1、用用PLC改造继电器控制线路改造继电器控制线路 项目项目4任务任务1：能耗制动的：能耗制动的Y启动控制电路的改造启动控制电路的改造 任务分析任务分析：1、改造规划 保留原有电气控制主电路，所有输入、输出设备不变 2、写出地址表 根据图4-1的控制电路图，列出PLC控制IO口(输入输出)元件地址分配表，设计梯形图及PLC控制IO口(输入输出)接线图，根据梯形图，列出指令表。3、控制要求。1、掌握PLC改造继电器控制线路的方法2、熟悉PLC继电器设备之间的连接方法3、掌握PLC程序的输入及调试方法任务目标：任务目标：任务任务1：能耗制动的：能耗制动的Y启动控制电路的改造启动控制电路的改造 知识准备
2、一知识准备一一、梯形图程序设计方法与步骤一、梯形图程序设计方法与步骤 梯形图程序设计是指用户编写程序的设计过程，即结合被控制对象的控制要求和现场信号，对照PLC的软元件，画出梯形图，进而写出指令表程序的过程。梯形图程序设计有许多种方法，如：继电器电路转换法、经验设计法、逻辑设计法和顺序控制设计法等。如何从这些方法中掌握程序设计的技巧，这不是一件容易的事，它需要编程人员熟练掌握程序设计的方法，在此基础上积累一定的编程经验，程序设计的技巧就自然形成了，现介绍继电器电路转换法，其他方法将在后面陆续介绍。继电器电路转换法 继电器电路转换法就是将继电器电路图转换成与原有功能相同的PLC内部的梯形图。这种
3、等效转换是一种简便快捷的编程方法。其主要优点在于：原继电控制系统经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能；继电器电路图与PLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此根据继电器电路图来设计梯形图简便快捷；另外，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了原有系统的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。缺点是：用转换法设计梯形图的前提是必须有继电器控制电路图，因此，对于没有继电器控制电路图的控制系统，就无法使用这种方法。继电器电路转换法设计的一般步骤继电器电路转换法设计的一般步骤(1)根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，熟悉被控设备的工艺过根据继电器电路图
4、分析和掌握控制系统的工作原理，熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。程和机械的动作情况。(2)确定确定PLC的输入信号和输出信号，画出的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线示意图。的外部接线示意图。继电器电路图中的按钮开关、限位开关、接近开关、控制开关和各种传感器信号继电器电路图中的按钮开关、限位开关、接近开关、控制开关和各种传感器信号等的触点接在等的触点接在PLC的输入端，用的输入端，用PLC的输入继电器替代，用来给的输入继电器替代，用来给PLC提供控制命提供控制命令和反馈信号。交流接触器和电磁阀等执行机构的硬件线圈接在令和反馈信号。交流接触器和电磁阀等执行机构的硬件线圈接在PLC的输
5、出端，的输出端，用用PLC的输出继电器来替代，确定输入继电器和输出继电器的元件号，画出的输出继电器来替代，确定输入继电器和输出继电器的元件号，画出PLC的外部接线图。的外部接线图。(3)确定确定PLC梯形图中的辅助继电器梯形图中的辅助继电器(M)和定时器和定时器(T)和计数器（和计数器（C）的元件号。）的元件号。继电器电路图中的中间继电器、时间继电器和计数器的功能用继电器电路图中的中间继电器、时间继电器和计数器的功能用PLC内部的辅助继内部的辅助继电器电器(M)、定时器、定时器(T)和计数器（和计数器（C）来替代，并确定其对应关系。）来替代，并确定其对应关系。(4)根据上述对应关系画出根据上述
