课题一: 可编程控制器的概述(一)
【教学目的】:1、什么是可编程序控制器
2、PLC的产生与发展
3、可编程控制器的特点
4、可编程控制器的应用
【教学重点】:什么是可编程序控制器
【教学难点】:可编程控制器的特点
【课型】:新授课
【课时】:2课时
【讲授内容】:
一、什么是可编程序控制器
1、什么是可编程序控制器?
可编程序控制器(Programmable Controller)简称(PLC),是在继电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为以微处理器为核心,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装臵。它具有结构简单、可靠性高、通用性强、易于编程、使用方便等优点。
2、定义:
国际电工委员会(IEC)于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下:
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都应按易于与工业系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计”。
注:近年来,可编程控制器发展很快,几乎每年都推出不少新系列产品,其功能已超出了上述定义的范围。
二、PLC的产生与发展
1、PLC的产生
1969年美国数字设备公司(DEC)根据美国通用汽车公司(GM)的要求研制成第一台可编程序控制器。发展极为迅速。
产生背景:
1)继电控制系统的缺点:通用性和灵活性差、可靠性低。
继电器控制系统体积大、耗电多、可靠性低、接线复杂、不易更改、查找和排除故障困难,对生产工艺变化的适应性差,但简单易懂、价格便宜
2)1968年,美国通用汽车公司(GM公司)为适应汽车型号不断翻新(小批量、多品种、多规格、低成本和高质量),提出要用一种新型的控制装臵取代继电—接触器控制装臵。拟订了十项公开招标的技术要求:
①编程方便,可现场修改程序;
②维修方便,采用插件式结构;
③可靠性高于继电器控制装臵;
④体积小于继电器控制盘;
⑤数据可直接送入管理计算机;
⑥成本可与继电器控制盘竞争;⑦输入可为市电;
⑧输出可为市电,容量要求在 2A 以光上,可直接驱动接触器等;
⑨扩展时原系统改变最少;
⑩用户存储器大于4KB 。
2、可编程序控制器的发展
1)70年代初期:
可编程序控制器仅具有逻辑运算、定时、计数等一些功能,因此称为可编程序逻辑控制器,简称PLC。
2)70年代中期:
70年代后随着电子技术和计算机技术的发展,微处理技术应用,PLC还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。
3)80年代以后:
随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强,可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。
4)近年来PLC发展迅速
具备了计算机功能的一种通用工业控制装臵,成为现代工业自动化的三大技术支柱(PLC技术、机器人、CAD/CAM)之一。
3、PLC的主要生产厂家
欧洲:西门子(Siemens);法国的TE(Telemecanique)公司
美国:A-B(Allen-Bradly)、GE(General Electric)公司
日本:三菱电机(Mitsubishi Electric)、欧姆龙(OMRON)、FUJI
注:日本主要发展中小型PLC,其小型机性能先进,结构紧凑,价格便宜。
三、可编程控制器的特点
PLC是综合继电—接触器控制技术和计算机控制技术而开发的,是以微处理器为核心,集计算机技术、自动控制技术、通信技术于一体的控制装臵,PLC具有其他控制器无法比拟的特点:
1、可靠性高,抗干扰能力强。
PLC是专门为工业环境下应用而设计的,在硬件和软件上都采用了以下可抗干扰措施:
(1)硬件措施
1)屏蔽:对PLC的电源变压器、内部CPU的主要的部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽,防止外界的电磁干扰。
2)滤波:对供电电源及I/O线路采用多中形式的滤波,以消除、抑制高频干扰。
3)隔离: I/O线路采用光电隔离,有效地抑制了外部干扰源的影响;
4)模块化结构:便于系统修复,减少停机时间。
(2)软件措施
1)采用扫描工作方式:减少了外界的干扰;
2)设有故障检测和自诊断程序:能对系统硬件电路等故障实现检测和判断;当由干扰引起故障时,能立即将当前重要信息加以封存,禁止任何不稳定的读写操作,一旦正常后,便可恢复到故障发生前的状态,继续原来的工作。
3)设臵警戒时钟WDT:PLC程序循环执行时间超过WDT规定的时间,预示程序出错,立即进行报警。
4)对程序进行检查和检验。
采取以上的抗干扰措施,一般PLC的平均无故障时间可达几十万小时以上。
2、编程简单,使用方便
PLC编程语言:梯形图、指令语句、功能图。
大多数PLC采用梯形图的编程语言。梯形图与电器控制线路图相似,具有形象、直观、易学的特点。当生产流程需要改变时,可以现场改变程序,使用方便、灵活。同时,PLC编程器的操作和使用也很简单。这也是PLC获得普及和推广的主要原因之一。
许多PLC还针对具体问题,设计了各种专用编程指令及编程方法,进一步简化编程。
3、功能完善、通用性强
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能,而且还具有A/D和D/A转换、数值运算、数据处理、PID控制、通信联网以等许多功能。
PLC产品已系列化、模块化,品种齐全的各种硬件装臵可供用户选用和组成满足各种要求的控制系统。
4、设计安装简单、维护方便
PLC用软件代替了传统电气控制系统的硬件,使得控制柜的设计、安装的接线工作量大为减少。
PLC的用户程序大部分可在实验室进行模拟调试,缩短了应用设计和调试周期。
在维修方面,由于PLC的故障率极低,维修工作量很小;而且PLC具很强的自诊断功能,如果出现故障,可根据PLC上指示或编程器上提供的故障信息,迅速查明原因,维修极为方便。
5、体积小、重量轻、能耗低
由于PLC采用了集成电路,其结构紧凑、体积小、能耗低。
四、可编程控制器的应用
PLC具有体积小、可靠性高、功能强、程序设计方便、通用性强、维护方便等优点,在各个行业中有着广泛的应用,以成为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)。
1、逻辑控制
利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能可实现对机床、自动生产线、电梯等的扩展。
2、位臵控制
较高档次的PLC具有单轴或多轴位臵控制模块,可实现对步进电动机或伺服电动机的速度和加速度的控制,确保运行平滑。
3、过程控制
PLC的模拟量输入输出和PID控制,可构成闭环控制系统,可应用于冶金、化工等行业
4、监控系统
PLC能记忆某些异常情况,并可进行数据采集。操作人员还可利用监控命令进行生产过程的监控,及时调整相关参数。
5、集散控制
PLC与PLC,PLC与上位机之间的联网,可构成工厂自动化网络系统。
课题二: 可编程控制器的概述(二)
【教学目的】:1、掌握可编程控制器的硬件结构
2、了解可编程序控制器的软件组成
【教学重点】:可编程控制器的硬件结构
【教学难点】:理解可编程控制器的硬件结构各部分的作用
【课型】:新授课
【课时】:2课时
【讲授内容】
可编程控制器的组成
