【正文】 章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 停液體 A，進(jìn)液體 B 進(jìn)液體 A 放混合液 停機(jī)，保持狀態(tài) 停液體 B，攪拌 60s 停液到低位，延時 2s 方法 1 經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)程序 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方法 2 狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)程序 停液體 A，進(jìn)液體 B 進(jìn)液體 A 放混合液 停機(jī)，保持狀態(tài) 停液體 B，攪拌 60s 停液到低位，延時 2s 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信號轉(zhuǎn)換 移位脈沖輸出 移位控制輸出 被控對象 將傳感器信號轉(zhuǎn)換為微分信號 移位脈沖 移位寄存器通道 微分信號轉(zhuǎn)換為移位信號 移位輸出指示 將 1置入HR00通道 工作開始 25314常 OFF； 25315執(zhí)行完整周期才 ON； 20220上電即接通； 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 寄存器 控制信號 工作狀態(tài)保持 停機(jī) 將 0置入HR00通道 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 方法三：用置位和復(fù)位等指令編程 輸入器件 輸入點(diǎn) 輸出器件 輸入點(diǎn) 定時器 定時時間 高位傳感器 LS1 0002 YV1 1000 000 攪拌定時 6s 中位傳感器 LS2 0003 YV2 1001 001 排液定時 20s 低位傳感器 LS3 0004 YV3 1002 電動機(jī) 1003 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) SET（置位）和 RESET（復(fù)位）指令 格式： SET N RESET N 其中的操作數(shù) N也是位，它可以是 IR、 SR、 AR、 LR或 HR。 ③ 根據(jù)前兩步畫出系統(tǒng)的狀態(tài)流程圖。 ⑤ 復(fù)合性結(jié)構(gòu)。 ③ 并發(fā)性序列結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的功能表圖沒有分支，每個步后只有一個步，步與步之間只有一個轉(zhuǎn)換條件。 狀態(tài)流程圖能清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。所謂 狀態(tài) 是指特定的功能，因此狀態(tài)的轉(zhuǎn)移實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能的轉(zhuǎn)移。 通過功能表圖來表現(xiàn)系統(tǒng)各工作步的功能 、 步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件 。順序控制設(shè)計(jì)法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編出的程序偏長，但程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 Ⅰ （經(jīng)驗(yàn)法） 利用各種典型控制環(huán)節(jié)和基本單元控制電路，依靠經(jīng)驗(yàn)直接用 PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，來滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程的控制要求的設(shè)計(jì)方法稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)： (1) 采用高級語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算； (2) 常被用于其他語言 (如功能模塊圖等 )較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的方案實(shí)施，例如自適應(yīng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言采用計(jì)算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成用戶所需的功能和操作。 在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關(guān)系。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4．功能模塊圖 (Function Block)程序設(shè)計(jì)語言 功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是： (1) 以功能模塊為單位，功能模塊用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性； (2) 適用于控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)雜的系統(tǒng)，它將控制功能的關(guān)系較清楚地表達(dá)出來，因此編程和組態(tài)時間可以縮短，調(diào)試時間也能大大減少； (3) 由于每種功能模塊需要占用一定的內(nèi)存，功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，因此這種設(shè)計(jì)語言在大中型可編程序控制器和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用。