电气控制与PLC精品课程10

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第四节 PLC在工业机械手臂中的应用
传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存 在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。 随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠 性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了 良好的效果。 如：MPS模块化自动生产加工系统
智能群控电梯控制系统
运行结果的器件。
分类：驱动负载 显示负载
接触器、继电器、电磁阀
指示灯、数字显示装置、电 铃、蜂鸣器
继电器输出 输出端口： 晶体管输出
晶闸管输出
交直流负载 直流负载 交流负载
Date:20Biblioteka Baidu0/10/22
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二、PLC I/O端口选择
➢ I/O点数的确定 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。
有源触点输入器件 无源触点输入器件
模拟信号
开关、继电器触点，接触器 行程开关、辅接助近触开点关、光电 开关、继电器触点，接触器 压力传感器辅、助温触度点传感器
✓输入信号 数字信号 开关信号
数字开关 按钮、转换开关、形成开关、
触点
Date:2020/10/22
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二、PLCI/O端口选择
➢ 输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序
第十章 可编程控制器的应用
第一节 PLC控制系统设计的内容与步骤 第二节 PLC的硬件设置 第三节 PLC的软件设计 第四节 PLC在机械手臂控制中的应用 本章小结
Date:2020/10/22
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第一节 PLC控制系统设计的内容与步骤
一、PLC控制系统设计的基本原则
1．满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要， PLC选用功能较强的新产品，
A缸驱动，使用输出继 电器Y0 B缸驱动，使用输出继 电器Y1
C缸驱动，使用输出继 电器Y2
传送带驱动，使用输 出继电器Y3
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绘绘制状态流程图
a.原点复位流程
A缸退回至右极限位置 （LS2 ON）
B缸上升至上极限位置 （LS4 ON）
b.工件搬运流程
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SB2 X2
Y2
KT KM2
Y1
T0 K30
Y2
KM1 KT
KM2
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二、状态转移图
针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在 程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连 续的阶段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工 步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一 步，一直到工作过程的最后一步结束。
SB
SB1 KM1 SB2 KM2
KM2
KM1
KM1
KM2
COM COM
~
X1
X0 Y2
Y1
Y1
SB
X0
Y1
SB1 X1
Y2
KM1
X2
X0 Y1
Y2 KM2
Y2
SB2 X2
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定时器
SB2 SB1 KM1
X1
X0
KT
COM COM
~
SB1
Y1
X1
Y1
KM1
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 7:53:42 17:53:4 217:53 10/22/2 020 5:53:42 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2217 :53:421 7:53Oc t-2022- Oct-20
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。17:53:4217 :53:421 7:53Th ursday , October 22, 2020
点（LS0动作）。 ②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸
动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机 械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。
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上升至上极限位置（LS4 ON）及C缸松开为机械手臂的原点。 执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸 均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。
②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。
③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，
应驱动传送带转动。
④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完
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工件尚未 完全搬运
B缸下移 （Y1 ON） C缸夹取工件并延时
（Y2 ON）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸前进 （Y0 ON）
B缸下移 （Y1 ON）
C缸松开工件并延时 （Y2 OFF）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸后退 （Y0 OFF）
绘绘制状态流程图
c.传送带流程
B缸在上极限位置 E点有工件
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第三节 PLC的软件设计
PLC的软件设计指PLC控制系统中用户程序的设计。
设计内容
控制流程图 梯形图 状态转移图 指令表
翻译法 设计方法 状态转移图法
逻辑设计法
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状态转移图与梯形图
M8002
S0
X0
S20
Y1
控制说明： ③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。
④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。
⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件， 经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。
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➢安装方式 ➢功能要求
集中式 远程I／O式 分布式
➢响应速度
➢系统可靠性
➢机型统一
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二、PLCI/O端口选择
➢ 输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入
信号的器件。
✓分类 主令器件 检测器件
按钮、选择开关、数字开关 行程开关、接近开关、光电开关、继 电器行触程点开，关接、触接器近辅开助关触、点光电
成组合。
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元件分配：
D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0 A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1 A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2 B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3 B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4 E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5