可编程控制器由CPU、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、I/O扩展接口、电源和编程器等组成。
一、PLC的硬件结构
PLC是一种工控计算机,与计算机的组成十分相似,但具有更强的与工业过程相连接的接口。其结构框图如下:
(一)CPU
CPU是整个PLC系统的核心,指挥PLC有条不紊地进行各种工作。
1、CPU类型:1)通用微处理器(8080、8086、80286、80386等)
2)单片机(8031、8096等)
3)位片式微处理器(AM2900、AM2901、AM2903等)
小型PLC:单CPU系统。
中、大型PLC:双CPU系统(字处理器、位处理器)
2、CPU的作用:
CPU是PLC系统的核心,其主要作用:
1)接收并存储用户程序和数据。
2)检查、校验用户程序。
对正在输入的用户程序进行检查,发现语法错误立即报警,并停止输入;在程序运行过程中若发现错误,则立即报警或停止程序的执行。
3)接收现场的状态或数据并存储。
将接收到现场输入的数据保存起来,在需要改数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。
4)PLC进入运行后,执行用户程序,存储执行结果,并将执行结果输出。
当PLC进入运行状态, CPU 根据用户程序存放的先后顺序,逐条读取、解释和执行程序,完成用户程序中规定的各种操作,并将程序执行的结果送至输出端口,以驱动可编程控制器的外部负载。
5)诊断电源、PLC内部电路的工作故障。
诊断电源、可编程控制器内部电路的故障,根据故障或错误的类型,通过显示器显示出相应的信息,以提示用户及时排除故障或纠正错误。
(二)存储器
1、存储器为记忆性部件。
2、PLC存储器的分类
PLC的存储器可以分为:系统程序存储器、用户程序存储器、工作数据存储器。
1 )系统程序存储器
存放由可编程控制器生产厂家编写的系统监控程序,并固化在 ROM 内,用户不能直接更改。
2)用户程序存储器
根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。 小型的PLC 的存储容量一般在8K 字节以下。 (三)输入/输出接口单元
输入/输出单元:PLC 与被控对象之间传送输入输出信号的接口部件,输入/输出单元有良好的电隔离和滤波功能。
1、I / O 单元的作用:
1)电平转换功能:由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的,而PLC 内部CPU 的处
理的信息只能是标准电平
2)光电隔离和滤波功能:以提高PLC 的抗干扰能力 3)状态指示:工作状况直观,便于维护 2、开关量输入 / 输出接口 1)开关量输入接口
开关量输入器件:按钮、选择开关、数字拨码开关、行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点
等。
作用:现场的数字(开关)量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。 分类:按可接纳的外部信号电源的类型不同分为直流输入接口单元和交流输入接口单元。如图1、图2、图3所示。
一般单元式PLC 中输入接口单元都使用可编程本机的直流电源供电,不再需要外接电源。 2 )开关量输出接口
开关量输出器件:接触器线圈、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装臵和报警装臵等输出设备。 作用:将PLC 内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。 开关量输出接口类型:
(1) 继电器输出(电磁隔离)
说明:用于交流、直流负载,但接通断开的频率低。
(2) 晶体管输出(光电隔离)
说明:有较高的接通断开频率,用于直流负载。
(3)晶闸管输出(光触发型进行电气隔离) 说明:仅适用于交流负载。
图 1 直流输入接口单元电路
图 2 交 / 直流输入接口单元电路
图 3 交流输入电路
说明:a )输出电路的负载电源由外部提供。
b )负载电流一般不超过2A 。使用中,输出电流额定值与负载性质有关系。
3)输出端子的接线方式
输出端子有两种接线方式:
a) 输出各自独立(无公共点)
b)每4~8个输出点构成一组,公用一个公共点。
注:1)输出公用一个公共点时,同组用同一电压类型和等级,不同组之间可以用不同类型和等的电压。
2)PLC 的输入接口个数和输出接口个数之和称为PLC 的点数。
3、模拟量输入/输出接口 1)模拟量输入接口
作用:将现场的模拟量标准信号转换成PLC 内部处理的的信号。
模拟量输入接口接受标准模拟信号,标准模拟信号可以是电压信号或电流信号。 标准信号:符合国际标准的通用交互用电压电流信号值,如 4 ~ 20mA 的直流电流信号, 1 ~ 10V 的直流电压信号等。
工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的,在送入模拟量接口时一般都需经变送处理才能使用,模拟量输入接口的内部电路框图:
模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行 A/D 转换,再经光电耦合后转换为PLC 能识别数字量信号。
图 4 模拟量输入电路框图
开关量输出电路
PLC 输入/输出接口等效电路图
2)模拟量输出接口
作用:将PLC运算处理后的数字量信号转换模拟量信号输出,以满足生产过程现场连续控制信号的需求。
组成:光电隔离、 D/A 转换和信号驱动等。
其原理框图:
模拟量输出电路框图
模拟量输入输出接口一般安装在专门的模拟量工作单元上。
4、智能输入输出接口
PLC智能控制单元:PID 工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。
智能控制单元大多是独立的工作单元,有单独的 CPU ,有专门的处理能力。在工作中,每个扫描周期智能单元和主机的 CPU 交换一次信息,共同完成控制任务。
从近期的发展来看,不少新型的可编程控制器本身也带有 PID 功能及高速计数器接口,但它们的功能一般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。
(四)通信接口:通过各种通信接口,PLC可与监视器、打印机、PLC或计算机相连,实现数据和信息的交换。
(五)扩展接口:扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连,使PLC的配臵更加灵活。
(六)智能 I/O 接口:闭环控制模板,高速计数模板等。
(七)电源
1、电源一般为单相交流电源(AC100 240V,50/60Hz),也有用直流24V供电的。
2、对电源的稳定
性要求不是太高,允许在额定电源电压值的〒10% ~ 15%范围波动。3、小型PLC,电源与CPU合为一体,中大型PLC,用单独的电源模块。
(八)编程器
1、作用:供用户进行程序的编制,编辑,调试和监视。
2、编程器分类:
1)简易型:只能联机编程,且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符(指令表)后,才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。
2)智能型两类(图形编程器):可以联机,也可以脱机编程,具有 LCD 或 CRT 图形显示功能,可以直接输入梯形图和通过屏幕对话 .
