1、第四周 本章要点本章要点 专题专题1PLC控制系统设计概述控制系统设计概述专题专题2PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置专题专题3PLC在压滤机控制系统中的应用在压滤机控制系统中的应用PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用PLC控制系统设计概述控制系统设计概述: PLC控制系统设计概述控制系统设计概述:PLC控制系统设计概述控制系统设计概述: 分析控制对象PLC控制系统硬件设置分配I/O编号设计应用程序模拟调试模拟调试程序固化PLC控制系统设计概述控制系统设计概述:1分析控制对象分析控制对象在设计控制系统时，首先必须深入了解、详细分析、认真研究被控对象工艺流程的特点和
2、要求，明确控制任务，根据控制系统的技术指标要求合理制定和选取参数，PLC最大限度地满足生产现场的要求。在明确控制系统的设计任务和要求后，合理选择电气传动方式和电动机、电磁阀等执行机构的种类和数量，拟定电动机的启停、运行、调速、转向、制动等控制方案；确定输入/输出元器件的种类及数量，分析输入和输出信号之间的关系。2 PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置包括PLC的选型、I/O选择、控制系统原理图的绘制等。PLC控制系统设计概述控制系统设计概述: 3分配分配I/O编号编号根据现场输入/输出要求及数量，对I/O地址进行分配，以便程序设计时使用。4应用程序设计应用程序设计应用程
3、序设计是基于硬件配置和I/O地址分配的基础上，根据控制系统的要求，应用相关编程软件设计梯形图程序，是整个设计的核心。5程序调试及固化程序调试及固化模拟调试：将设计好的控制程序输入PLC，首先进行模拟调试，对程序错误进行修正并进一步完善程序。现场调试：在对应用程序完成模拟调试后，方可进行现场调试。程序固化：将调试好的程序存入EEPROM，以备后用。PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置:1 I/O点数点数I/O点数是PLC的一项重要指标。PLC的I/O点数和种类应根据被控对象的开关量、模拟量等输入/输出设备的状况来确定。2存储器容量的选择存储器容量的选择根据I/O点数和各功能元件大概估计出内
4、存总量，然后再增加25%左右的备用量，作为选择PLC内存的依据。PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置:1开关量输入选择开关量输入选择开关量输入是将外部的各种开关、按钮、传感器的信号传递到PLC内部的连接部件，把现场的信号转换为PLC的CPU可以接收的TTL标准电平的数字信号。开关量输入的原理图PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置:2开关量输出选择开关量输出选择输出模块是连接PLC与外部执行机构的桥梁，不同外部设备所需要的驱动方式也不同，输出模块有继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出三种方式。继电器输出晶体管输出双向晶闸管输出PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置:PLC控制系
5、统的硬件配置控制系统的硬件配置:1模拟量输入模块选择模拟量输入模块选择模拟量值的输入范围模拟量输入模块的参数指标抗干扰措施2模拟量输出模块选择模拟量输出模块选择模拟量输出模块有电压输出和电流输出两种，电压和电源的输出范围分别为010V、-10+10V、020mA、420mA等。模拟量输出模块有不同的输出功率，选择时要根据负载来确定。模拟量输出模块的参数指标和抗干扰措施与模拟量输入模块类似。PLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置:智能I/O模块包括高速计数模块、PID过程控制模块、通信模块、运动控制模块（如三菱的FX2N-1PG）、凸轮控制模块（如三菱的FX2N-1RM-SET）、网络通信模
6、块（如三菱的FX2N-16CCL-M）等。通常这些模块价格较昂贵，而有些功能采用一般的I/O模块或功能指令也可以实现，只是编程复杂，增加了程序设计的工作量，因此选择时要根据实际情况决定。PLC在压滤机控制系统中的应用在压滤机控制系统中的应用:压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段。工作时，机泵电机先启动，主接触器和压紧电磁阀得电，将板框压紧，同时进料泵将固液混合物输入各个板框内进行过滤，滤渣留在滤室内，滤液经滤布排出，此时系统压力开始上升。当液压系统达到上限压力25Mpa时，油泵电机自动停机，此时压滤机进入自动保压状态。保压期间，当下限压力低于21Mpa时，油泵电机自动启动，压