6、对应关系画出PLC的梯形图。的梯形图。前面已建立了继电器电路图中的硬件元件和前面已建立了继电器电路图中的硬件元件和PLC梯形图中的软元件之间的对应关梯形图中的软元件之间的对应关系，现可将继电器电路图转换成对应的系，现可将继电器电路图转换成对应的PLC梯形图。梯形图。(5)根据梯形图编程的基本规则，进一步优化梯形图根据梯形图编程的基本规则，进一步优化梯形图 示范案例示范案例 将图4-2的三相异步电动机正反转控制的继电器电路图转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图。v（1）分析控制系统的工作原理。参考前面的内容。v（2）确定输入/输出信号。v根据三相异步电动机正反转控制的要求，要求按正转按钮SB
7、2电机正转，按反转按钮SB3电机反转，为了防止主电路电源短路，正反转切换时，必须先按下停止按钮SB1后再启动。可得三相异步电动机正反转PLC控制系统的I0端口地址分配表如表4-1所示。v 任务分析：任务分析：v（3）画出外部接线示意图，如图4-3所示。（4）画出直接转换后的梯形图，如图）画出直接转换后的梯形图，如图4-4所示。所示。（5）对直接转换后的梯形图进行优化，如图）对直接转换后的梯形图进行优化，如图4-5所示。所示。v4、设计注意事项v 用继电器电路转换法设计梯形图时应注意以下问题：v(1)应遵守梯形图语言中的语法规定 v 例如在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的
8、右边，但是在梯形图中，线圈和输出类指令(如RST、SET和应用指令等)必须放在梯形图的最右边。v(2)设置中间单元 v 在梯形图中，若多个线圈都受某一触点(或触点的串并联电路)的控制，在梯形图中可设置用该触点(或电路)控制的辅助继电器简化电路，也可用主控指令简化电路。v(3)分离交织在一起的电路 v 在继电器电路中，为了减少使用的器件和少用触点，从而节省硬件成本，各个线圈的控制电路往往互相关联，交织在一起。v设计梯形图时以线圈为单位，分别考虑继电器电路图中每个线圈受到哪些触点和电路的控制，然后画出相应的等效梯形图。v(4)时间继电器瞬动触点的处理 v时间继电器除了有延时动作的触点外，还有在线圈
9、通电或断电时马上动作的瞬动触点。对于有瞬动触点的时间继电器，可以在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器的线圈，用辅助继电器的触点来代替时间继电器的瞬动触点。v(5)断电延时的时间继电器的处理vFX系列PLC没有相同功能的定时器，但是，可以用通电延时的定时器来实现断电延时功能。v(6)常闭触点提供的输入信号的处理 v 设计输入电路时，应尽量采用常开触点，以便梯形图中对应触点的常开常闭类型与继电器电路图中的相同。如果只能使用常闭触点，则梯形图中对应触点的常开常闭类型应与继电器电路图中的相反。v对于热继电器的选用也要注意：对于热继电器的选用也要注意：手动复位还是自动复位，如果是手动复位的可以
10、接在PLC的输出回路，这样可以节约PLC的一个输入点。如果是自动复位的，其常闭触点必须接在PLC的输入端（可以接常开触点或常闭触点），用梯形图来实现电动机的过载保护。例如图4-3中的FR常开触点接在X0端子上，所以，继电器电路图图4-2中的FR常闭触点在梯形图图4-4中对应的是X0的常闭触点；如果将图4-3中的FR常开触点改为常闭触点接在X0端子上，则继电器电路图如图4-2中的FR常闭触点在梯形图图4-4中对应的X0就应为常开触点。因为如果这种热继电器接在PLC的输出回路，电动机停转后，过一段时间因热继电器的热元件冷却，常闭自动恢复闭合而使电动机自动启动运转，可能会造成设备和人身事故。v(7)
11、外部联锁电路的设立 v为了防止控制正反转的两个接触器同时动作，造成三相电源短路，虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁触点（X1与X0、Y1与Y0），但在I/O接线图的输出电路中还必须使用KM1、KM2的常闭触点进行硬件互锁。因为PLC软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响应，且触点的断开时间一般较闭合时间长。例如Y0虽然断开，可能KM1的触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM2的触点可能接通，引起主电路短路，因此必须采用软硬件双重互锁。采用了双重互锁，同时也避免因接触器KM1或KM2的主触点熔焊引起电动机主电路短路。v(8)梯形图电