说明:配有相应的编程软件包微机也可作为编程器,如要直接与PLC通信,还应配有通信电缆。(九)其他部件:盒式磁带机,EPROM写入器存储器卡等其他外部设备
二、可编程序控制器的软件组成
1、系统程序
诊断程序、键盘输入处理程序、翻译程序、信息传送程序、监控程序
2、用户程序
用户程序是用户根据设备控制的要求编制的控制程序,相当于继电器控制系统的控制电路。
常见的PLC的编程语言有梯形图,语句表,功能表图。
系统监控程序:
a)、系统运行管理程序(控制PLC的运行,使整个PLC按部就班地工作)
b)、用户指令解释程序(将PLC的编程语言变为机器语言指令)
c)、标准程序模块与系统调用程序(子程序及其调用管理程序等)
课题三: 可编程控制器的基本工作原理
【教学目的】:1、理解可编程控制器的基本工作原理
2、PLC的基本指标及可编程控制器的分类
【教学重点】: 理解可编程控制器的基本工作原理
【教学难点】: 理解可编程控制器的基本工作原理
【课型】:新授课
【课时】:2课时
【讲授内容】
一、PLC的扫描工作方式
1、原因:
1)PLC在运行时需要处理许多操作;
2)PLC的CPU却不能同时执行多个操作,每一时刻只能执行一个操作。
2、解决方法:采用分时操作即扫描的工作方式
由于CPU的运算速度很高,从宏观上而言似乎所有的操作都是及时、迅速地完成的。
3、PLC的一个扫描过程包含五个阶段
1)内部处理:检查CPU等内部硬件是否正常,对监
视定时器复位,其它内部处理。
2)通信服务:与其它智能装臵(编程器、计算机)通
信。如:响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容。
3)输入采样
以扫描方式按顺序采样所有输入端的状
态,并存入输入映象寄存器中。(输入寄存器被刷新)。
4)程序执行
PLC梯形图程序扫描原则:先左后右、先上后下的步序,
逐句扫描。并将结果存入相应的寄存器。
5)输出刷新:输出状态寄存器(Y)中的内容转存到输出
锁存器输出,驱动外部负载。
扫描周期:整个过程扫描一次所需的时间。
扫描周期:与CPU时钟频率、指令类型(扫描速度)、程序长短有关。
扫描周期是PLC一个很重要的指标
一般小型PLC的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。
注:当PLC处于STOP状态时,只完成内部处理和通信服务工作。
当PLC处于RUN状态时,应完成全部五个阶段的工作。
二、PLC扫描工作方式的特点:
1、特点:集中采样、集中输出、循环扫描
1)集中采样:对输入状态的扫描只在输入采样阶段进行。即在程序执行阶段或输出阶段,即使输入端状态发生变化,输入映象寄存器的内容也不会改变,只有到下一个扫描周期的输入处理阶
段才能被读入(响应滞后)。
2)集中输出:在一个扫描周期内,只有在输出处理阶段才将元件映象寄存器中的状态输出,在其它阶段,输出值一直保存在元件映象寄存器中。
注:在用户程序中,如果对输出多次赋值,则仅最后一次是有效的,即应避免双线圈输出。
2、优点:提高系统的抗干扰能力。
集中采样、集中输出的扫描工作方式使PLC在工作的大部分时间与外设隔离,从根本上提高了系统的抗干扰能力,增强了系统的可靠性
3、缺点:响应滞后,降低系统的响应速度。
输入/输出滞后时间又称为系统响应时间。
1)输入模块滞后时间:输入模块RC滤波电路的时间常数,典型值为10ms左右。
2)输出模块滞后时间
继电器型输出:10ms左右;
晶闸管型输出:通电滞后时间约1ms,断电滞时的最大滞后时间10ms;
晶体管型输出:1ms以下。
3)扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个扫描周期。
PLC总的响应延迟时间一般为几十ms。但由于PLC的扫描速度极快,故对一般工业控制而言,此响应上的滞后完全允许。
注:在中、大型PLC中所需处理的I / O点数较多,用户程序较长,还采用分时分批的扫描方式或中断等的工作方式,以缩短循环扫描的周期和提高实时控制。
三、PLC的基本指标:
(一)、输入输出点数
输入输出点数(I/O点数):输入、输出接线端的个数。
OMRON公司生产的CPM1A型I/O比为3:2
三菱的FX2N系列为1:1
(二)、扫描速度
1、执行 1000 步指令所需的时间来衡量,单位为毫秒 / 千步。
2、执行一步指令时间计,单位为微秒 / 步。
(三)、存储器容量
PLC的存储容量一般指用户程序存储器的容量。
通常用“字”或“步”来描述。
OMRON的CPM1A型PLC的存储容量为2048字。
三菱的FX2N系列PLC的存储容量为8K步(可扩至16K步)。
(四)、编程语言
不同厂家生产PLC的编程语言是不同的。
PLC的编程语言:用梯形图( LAD )、指令表( STL )、顺序功能图( SFC )、状态转移图、逻辑功能图、高级语言。
梯形图以其直观、编程容易而成为主要编程语言,梯形图程序可直接输入PLC,无需写出指令表。
手持式编程器进行编程时,要输入指令表语句。
(五)、指令功能
可编程控制器的指令种类越多,则其软件的功能就越强,使用这些指令完成一定的控制目标的就越容易。
四、可编程控制器的类型
(一)、按I/O点数分
小型PLC I/O点数为256点以下的为小型PLC,(其中I/O点数小于64点的为超小型或微型PLC)中型PLC I/O点数为256点以上、2048点以下的为中型PLC
大型PLC I/O点数为2048以上的为大型PLC,(其中I/O点数超过8192点的为超大型PLC)(二)、按结构形式分