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四、PLC模块的选择
✓ 远程I/O模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远 离控制站
✓ 高速计数器模块：当PLC内部的高速计数器的最高计数频 率不能满足要求时，可选择使用
✓ 定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位 ✓ 通信联网模块：PLC与PLC之间，或PLC与计算机之间的
X1
S21
Y2
X2
S22
Y3
X3
S23
Y4
X4
M8002 S0 X0 S20
X1 S21
X2 S22
X3 S23
X4
SET S0 SET S20
Y1 SET S21 Y2 SET S22 Y3 SET S22
Y4 S0
RET
END
LD X0
LD M8002 SET S0 SEL S0 LD X0 SET S20
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“与”
L(Y1)＝ X0 ·X1·X2·M1
“或”
L(Y2)＝ X0 +X1+M2 +Y2
“与、或、非”
L(Y3)＝( X0 +X1)·X2·Y2 +M10
X0 X1 X2 M1 Y1
X0 Y2
X1
M2
Y2
X0
X2 Y2
Y3
X1
M10
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Date:2020/10/22 12
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六、电源电压的选择
我国优先选择220V的交流电源电压，特殊情况可选择 24V直流电源供电。 输入信号电源，一般利用PLC内部提供的直流24V电源。 对于带有有源器件的接近开关可外接220V交流电源， 提高稳定避免干扰。 选用直流I/O模块时，需要外设直流电源。
Date:2020/10/22
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第二节 PLC的硬件设置
❖ PLC机型的选择 ❖ I/O点的数量和种类 ❖ CPU的速度 ❖ 内存容量 ❖ 编程器 ❖ 打印机 ❖ I/O模块 ❖ 通讯接口模块 ❖ 通讯传输电缆
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一、PLC机型选择
➢结构形式
整体式 模块式
1）初始化程序；2）控制程序；3）检测、故障诊断和显示 等程序；4）保护和联锁程序。 6．程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进 行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。 7．调试过程结束，整理技术资料，投入使用。
Date:2020/10/22
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PLC控制系统设计步骤流程图
设计举例 机械手控制
Date:2020/10/22 19
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三、逻辑设计法
以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1” 作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻 辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把 触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。
设计举例 “与”逻辑关系 “或”逻辑关系 “与、或、非”逻辑关系
2.会合理选择硬件 3.掌握翻译法、功能图法和逻辑法。 4.能用PLC设计自动控制系统。
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Date:2020/10/22 36
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2220 .10.22 Thursday , October 22, 2020
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控制说明：
⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开 关 LS2→A缸退回限制开关（右极限）
LS4→B缸上升限制开关（上极限）
LS1→A缸前行限制开关（左极限） LS3→B缸下降限制开关（下极限） LS5→E点有无工件侦测用限制开关
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功能分析：
①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2 ON）、B缸
Date:2020/10/22 22
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MP S 生 产 加 工 系 统
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智能群控电梯
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【应用范例1】机械手臂控制
Date:2020/10/22 25
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控制说明： ①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D
通信与联网 ✓ 模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风
力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进 行输入、输出。
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五、PLC外围设
PLC的外围设备主要是人—机对话装置，用于PLC的 编程和监控。通过人—机对话装置可以进行编程、调试 及显示图形报表、文件复制、报警等。PLC外围外围设 备有编程器、打印机、EPROM写入器、显示器等。
确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所 需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展 的需要再相应增加 10％～15％的余量
Date:2020/10/22
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三、CPU的速度
CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对 于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般 的PLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统， 则需考虑扫描速度，必须选择合适CPU种类的PLC机型。
并留有适当的余量。 2．系统安全、可靠 3．尽可能简单、经济、使用与维修方便 4．具有高的性能价格比。
Date:2020/10/22
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第一节 PLC控制系统设计的内容与步骤
二、PLC控制系统设计步骤
1．分析被控对象，提出控制要求。 2. 确定输入、输出设备。 3．确定PLC的I/O点数，选择PLC机型。 4．分配I/O点数，绘制PLC控制系统输入、输出端子接线图。 5．程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。
Date:2020/10/22 15
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第三节 PLC的软件设计
一、翻译法
用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图 中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对 旧设备、旧控制系统的技术改造。
设计举例 正反转 时间控制
Date:2020/10/22 16
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一、翻译法
正反转
驱动传送带电机 并延时2秒
d.并进-合流分支
Date:2020/10/22 32
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将工件搬运流程和传 送带流程做成并进-
合流分支结构
步进阶梯图转换
Date:2020/10/22 33
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程序清单
Date:2020/10/22 34
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本章小结
1.本章主要讲述PLC控制系统设计的步骤、内容和方法。 内容包括硬件设置和软件设计两方面。