12、路的优化 v为了减少指令表的指令条数，在串联电路中，单个触点应放在电路块的右边，在并联电路中，单个触点应放在电路块的下面。v(9)尽量减少PLC的输入和输出信号 vPLC的价格与IO点数有关，减少IO信号的点数是降低硬件费用的主要措施。例如某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且与PLC输出端的负载串联(如具有手动复位功能的热继电器的常闭触点等)，可以将它们放在PLC外部的输出回路，仍与相应的外部负载串联。另外，继电器控制系统中某些相对独立且比较简单的部分，可以用继电器电路控制，这样也可以减少PLC的输入和输出点。v(10)外部负载的额定电压 vPLC 的继电器输出模块和双向晶闸管输
13、出模块，一般只能驱动额定电压 AC220V 的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V时，应将线圈换成220V的，或在PLC外部设置中间继电器。二、用二、用PLC改造继电改造继电接触式控制线路的技术要求：接触式控制线路的技术要求：1、对那些已成熟的继电器一接触器控制电路的生产机械，在改用、对那些已成熟的继电器一接触器控制电路的生产机械，在改用PLC控制控制时，只要把原有的控制电路作适当的改动，使之符合时，只要把原有的控制电路作适当的改动，使之符合PLC要求的梯形图。要求的梯形图。2、原来继电器一接触器电路中分开画的交流控制电路和直流执行电路，在、原来继电器一接触器电路中分开画的交流控
14、制电路和直流执行电路，在PLC梯形图中要合二为一。梯形图中要合二为一。3、PLC梯形图中，只有输出继电器可以控制外部电路及负载。梯形图中，只有输出继电器可以控制外部电路及负载。4、每一逻辑行的条件指令、每一逻辑行的条件指令(常闭、常开触点，其数目不限，但是每一个触点常闭、常开触点，其数目不限，但是每一个触点都要占用一个指令字，而指令字越多，需要的都要占用一个指令字，而指令字越多，需要的PLC的内存空间越大。的内存空间越大。5、每一个相同的条件指令可以使用无数次，而不像继电器控制只有有限的、每一个相同的条件指令可以使用无数次，而不像继电器控制只有有限的触点可供使用。触点可供使用。6、接通外部元器
15、件的输出指令的地址号、接通外部元器件的输出指令的地址号(输出继电器输出继电器)，也可以做为条件指，也可以做为条件指令使用。令使用。7、一些简单、独立的控制电路、一些简单、独立的控制电路(如机床中冷却泵电动机的控制电路，可以不如机床中冷却泵电动机的控制电路，可以不进人进人PLC程序控制。程序控制。v8、程序的输入和调试、程序的输入和调试（1）程序输入时，将编程器放在编程状态，了解便携式编程器的使用，依）程序输入时，将编程器放在编程状态，了解便携式编程器的使用，依据设计的浯句表指令逐条输入，完毕后逐条校对。据设计的浯句表指令逐条输入，完毕后逐条校对。（2）把控制电路各个电气元器件的线圈负载去掉，将
16、编程器放置在运行状）把控制电路各个电气元器件的线圈负载去掉，将编程器放置在运行状态，按照设计的流程图的要求进行模拟调试。模拟调试时，观察输出指示灯态，按照设计的流程图的要求进行模拟调试。模拟调试时，观察输出指示灯的点亮顺序是否与流程图要求的动作一致，如果不一致，可以修改程序，直的点亮顺序是否与流程图要求的动作一致，如果不一致，可以修改程序，直到输出指示灯的点亮顺序与流程图要求的动作一致。到输出指示灯的点亮顺序与流程图要求的动作一致。（3）把全部控制电路各个电气元器件的线圈负载接上，将编程器放置在运）把全部控制电路各个电气元器件的线圈负载接上，将编程器放置在运行状态，按照动作要求进行调试，使各种电气元器件的动作符合动作要求的行状态，按照动作要求进行调试，使各种电气元器件的动作符合动作要求的功能。功能。v 总之，应用总之，应用PLC设计控制系统设计控制系统,包括硬件设计和应用包括硬件设计和应用控制软件设计两大部分，其中硬件设计上要求选型设计和控制软件设计两大部分，其中硬件设计上要求选型设计和外围电路的常规设计；应用软件设计则是依据控制要求和外围电路的常规设计；应用软件设计则是依据控制要求和PLC指令系统来进行的。指令系统来进行的。