整体式PLC 将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内,具有结构紧凑、体积小、价格低等特点。
模块式PLC 将PLC各组成部分分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。
紧凑式PLC 还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。
(三)、按功能分
低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。
中档PLC 具有低档PLC功能外,增加模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能。
高档PLC 具有中档机功能外,增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能。
课题四: FX系列PLC的编程语言
【教学目的】:1、了解PLC的编程语言
2、重点掌握梯形图语言编程规则
【教学重点】:掌握梯形图语言编程规则
【教学难点】:掌握梯形图语言编程规则
【课型】:新授课
【课时】:2课时
【讲授内容】
一、PLC的编程语言
可编程控制器与一般的计算机相类似,在软件方面有系统软件和应用软件之分,只是可编程控制器的系统软件由可编程控制器生产厂家固化在 ROM 中,一般的用户只能在应用软件上进行操作,即通过编程软件来编制用户程序。编程软件是由可编程控制器生产厂家提供的编程语言,至今为止还没有一种能适合各种可编程控制器的通用的编程语言,但是各个可编程控制器发展过程有类似之处,可编程控制器的编程语言即编程工具都大体差不多,一般有如下五种表达方式。
( 一 ) 梯形图( Ladder Diagram )
梯形图是一种以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言,它是从继电器控制电路图演变过来的。梯形图将继电器控制电路图进行简化,同时加进了许多功能强大、使用灵活的指令,将微机的特点结合进去,使编程更加容易,而实现的功能却大大超过传统继电器控制电路图,是目前最普通的一种可编程控制器编程语言。
梯形图及符号的画法应按一定规则,各厂家的符号和规则虽不尽相同,但基本上大同小异,如图 1 所示。
1 .梯形图中只有动合和动断两种触点。各种机型中动合触点和动断触点的图形符号基本相同,但它们的元件编号不相同,随不同机种、不同位臵(输入或输出)而不同。统一标记的触点可以反复使用,次数不限,这点与继电器控制电路中同一触点只能使用一次不同。因为在可编程控制器中每一触点的状态均存入可编程控制器内部的存储单元中,可以反复读写,故可以反复使用。
2 .梯形图中输出继电器(输出变量)表示方法也不同,有圆圈、括弧和椭圆表示,而且它们的编程元件编号也不同,不论哪种产品,输出继电器在程序中只能使用一次。
3 .梯形图最左边是起始母线,每一逻辑行必须从起始母线开始画。梯形图最左边还有结束母线,一般可以将其省略。
4 .梯形图必须按照从左到右、从上到下顺序书写,可编程控制器是按照这个顺序执行程序。
5 .梯形图中触点可以任意的串联或并联,而输出继电器线圈可以并联但不可以串联。
6 .程序结束后应有结束符。
( 二 ) 指令表( Instruction List )
梯形图编程语言优点是直观、简便,但要求用带 CRT 屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号。小型的编程器一般无法满足,而是采用经济便携的编程器(指令编程器)将程序输入到可编程控制器中,这种编程方法使用指令语句(助记符语言),它类似于微机中的汇编语言。
语句是指令语句表编程语言的基本单元,每个控制功能有一个或多个语句组成的程序来执行。每条语句规定可编程控制器中 CPU 如何动作的指令,它是由操作码和操作数组成的。
操作码用助记符表示要执行的功能,操作数(参数)表明操作的地址或一个预先设定的值。欧姆龙、松下、三菱可编程控制器指令语句程序见表 2 。
(三)顺序功能图( Sequential Chart )
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序。它包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为一些小的顺序控制要求连接组合成整体的控制程序。顺序功能图法体现了一种编程思想,在程序的编制中具有很重要的意义。在介绍步进梯形指令时将详细介绍顺序功能图编程法。图 2 所示为顺序功能图。
图 2 顺序功能图
(四)功能块图( Function Block Diagram )
功能图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言,与数字电路中逻辑图一样,它极易表现条件与结果之间的逻辑功能。图 3 所示为先“或”后“与”再输出操作的功能块图。
由图可见,这种编程方法是根据信息流将各种功能块加以组合,是一种逐步发展起来的新式的编程语言,正在受到各种可编程控制器厂家的重视。
图 3 功能块图编程语言图
(五)结构文本( Structure Text )
随着可编程控制器的飞速发展,如果许多高级功能还是用梯形图来表示,会很不方便。为了增强可编程控制器的数字运算、数据处理、图表显示、报表打印等功能,方便用户的使用,许多大中型可编程控制器都配备了 PASCAL 、 BASIC 、 C 等高级编程语言。这种编程方式叫做结构文本。与梯形图相比,结构文本有两个很大优点,其一,是能实现复杂的数学运算,其二,是非常简洁和紧凑。用结构文本编制极其复杂的数学运算程序只占一页纸。结构文本用来编制逻辑运算程序也很容易。