7、紧电磁阀动作，压力回升，达到25Mpa时，油泵电机又停止，如此循环。进料过滤后，按下回程按钮，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。固液混合物过滤后，系统进入拉板阶段。PLC在压滤机控制系统中的应用在压滤机控制系统中的应用:PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触器线圈、电磁阀等，PLC的输出点数为5个。选用三菱FX2N-32MR型PLC。输入/输出地址分配表输 入 部 分输 出 部 分地址代号功能地址代号功能地址代号功能地址代号功能X000SA操作X005SB3启动按钮X012SL2拉板后端限位Y000KM油泵接触器X001SA保压X006
8、SB4停止按钮X013SL3回程限位Y001YV1压紧电磁阀X002SA拉板X007SB5现场启动按钮X014SLP压力上限位Y002YV2回程电磁阀X003SB1压紧X010SB6现场停止按钮X015SLP压力下限位Y003YV3拉板前进电磁阀X004SB2回程X011SL1拉板前端限位X016FR热继电器保护Y004YV4拉板后退电磁阀PLC在压滤机控制系统中的应用在压滤机控制系统中的应用:压滤机控制系统程序梯形图1PLC在压滤机控制系统中的应用在压滤机控制系统中的应用:压滤机控制系统程序梯形图2PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:电镀生产线有三个槽，工件由装有可升降吊钩的行车
9、带动，经过电镀、镀液回收、清洗等工序，实现对工件的电镀。工艺要求为：工件放入镀槽中，电镀280s后提起，停放28s，让镀液从工件上流回镀槽，然后放入回收液槽中浸30s，提起后停15s，接着放入清水槽中清洗30s，最后提起停15s后，行车返回原位，电镀一个工件的全过程结束。电镀工艺流程图PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:吊钩上升 按下启动按钮SB1，吊钩上升，当碰到上限位开关SQ5后，吊钩上升停止。行车前进 在吊钩停止的同时，M2接通，行车前进。吊钩下降 行车前进至压下限位开关SQ1，行车停止前进；同时M3接通，吊钩下降。定时电镀 吊
10、钩下降至下限开关SQ6时，吊钩停止下降。同时T0开始计时，定时电镀280s。吊钩上升 T0定时到，使M5接通，吊钩上升。定时滴液 吊钩上升至压下SQ5时，吊钩停止上升，同时T1开始计时，工件停留28s滴液。行车后退 T1定时到，使M7接通，行车后退，转入下道工序。PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:由于PLC组成的控制系统有输入信号14个，均为开关量。其中按钮开关6个，行程开关6个，选择开关1个。该系统中有输出信号5个，其中两个用于吊钩升降电动机正反转控制接触器KM1和KM2，两个用于行车正反转控制接触器KM3和KM4，1个用于原位指示。控制系统选用FX2N-32MR，I/O点数均
11、为16点，满足控制要求，而且还有一定的余量。PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:输 入 信 号输 入 信 号名 称功 能编 号名 称功 能编号SB1启动X000SQ4行车限位（后退）X014SB2停止X001SQ5吊钩限位（提升）X015SB3吊钩提升X002SQ6吊钩限位（下降）X016SB4吊钩下降X003输 出 信 号SB5行车前进X004名 称功 能编号SB6行车后退X005HL原位指示灯Y000SA选择开关（点动）X006KM1吊钩提升电机正转接触器Y001SA选择开关（自动）X007KM2吊钩提升电机反转接触器Y002SQ1行车限位（前进）X011KM3行车电动机正转接
12、触器Y003SQ2行车限位（后退）X012KM4行车电动机反转接触器Y004SQ3行车限位（后退）X013PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用: 电镀生产线PLC控制梯形图1PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:电镀生产线PLC控制梯形图2PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:电镀生产线PLC控制梯形图3PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用:电镀生产线PLC控制梯形图4PLC在电镀生产线上的应用在电镀生产线上的应用: 电镀生产线的PLC控制程序，包括点动操作和自动控制两部分。1.点动操作设有行车的进和退操作，吊钩升降操作。2.自动控制通过状态流程图，可以