轉(zhuǎn)移條件可能來自外部輸入信號或 PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號。 兩個相鄰狀態(tài)之間的有向線段代表轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)移條件，用與轉(zhuǎn)移線段垂直的短線表示。 最基本的思想是： 將控制系統(tǒng)的一個工作周期分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步； 實(shí)際上步就是工位的某一個狀態(tài)，它由 PLC的內(nèi)部元件來代表。 這種方法也存在對較復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)較難描述清楚的缺點(diǎn)。助記符語言也可稱為命令語句表達(dá)式語言，它的一般格式為： 操作碼＋操作數(shù) 或 操作碼＋標(biāo)識符＋參數(shù) 其中，操作碼用來指定 CPU要執(zhí)行的功能；操作數(shù)內(nèi)包含執(zhí)行該操作所必需的信息。 (3) 梯形圖中的能流 (Power Flow)不是實(shí)際意義的物理電流，而是 概念 電流；內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，每個繼電器和輸入接點(diǎn)都是存儲器中的一位，因此梯形圖中的繼電器接點(diǎn)在編制用戶程序時能無限使用，可常開又可常閉； (2) 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，電氣技術(shù)人員易于掌握和學(xué)習(xí)； 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2．布爾助記符 (Boolean Mnemonic)程序設(shè)計(jì)語言 布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言， 與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是： (1) 與電氣操作原理圖相對應(yīng)，直觀、形象和實(shí)用； (4) 梯形圖中的輸入接點(diǎn)和輸出線圈不是物理接點(diǎn)和線圈，用戶程序的解算是根據(jù) PLC內(nèi)部 I/O映像區(qū)相應(yīng)位的狀態(tài)得到的，并不是解算現(xiàn)場的實(shí)際狀態(tài)。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言 1．梯形圖 (Ladder Diagram)程序設(shè)計(jì)語言 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。使用直流電源要選用橋式全波整流電源。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7. 可編程序控制器的電源選擇 電源是 PLC干擾引入的主要途徑之一，因此選擇優(yōu)質(zhì)電源無疑有助于提高 PLC控制系統(tǒng)的可靠性。用戶程序所需存儲器容量可以預(yù)先估算。需要引起注意的是，一定要保證最長的掃描周期要小于系統(tǒng)電氣狀態(tài)改變的時間，這樣才能使系統(tǒng)正常工作。 大多數(shù)機(jī)器的性能指標(biāo)中都給出了掃描速度的具體數(shù)值。 選取掃描速度高的 PLC來提高對輸入信號的接收準(zhǔn)確性。模擬量輸出模塊能輸出被控設(shè)備所需的電壓或電流，它的電壓型和電流型的型號與模擬量輸入模塊的大體相似，選用輸出模塊驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)時，中間有可能要增加必要的轉(zhuǎn)換裝置，同時還要注意信號的統(tǒng)一性和阻抗的匹配性。 電流型的抗干擾能力優(yōu)于電壓型。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 模擬量模塊 包括輸入模塊和輸出模塊。 (3) 開關(guān)量輸出模塊按輸出點(diǎn)數(shù)分有 1 3 64點(diǎn) 。 (1) 開關(guān)量輸入模塊按輸入點(diǎn)數(shù)分為 1 3 64等 。 輸入 /輸出模塊是可編程序控制器與被控對象之間的接口，按照輸入 /輸出信號的性質(zhì)一般可分為開關(guān)量 (或數(shù)字量 )和模擬量模塊。 選擇輸入模塊時應(yīng)考慮：輸入信號電壓的大小，信號傳輸?shù)木嚯x長短，是否需要隔離及采用何種方式隔離，內(nèi)部供電還是外部供電等問題。 從 PLC的物理結(jié)構(gòu)來看， PLC分為模塊式和整體式。 一般從系統(tǒng)控制功能、 PLC物理結(jié)構(gòu)、指令和編程方式、PLC存儲量和響應(yīng)時間、通信聯(lián)網(wǎng)功能等幾個方面綜合考慮。 這種系統(tǒng)多用于多臺生產(chǎn)線的控制，并且控制某設(shè)備的 PLC如果停運(yùn)的話，不影響其他設(shè)備，適合于控制規(guī)模較大的工業(yè)現(xiàn)場。 遠(yuǎn)程 I/O主單元通過 I/O通道號可正確地操作遠(yuǎn)程 I/O點(diǎn)，輸入 /輸出通道分配在現(xiàn)場的幾個區(qū)域內(nèi)，適合于被控對象遠(yuǎn)離中控室的工業(yè)現(xiàn)場。