以上编程语言的五种表达式是由国际电工委员会( IEC ) 1994 年 5 月在可编程控制器标准中推荐的。对于一款具体的可编程控制器,生产厂家可在这五种表达方式提供其中的几种编程语言供用户选择。也就是说,并不是所有的可编程控制器都支持全部的五种编程语言。
二、梯形图
可编程控制器的编程语言是可编程控制器应用软件的工具。它以可编程控制器输入口、输出口、机内元件之间的逻辑及数量关系表达系统的控制要求,并存储在机内的存储器中,即所谓的“存储逻辑” PLC 的主要编程语言:梯形图、指令表、顺序功能图、功能块图、结构文本。 梯形图编程语言:在继电器控制线路的基础上简化了符号演变而来(图形编程)。
梯形图具有形象、直观、实用、电气人员容易接受的特点,是目前用得最多的一种PLC 编程语言。 (一)、梯形图
继电器原理图与梯形图中所用图符的对比关系
例4-1:根据下列继电器原理图画出梯形图。
1)常开按钮SB2、SB3接输入继电器X1、X2:
2)常闭SB1接输入继电器X0:
3)线圈KM1、KM2接输出继电器Y0、Y1。
PLC 等效电路为:
梯形图:
1、梯形图最左边是起始母线,最右边还有结束母线(可省略)。
说明:左右母线间不接任何电源,梯形图中没有实际的物理电流。可假想左母线为电源相线,右母线为电源地线,假想的电流只能从左流向右,假想电流是执行用户程序时满足执行条件的形象理解。
2、梯形图中只有常开、常闭两种触点,触点可以串联、并联,输出继电器线圈画在最右端,且只能并联,不能串联。
说明:触点可以反复多次使用。
3、梯形图由多个梯形级构成,每个梯形级有一个或多个支路组成。
4、梯形图按照从左到右、从上到下顺序书写,PLC 按照该顺序执行程序。
5、梯形图以END 结束。 (二)、梯形图编程规则及注意事项 (一)梯形图编程规则 1、按从左到右(串联)、自上而下(并联)的顺序编制。每个继电器线圈为一逻辑行,每个逻辑行起于左母线,经过触点、线圈,止于右母线。
输入端 输出端
(a )继电器原理图 (b )PLC 接线图 (c )梯形图
10SB X =32SB X =21SB X =
注意:(a )左母线与线圈之间一定要有触点。
(b )线圈与右母线之间不能有任何触点。 (c )每个逻辑行最后都必须是继电器线圈。
下图画法均不正确:
2、触点串联块并联时,触点较多的块应放在上面,以减少存储单元。
图(a )的画法不合理(但是允许的),应当改为图(b )的画法。
3、触点并联块串联时,触点较多的块应放在左边,可减少编程语句和节约存储单元。
图(a )不合理,应改为如图(b )所示。
4、触点不能出现在垂直梯形图线上。
图(a )所示的桥式电路应作适当的变换画成图(b )所示。
5、输出线圈不能是输入继电器IR 或特殊继电器SR 。 (二)梯形图编程注意事项
1、避免双线圈输出
如在同一程序中同一元件线圈使用两次或多次,称为双线圈输出。 注意:双线圈输出时,前一次输出无效,只有最后一次输出才有效。
2、输入信号的频率不能太高(高速计数器输入除外)
PLC 输入信号的ON 和OFF 的时间,必须比PLC 的扫描周期长。
例如:考虑输入滤波的响应延迟10ms ,扫描时间10ms,则输入的ON 或OFF 时间至少为20ms 。
(不合理) (合理) (a ) (b )
(a )
(b )
课题五: FX系列PLC的编程元件
【教学目的】:1、理解”软”继电器的概念
2、掌握各种”软”继电器的功能使用时注意事项
【教学重点】: 掌握各种”软”继电器的功能使用时注意事项
【教学难点】: 理解”软”继电器的概念
【课型】:新授课
【课时】:4课时
【讲授内容】
不同厂家、不同系列的PLC,其内部软继电器的功能和编号都不相同,因此在编制程序时,必须熟悉所选用PLC的软继电器的功能和编号。
FX系列PLC软继电器编号由字母和数字组成,其中输入继电器和输出继电器用八进制数字编号,其它软继电器均采用十进制数字编号。
一、数据结构及软元件(继电器)概念
1、数据结构
1)十进制数
2)二进制(在FX系列PLC内部,数据是以二进制(BIN)补码的形式存储,所有的四则运算都使用二进制数)。
3)八进制(输入继电器、输出继电器的地址采用八进制)
4)十六进制、5)BCD码
6)常数K、H
K:十进制常数
H:十六进制常数
2、软元件(编程元件、操作数)
1)软元件概念
PLC内部具有一定功能的器件(输入、输出单元、存储器的存储单元)。
2)分类:位元件、字元件
①位元件
X:输入继电器,用于输入给PLC的物理信号;
Y:输出继电器,从PLC输出的物理信号;
M(辅助继电器)和S(状态继电器):PLC内部的运算标志。
说明:
A、位单元只有ON和OFF两种状态,可用“0”和“1”表示。
B、元件可以通过组合使用,4个位元件为一个单元,通用表示方法是由Kn加起始的软元件号组成,n 为单元数。
例如K2 M0表示M0~M7组成两个位元件组(K2表示2个单元),它是一个8位数据,M0为最低位。
②字元件
数据寄存器D:模拟量检测以及位臵控制等场合存储数据和参数。
字节(BYTE)、字(WORD)、双字(DOUBLE WORD)
二、FX系列PLC的编程元件
(一)输入继电器(X)
作用:用来接受外部输入的开关量信号。
输入端通常外接常开触点或常闭触点。
编号:X000 ~ X007 X010 ~ X017 〃〃〃〃〃〃
说明:1)输入继电器以八进制编号。
FX2系列PLC带扩展时最多可有184点输入继电器(X0 ~ X267)。