13、看到生产线是典型的顺序控制，主要由单干序列构成，通常采用移位指令来实现控制要求会更方便。由于急停或停电后，可通过点动操作完成剩下的工序或者返回原位，因此辅助继电器采用了无断电保持的通电辅助继电器，定时器也采用了常规定时器。PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:四工位组合机床十字轴示意图1工作滑台 2主轴 3夹具 4上料机械手5进料装置 6下料机械手PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具、上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四部分。工艺要求为
14、由上料机械手自动上料，机床的四个加工动力头同时对一个零件进行加工，一次加工完成一个零件，通过下料机械手自动取走加工完成的零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式。PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:组合机床全自动和半自动工作过程如下：上料上料 按下启动按钮，上料机械手前进，将零件送到夹具上，夹具夹紧零件。同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，放料装置退回原位。加工加工 四个工作滑台前进，四个加工动力头同时加工，铣端面、打中心孔。加工完成后，各工作滑台退回原位。下料下料 下料机械手向前抓住零件，夹具松开，下料机械手退回原位并取走加工完的零件。PLC在金属切削机床
15、控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:四工位组合机床电气控制系统有输入信号42个，输出信号27个，均为开关量。其中外部输入元件包括：17个检测元件、24个按钮开关、1个选择开关；外部输出元件包括：16个电磁阀、6个接触器、5个指示灯。根据I/O信号的数量、类型以及控制要求，同时考虑到维护、改造和经济等诸多因素，决定选用FX2N-64MR主机和一个输入扩展单元FX-16EX，这样共有48个输入点，输出点就是主机的32点，满足控制要求。PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:输入信号输入信号输出信号名称功能编号名称功
16、能编号名称功能编号1SQ滑台I原位X0007SB主轴I点动X0301YV夹紧Y0002SQ滑台I终点X0018SB滑台II进X0312YV松开Y0013SQ滑台II原位X0029SB滑台II退X0323YV滑台I进Y0024SQ滑台II终点X00310SB主轴II点动X0334YV滑台I退Y0035SQ滑台III原位X00411SB滑台III进X0345YV滑台III进Y0046SQ滑台III终点X00512SB滑台III退X0356YV滑台III退Y0057SQ滑台IV原位X00613SB主轴III点动X0367YV上料进Y0068SQ滑台IV终点X00714SB滑台IV进X0378YV上料
17、退Y0079SQ上料器原位X01015SB滑台IV退X0409YV下料进Y01010SQ上料器终点X01116SB主轴IV点动X04110YV下料退Y012PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:11SQ下料器原位X01217SB夹紧X04211YV滑台II进Y01312SQ下料器终点X01318SB松开X04312YV滑台II退Y0141YJ夹紧X01419SB上料器进X04413YV滑台IV进Y0152YJ进料X01520SB上料器退X04514YV滑台IV退Y0163YJ放料X01621SB进料X04615YV放料Y0171SB总停X02122SB放料X04716YV
18、进料Y0202SB启动X02223SB冷却开X0501KMI主轴Y0213SB预停X02324SB冷却停X0512KMII主轴Y0221SA选择开关X0253KMIII主轴Y0235SB滑台I进X0264KMIV主轴Y0246SB滑台I退X0275KM冷却电机Y025PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:组合机床自动工作梯形图程序1PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:组合机床自动工作梯形图程序2PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:组合机床自动工作梯形图程序3PLC在金属切削机床控制中的应用在金属切削机床控制中的应用:组合机床
