可靠性 （4）控制系统应具有可扩展性，能满足生产设备的 ）控制系统应具有可扩展性， 改良和系统的升级 （5）要注意控制系统输入 输出设备的标准化原则和 ）要注意控制系统输入/输出设备的标准化原则和 多供应商原则， 多供应商原则，易于采购和替换 （6）易于操作，符合人机工程学的要求和用户的操 ）易于操作， 作习惯
第七章 PLC的控制系统设计 的控制系统设计
7.1 PLC控制系统设计原则和步骤 控制系统设计原则和步骤
7.1.1 PLC控制系统设计的一般原则 控制系统设计的一般原则 7.1.2 PLC控制系统设计步骤 控制系统设计步骤
7.2 PLC控制系统的硬件设计 控制系统的硬件设计
7.2.1 I/O点数的简化与扩展 点数的简化与扩展 7.2.2 PLC的选型及模块选型 的选型及模块选型 7.2.3 PLC的外围电路设计 的外围电路设计
3．画梯形图 ．
例：机床刀具主轴运动