2)输入继电器只能输入驱动,不能程序驱动
3)可以有无数的常开触点和常闭触点。
4)输入信号(ON、OFF)至少要维持维持一个扫描周期。
(二)输出继电器(Y)
作用:输出程序运行的结果,驱动执行机构控制外部负载。
编号:Y000 ~ Y007 Y010 ~ Y017〃〃〃〃〃〃
说明:1)输出继电器以八进制编号。
FX2系列PLC带扩展时最多可有184点输入继电器(Y0 ~ Y267)。
2)输入继电器只能程序驱动,不能外部驱动
3)输出模块的硬件继电器只有一个常开触点,梯形图中输出继电器的常开触点和常闭触点可以多次使用。
(三)辅助继电器(M):中间继电器
辅助继电器是用软件实现,是一种内部的状态标志,相当于继电器控制系统中的中间继电器。
说明:1)辅助继电器以十进制编号。
2)辅助继电器只能程序驱动,不能接收外部信号,也不能驱动外部负载。
3)可以有无数的常开触点和常闭触点。
辅助继电器:通用型、掉电保持型和特殊辅助继电器三种。
1、通用型辅助继电器:M0~M499 共500个
特点:通用辅助继电器和输出继电器一样,在PLC电源断开后,其状态将变为OFF。当电源恢复后,除因程序使其变为 ON外,否则它仍保持OFF。
用途:中间继电器(逻辑运算的中间状态存储、信号类型的变换)。
2、掉电保持型辅助继电器:M500~M1023
特点:在PLC电源断开后,保持用辅助继电器具有保持断电前瞬间状态的功能,并在恢复供电后继续断电前的状态。掉电保持是由PLC机内电池支持。
3、特殊辅助继电器:M8000~M8255
特点:特殊辅助继电器是具有某项特定功能的辅助继电器。
分类:触点利用型和线圈驱动型。
1)触点型特殊辅助继电器:其线圈由PLC自动驱动,用户只可以利用其触点。
2)线圈型特殊辅助继电器:由用户驱动线圈,PLC将作出特定动作。
1)运行监视继电器:
M8000 ——当PLC处于RUN时,其线圈一直得电
M8001 ——当PLC处于STOP时,其线圈一直得电
2)初始化继电器:
M8002 ——当PLC开始运行的第一个扫描周期其得电
M8003 ——当PLC开始运行的第一个扫描周期其失电
(对计数器、移位寄存器、状态寄存器等进行初始化)
3)出错指示继电器:
M8004 ——当PLC有错误时,其线圈得电
M8005 ——当PLC锂电池电压下降至规定值时,其线圈得电
M8061 —— PLC硬件出错 D8061(出错代码)
M8064 ——参数出错 D8064
M8065 ——语法出错 D8065
M8066 ——电路出错 D8066
M8067 ——运算出错 D8067
M8068 ——当线圈得电,锁存错误运算结果
4)时钟继电器:
M8011 ——产生周期为10ms脉冲
M8012 ——产生周期为100ms脉冲
M8013 ——产生周期为1s脉冲
M8014 ——产生周期为1min脉冲
5)标志继电器
M8020 ——零标志。当运算结果为0时,其线圈得电。
M8021 ——借位标志。减法运算的结果为负的最大值以下时,其线圈得电。
M8022 ——进位标志。加法运算或移位操作的结果发生进位时,其线圈得电。
6)PLC模式继电器:
M8034 ——禁止全部输出。当M8034线圈被接通时,则PLC的所有输出自动断开。
M8039 ——恒定扫描周期方式。当M8039线圈被接通时,则PLC以恒定的扫描方式运行,恒定扫描周期值由D8039决定
M8031----非保持型继电器、寄存器状态清除
M8032----保持型继电器、寄存器状态清除
M8033----RUN→STOP时,输出保持RUN前状态
M8035----强制运行(RUN)监视
M8036----强制运行(RUN)
M8037----强制停止( STOP )
(四)状态寄存器(S)
作用:用于编制顺序控制程序的状态标志。
1)初始化用:S0S9
这10个状态寄存器作为步进程序中的初始状态用。
2)通用:S10 ~ S127
这118个状态寄存器作为步进程序中的普通状态用。
注:不使用步进指令时,状态寄存器也可当作辅助继电器使用
(五)定时器(T)
作用:相当于时间继电器。
分类:普通定时器、积算定时器
定时器工作原理:当定时器线圈得电时,定时器对相应的时钟脉冲(100ms、10ms、1ms)从0开始计数,当计数值等于设定值时,定时器的触点接通。
定时器组成:初值寄存器(16位)、当前值寄存器(16位)、输出状态的映像寄存器(1位)——元件号T。
t = 0.1〓100 =10s
定时器的设定值可用常数K,也可用数据寄存器D中的参数。K的范围1~32767
注意:若定时器线圈中途断电,则定时器的计数值复位。
1)普通定时器
输入断开或发生断电时,计数器和输出触复位。
100ms定时器:T0 ~ T199,共200个,定时范围:0.1 ~ 3276.7s
10ms定时器:T20 ~ T245,共46个,定时范围:0.01 ~ 327.67s
t = 0.1〓100 =10s
2)积算定时器
输入断开或发生断电时,当前值保持,只有复位接通时,计数器和触点复位。
复位指令:如RST T250
1ms积算定时器: T246 ~ T249,共4个(中断动作),定时范围:0.001 ~ 32.767s 100ms积算定时器:T250 ~ 255,共6个,定时范围:0.1 ~ 3276.7s
思考题:
1.如何实现断电延时?
如:当X0接通时,Y0马上得电;当X0断开时,Y0过20S后断电。
2.当一个定时器的定时时间不够时,怎么办?
如:当X0接通后,Y0过5000S后得电并保持,至到X1接通为止。
3. 如何实现如下图所示周期为50s的脉冲输出?