19、自动工作梯形图程序4PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:刨花由螺旋给料机供给，压力传感器检测刨花量。胶由胶泵抽给，用电磁流量计检测胶流量；刨花和胶要按一定的比率送到拌胶机内搅拌，然后将混料供给下一道工序蒸压成型。拌胶机工作原理示意图(a）工艺流程图 (b）控制原理框图PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:根据控制要求，刨花回路采用比例控制，胶回路采用PI控制，选择开关SA用于随动方式/胶设定方式的转换。PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:PLC连接示意图拌胶机控制系统的输入信号有7个，其中用于启动、停止、随动选择的3个开关为开关量信号，刨花设定、压
20、力传感器、胶设定、流量计信号4个为模拟量信号；输出信号有2个，用于驱动可控硅调速装置及螺旋给料机驱动器，均为模拟信号。根据I/O信号的数量、类型以及控制要求，选择FX2N-16MR主机，4通道模拟量输入模块FX-4AD，2通道模拟量输出模块FX-2DA。这样共有8个开关量输入点，8个开关量输出点，4个模拟量输入通道，2个模拟量输出通道，满足控制要求。PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:输 入 信 号输 出 信 号名 称功 能编 号名 称功 能编 号SB0启动按钮X000O1螺旋给料机驱动器CH11SB1停止按钮X001O2胶泵调速器CH12SA随动转换开关X002HL0模拟量输
21、入正常指示灯Y000U1刨花设定CH1HL1模拟量输出正常指示灯Y001U2压力传感器CH2U3胶设定CH3U4流量计CH4PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:拌胶机控制系统梯形图1PLC在随动控制系统中的应用在随动控制系统中的应用:拌胶机控制系统梯形图2PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:存在的问题存在的问题稍不及时处理就可烧瓦。耗油量大。如果测温元件安装位置不理想，就不能反映合金高温区的真实温度。重型机电设备噪音高，现场环境恶劣，电铃报警效果差。电器元件型号老，接点寿命低。改造措施改造措施轴瓦润滑采用两台泵，一主一备，互主互备。开式齿轮副润滑改用
22、全自动喷雾润滑装置来控制。通过试验，将测温元件埋在轴瓦合金内的恰当位置。一台PLC只独立控制一台球磨机的润滑。本地控制柜上有总管、轴瓦进端与出端的压力数显表，以及温度的数显表，并且有声光报警，不同情况的报警方式不同，中央控制室用一台上位机IPC与现场多台PLC通过RS485相连，对设备的运行工况及参数进行集中监控。用PLC代替继电器控制系统，用高性能的二线制压力变送器代替压力开关，用温度变送器代替温度开关。PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:监控系统的原理图PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑
23、监控系统中的应用:网络接线图PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:端口内容端口内容DIX000允许转车压力DIX0112号泵备用选择X001转备用泵压力X0121号泵启动X002进端轴瓦压力上限X0131号泵停止X003出端轴瓦压力上限X0142号泵启动X004进端轴瓦压力下限X0152号泵停止X005出端轴瓦压力下限X016电铃复位X0061号泵运行选择X017油泵故障X0071号泵备用选择DOY000允许转车X0102号泵运行选择Y001油泵故障报警PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:端口内容端口内容DOY002旋转灯报警DOY013备
24、用Y003电铃报警Y014脱扣连锁Y0041号泵运动指示Y015脱扣连锁Y0051号泵停止指示Y016脱扣连锁Y0061号泵运行Y017备用Y0072号泵运行指示AID0总管压力Y0102号泵停止指示D1进端轴瓦压力Y0112号泵运行D2出端轴瓦压力Y012允许转车指示D3轴瓦温度PLC在球磨机润滑监控系统中的应用在球磨机润滑监控系统中的应用:部分PLC控制程序梯形图PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用立式车床动作流程图PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用控制系统硬件设计控制系统硬件设计立式车床系统PLC外部接线PLC在立式车床控制系统中的应用在立式