第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 圖 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 確定 PC 控 制 系 統(tǒng)任 務(wù) 和 范 圍選擇 PC 的 機(jī) 型 和功 能 模 塊控 制 系 統(tǒng)流 程 設(shè) 計(jì)設(shè) 計(jì) 控 制柜 、操作臺等安裝 PC 、接線系 統(tǒng) 程 序設(shè) 計(jì)程 序 初 步調(diào) 試系 統(tǒng) 模 擬調(diào) 試現(xiàn) 場 系 統(tǒng)聯(lián) 調(diào)并試運(yùn)行符 合 系 統(tǒng)設(shè) 計(jì)要求否？投入運(yùn)行調(diào)整硬件 修改軟件否 否是硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1．熟悉控制對象，確定控制范圍 6. 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件 5. 現(xiàn)場運(yùn)行調(diào)試 4. 模擬調(diào)試 3. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件編程 2. 制定控制方案，選擇可編程序控制器機(jī)型 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型 1．控制結(jié)構(gòu)和方式的選擇 由 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)有以下幾種方式： (1) 單機(jī)控制系統(tǒng) 是指用 一臺 PLC控制一臺設(shè)備或多臺設(shè)備 ，控制的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)比較少，屬于一種小系統(tǒng)。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) (2) 遠(yuǎn)程 I/O系統(tǒng) 是指當(dāng)各控制對象地理位置比較分散，輸入 /輸出線要引入控制器時，可采用 I/O模塊組成的遠(yuǎn)程 I/O系統(tǒng)。 (3) 分布式控制系統(tǒng) 是指采用幾臺 PLC分別獨(dú)立控制某些設(shè)備，各 PLC之間、 PLC與上位機(jī)之間通過數(shù)據(jù)通信線相連組成的系統(tǒng)，也叫分散型控制系統(tǒng)。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2． PLC機(jī)型的選擇 PLC選型的基本原則是所選 PLC能夠滿足控制系統(tǒng)的功能需要。 從應(yīng)用角度來看， PLC可按控制功能或輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)分類。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3． I/O點(diǎn)數(shù)的估算 常用電氣元件所需 PLC的 I/O點(diǎn)數(shù) 電氣元件 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) I/O總點(diǎn)數(shù) Y△ 啟動鼠籠型電動機(jī) 4 3 7 單向 /可逆變極電動機(jī) 5/6 3/4 8/10 單向 /可逆直流電動機(jī) 9/12 6/8 15/20 比例閥 3 5 8 單 /雙線圈電磁閥 2/3 1/2 3/5 按鈕開關(guān) 1 — 1 信號燈 — 1 1 光電開關(guān) 2 — 2 撥碼開關(guān) 4 — 4 行程開關(guān) 1 — 1 位置開關(guān) 2 — 2 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4. 輸入 /輸出模塊的選擇 輸入模塊將現(xiàn)場設(shè)備 (如按鈕開關(guān) )的信號進(jìn)行檢測并轉(zhuǎn)換成PLC機(jī)內(nèi)部的電平信號，它按電壓分為交流式和直流式，按電路形式分為匯點(diǎn)輸入式和分隔輸入式。 輸出模塊把 PLC內(nèi)部信號轉(zhuǎn)換為外部過程的控制信號，以驅(qū)動外部負(fù)載。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開關(guān)量模塊 包括輸入模塊和輸出模塊，有交流、直流和 TTL電平三種類型。 (2) 按電壓等級分為直流 24 V、 48 V、 60 V和交流 110 V、 230 V等 。 (4) 按輸出方式分有繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出。模擬量輸入模塊把來自于傳感器或變送器的電壓、壓力、流量、位移等電量或非電量轉(zhuǎn)變?yōu)橐欢ǚ秶鷥?nèi)的電壓或電流信號 分為電壓型和電流型 : 電流型又分為 0～ 20 mA、 4～ 20 mA兩種， 電壓型分為 1～ 5 V、 10V～ + 0～ 5 V等多種型號。 在選用時應(yīng)注意外部物理量的輸入范圍，模擬通道循環(huán)掃描的時間和信號的連接方式。 第 7章 可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5. 估算系統(tǒng)對 PLC響應(yīng)時間的要求 響應(yīng)時間包括輸入濾波時間、輸出濾波時間和掃描周期。掃描速度是用執(zhí)行指令所需要的時間來估算的，單位是 ms/k字。對于慢速大系統(tǒng)，如大型料場、碼頭、高爐、軋鋼廠的主令控制等可選用多臺中小型 PLC或低速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制； 對于快速實(shí)時控制，如高速線材、中低速