(六)计数器(C)
计数器:对内部元件X、Y、M、T、C的信号进行记数(记数值达到设定值时计数动作)。
计数器分类:普通计数器、双向计数器、高速计数器
计数器工作原理:计数器从0开始计数,计数端每来一个脉冲计数值加1,当计数值与设定值相等时,计数器触点动作。
计数器的设定值可用常数K,也可用数据寄存器D中的参数。计数值设定范围1 ~ 32767。
注意:RST端一接通,计数器立即复位。
1、普通计数器(计数范围:K1~K32767)
16位通用加法计数器:C0 ~ C15 16位增计数器
16位掉电保持计数器:C16 ~ C31 16位增计数器
2、双向计数器(计数范围:-2147483648~2147483647)
32位通用双向计数器:C200~C219,共20个,
32位掉电保持计数器:C220~C234,共15个。
说明:1)设定值可直接用常数K或间接用数据寄存器D的内容。间接设定时,要用编号紧连在一起的两个数据寄存器。
2)C200~C234计数器的计数方向(加/减计数)由特殊辅助继电器M8200~M8234设定。当M82xx 接通(臵1)时,对应的计数器C2xx为减法计数;当M82xx断开(臵0)时为加法计数。
3、高速计数器:C235 ~ C254 32位增/减计数器
高数计数器工作原理:采用中断方式对特定的输入进行计数(FX0N为X0~X3),与PLC的扫描周期无关。具有掉电保持功能
高速计数器设定值范围:-2147483648 ~ +2147483647
例1:当X12=1时,C235对X0的脉冲进行增(减)计数。
当X11接通时,C235复位。
例2:当X12=1,同时X3=1时,C244对X0的脉冲进行增(减)计数。
当X11=1,C244复位;或X1=1时C244立即复位。
2)单相双输入型:
用M8246、M8247、M8249监视 C246、C247、C249的增/减计数。
例1:当X12=1时,C246对X0的脉冲进行增计数,对X1的脉冲进行减计数。
当X11接通时,C246复位。
例2:当X12=1,同时X3=1时,C249对X0的脉冲进行增计数,对X1的脉冲进行减计数。
当X11=1,C249复位;或X2=1时C249立即复位。
3)双相输入型:
用M8251、
机械转轴上安装的光电编码器在电动机正转或反转时分别输出如下波形,。双相输入型高速计数器可根据A、B相波形的相对相位自动进行增/减计数,即可测得转轴的转向和转数。
计数方式:在A相接通时,若B相由断→通,则计数器作增计数。
在A相接通时,若B相由通→断,则计数器作减计数。
例:
当X12=1时,C254进行增(减)计数。
当X11接通时,C254复位。
七、数据寄存器D:
用来存储PLC进行输入输出处理、模拟量控制、位臵量控制时的数据和参数。
数据寄存器为16位,最高位是符号位。32位数据可用两个数据寄存器存储。
1、通用数据寄存器:D0 ~ D127
通用数据寄存器在PLC由RUN → STOP时,其数据全部清零。
如果将特殊继电器M8033臵1,则PLC由RUN → STOP时,数据可以保持。
2、保持数据寄存器:D128 ~ D255
保持数据寄存器只要不被改写,原有数据就不会丢失,不论电源接通与否,PLC运行与否,都不会改变寄存器的内容。
3、特殊数据寄存器:D8000 ~ D8255
4、文件寄存器:D1000 ~ D2499
八、变址用寄存器:V、Z
是一种特殊用途的数据寄存器相当于微机中的变址寄存器,用于改变元件的编号(变址)。
九、常数:K、H
十进制常数用K表示,如常数123表示为K123
十六进制常数则用H表示,如常数345表示为H159
十、指针:P、I
1、跳转用指针:P 0 ~ P63 共64点
它作为一种标号,用来指定跳转指令或子程序调用指令等分支指令的跳转目标。
2、中断用指针:I00□~I30□共4点
作为中断程序的入口地址标号。
思考题:
1、如何用计数器来实现定时功能?
2、如何用计数器和定时器的配合来实现长延时?
课题六: 三菱FX2N系列PLC指令系统
【教学目的】:1、了解三菱FX2N系列PLC指令系统类型、组成、格式等
2、掌握三菱FX2N系列PLC基本指令的使用
【教学重点】:掌握三菱FX2N系列PLC基本指令的使用
【教学难点】:掌握三菱FX2N系列PLC基本指令的使用
【课型】:新授课
【课时】:6课时
【讲授内容】
指令系统概述
一、指令分类
1)FX系列PLC共有基本指令27条(逻辑控制、顺序控制);
2)FX2N系列PLC有步进指令2条(顺序控制);
3)FX系列PLC有功能指令一百多条。
说明:基本指令在编程器上有对应指令输入键,功能指令在编程器上没有对应的输入键,这些指令必须通过功能键输入,如FUN(01),其中括号内的01表示功能号。
二、指令组成
PLC指令的组成:操作码、操作数
操作码:用助记符表示,用来表明要执行的功能。(如LD表示取、OR表示或等)
操作数:用来表示操作的对象。
操作数一般是由标识符和参数组成。
标识符表示操作数的类别,参数表明操作数的地址或设定一个预制值。
如: LD X000,
LD:指令(操作码)
X000:编程元件(操作数)
X:标识符 0:参数。
▲基本指令系统的功能及应用
例如:
说明:
1)LD(取指令):将常开触点接到母线上,代表一个逻辑行(块)的开始。
2)LDI(取反指令):将常闭触点接到母线上,代表一个逻辑行(块)的开始。