25、车床控制系统中的应用:控制系统硬件设计控制系统硬件设计输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号SB1总停与油泵停止按钮X000KM1油泵启动接触器Y000SB2油泵启动按钮X001KM2主轴工作接触器Y001SB3主轴（工作台）停止按钮X002KM3主轴运行接触器Y002SB4主轴（工作台）启动按钮X003KM4主轴Y运行接触器Y003SB5主轴（工作台）点动按钮X004KM5主轴制动接触器Y004SB6主轴（工作台）变速按钮X005KM6垂直刀架快移接触器Y005SB7垂直刀架快移按钮X006KM7垂直刀架进给一速接触器Y006SB8垂直刀架进给停止按钮X007KM8垂直刀架进给二速接触器Y
26、007SB9垂直刀架进给启动按钮X010KM9垂直刀架进给二速接触器Y010SB10侧刀架快移按钮X011KM10垂直刀架向上运动接触器Y011PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统硬件设计控制系统硬件设计输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号SB11侧刀架进给停止按钮X012KM11垂直刀架向下运动接触器Y012SB12侧刀架进给启动按钮X013KM12侧刀架快移接触器Y013SB13横梁上升按钮X014KM13侧刀架进给一速接触器Y014SB14横梁下降按钮X015KM14侧刀架进给二速接触器Y015SQ1主轴变速行程开关X016KM15侧刀架进给二速接触器
27、Y016SQ2垂直刀架左限位行程开关X017KM16侧刀架向上运动接触器Y017SQ3侧刀架上限位行程开关X020KM17侧刀架向下运动接触器Y020SQ4横梁放松行程开关X021KM18横梁向上运动接触器Y021SQ5横梁上限位行程开关X022KM19横梁向下运动接触器Y022SQ6横梁下限位行程开关X023KA1垂直刀架进给离合器Y023PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统硬件设计控制系统硬件设计输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号SA1-1垂直刀架一速转换开关X024KA2垂直刀架垂直运动离合器Y024SA1-2垂直刀架二速转换开关X025KA3垂直刀
28、架水平制动离合器Y025SA2-1垂直刀架向上运动十字开关X026KA4垂直刀架垂直制动离合器Y026SA2-2垂直刀架向下运动十字开关X027KA5垂直刀架水平制动离合器Y027SA2-3垂直刀架向左运动十字开关X030KA6侧刀架进给离合器Y030SA2-4垂直刀架向右运动十字开关X031KA7侧刀架垂直运动离合器Y031SA3-1侧刀架一速转换开关X032KA8侧刀架水平制动离合器Y032SA3-2侧刀架二速转换开关X033KA9侧刀架垂直制动离合器Y033SA4-1侧刀架向上运动十字开关X034KA10侧刀架水平运动离合器Y034SA4-2侧刀架向下运动十字开关X035KA11主轴变速
29、锁杆电磁阀Y035PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统硬件设计控制系统硬件设计输入信号输出信号名称功能编号名称功能编号SA4-3侧刀架向左运动十字开关X036KA12横梁放松电磁阀Y036SA4-4侧刀架向右运动十字开关X037HL1油泵指示Y040SA5垂直刀架制动转换开关X040HL2变速指示Y041SA6侧刀架制动转换开关X041PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计电路工作准备状态主轴（工作台）起动与停止工作台点动工作台变速横梁运动刀架运动PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计立式车床系统PLC控制程序梯形图1PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计立式车床系统PLC控制程序梯形图2立式车床系统PLC控制程序梯形图3PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计立式车床系统PLC控制程序梯形图4PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计立式车床系统PLC控制程序梯形图5PLC在立式车床控制系统中的应用在立式车床控制系统中的应用:控制系统软件设计控制系统软件设计