可编程控制器原理及应用课程设计题目 1. 设计抢答器PLC控制系统。控制要求: 1)抢答台A、B、C、D,有指示灯,抢答键。 2)裁判员台,指示灯,复位按键。 3)抢答时,有2S声音报警。 4)用数码管显示抢中的组号。 2设计两台电动机顺序控制PLC系统。 控制要求:两台电动机相互协调运转,M1运转10S,停止5S,M2要求与M1相反,M1停止M2运行,M1运行M2停止,如此反复动作3次,M1和M2均停止。 3.设计交通红绿灯PLC控制系统。控制要求: 1)东西向:绿5S,绿闪3次,黄2S;红10S。 2)南北向:红10S,绿5S,绿闪3次,黄2S。 4设计彩灯顺序控制系统。控制要求: 1)A亮1S,灭1S;B亮1S,灭1S; 2)C亮1S,灭1S;D亮1S,灭1S。 3)A、B、C、D亮1S,灭1S。 4)循环三次。 5.用PLC对自动售汽水机进行控制,工作要求: 1)此售货机可投入1元、2元硬币,投币口为LS1,LS2; 2)当投入的硬币总值大于等于6元时,汽水指示灯L1亮,此时按下汽水按钮SB,则汽水口L2出汽水12秒后自动停止。 3)不找钱,不结余,下一位投币又重新开始。 6.设计电镀生产线PLC控制系统.控制要求: 1)SQ1—SQ4为行车进退限位开关,SQ5—SQ6为上下限为开关。 2)工件提升至SQ5停,行车进至SQ1停,放下工件至SQ6,电镀10S,工件升至SQ5停,滴液5S,行车退至SQ2停,放下工件至SQ6,定时6S,工件升至SQ5停,滴液5S,行车退至SQ3停,放下工件至SQ6,定时6S,工件升至SQ5停,滴液5S,行车退至SQ4停,放下工件至SQ6。 3)完成一次循环。 7.皮带运输机传输系统 有一3台皮带运输机传输系统,分别用电动机M1、M2、M3带动,控制要求如下:按下起动按钮,先起动最末一台皮带机M3,经5S后再依次起动其它皮带机。正常运行时,M3、M2、M1均工作。按下停止按钮时,先停止最前一台皮带机M1,待料送完毕后再依次停止其它皮带机。
电气控制与PLC课程设计总结报告 题目:①设计具有指定功能的全自动洗衣机 ②设计传送带故障停止控制 学生姓名: 系别:电气信息工程系 专业年级: 2008级电气工程及其自动化专业1班 指导教师: 2011年7月 2 日
①设计具有指定功能的全自动洗衣机 一、设计任务与要求 1、设计一台具有指定功能的全自动洗衣机; 2、控制要求 全自动洗衣机有三档水位选择:上、中、下。按下启动按钮,选择水位,进水阀打开,开始进水。水位高度达到该档水位后,该档位传感器被触发使进水阀关闭,停止进水。开始自动进入洗衣程序。 洗衣程序为:(洗衣)电动机正转洗涤6s,暂停,暂停2s后,反转洗涤6s,暂停,暂停2s后,完成一次循环。按此规律循环5次。接着打开排水电磁阀,开始排水。排水一定时间后,开始进入脱水程序(脱水过程中排水电磁阀始终打开)。脱水完毕后,排水电磁阀关闭,接着进水电磁阀打开,档位自动记忆为第一次洗衣时所选择的档位。重复上述洗衣,排水,脱水流程,至结束。 二、方案设计与论证 按下启动按钮后,选择水位,洗衣机开始进水。当到达限定水位(如高水位或中水位),PLC关闭进水阀停止进水,并开始正转,正转洗涤6s后暂停,暂停2s后开始洗涤反转,反洗6s后再暂停2s;如此循环五次。循环满5次后,则开始排水。当水排空时(排水时间结束),开始脱水。脱水10秒后再循环一次。 脱水10s后即完成一次从进水到脱水的大循环过程。2次大循环后程序结束,停机。在PLC工作过程中的任何阶段,按下停止按钮,洗衣机将停止当前所执行的任何程序指令,并恢复至开始状态。此外,还可以加装手动排水按钮,实现功能扩展。 三、电路设计与参数计算 1、I/O分配表
第一章PLC概述 一、可编程控制器的产生及定义 ①1969年美国数字设备公司(DEC)研制出世界第一台可编程控制 器,并成功地应用在美国通用汽车公司(GM)的生产线上。但当时 只能进行逻辑运算,故称为可编程逻辑控制器,简称PLC (programmable logic controller)。 ②70年代后期,随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展,使PLC从开 关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域,真正成为一种电 子计算机工业控制装置,故称为可编程控制器,简称PC(programmable controller)。但由于PC容易与个人计算机(personal computer)相混淆,故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。 ③1985年国际电工委员会(IEC)对PLC的定义如下: 可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统,是专为在工业环境下 的应用而设计的工业控制器,它采用了可以编程序的存储器,用来在 其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作 的指令,并通过数字或模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生 产过程。 ④PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来,所以它在数学处理、顺序控 制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用:(1)逻 辑运算(2)弱电控制强电。 ⑤PLC是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工 业控制装置,已跃居工业自动化三大支柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的首位。 二、可编程控制器的分类及特点 (一)分类 (1)从组成结构形式分 ①一体化整体式PLC ②模块式结构化PLC (2)按I/O点数及内存容量分 ①超小型PLC ②小型PLC ③中型PLC ④大型PLC ⑤超大型PLC (3)按输出形式分 ①继电器输出
安徽工程大学机电学院 《机电设备PLC控制》教学大纲 课程名称:《机电设备PLC控制》 学时数:48 学分数:3 适用专业:电气工程、自动化、电子、计算机及机械制造等相关专业 一、本课程的地位、任务和作用 本课程是机械专业的主要专业课之一,本课程主要是针对可编程控制器进行学习,可编程控制器简称PLC(Programmable Logic Controller),它是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。通过对本课程的学习,能初步对生产过程或设备的PLC控制系统进行开发、设计并了解PLC与PC之间的网络化通讯控制。为学生毕业后从事电子信息工程及工业生产过程自动化打下良好的基础。 本课程的任务是: 1、培养学生掌握可编程控制器的工作原理及其主要参数,掌握可编程控制器的应用范围与应用环境等。 2、培养学生设计、安装、调试、运营、管理以可编程控制器为核心的自动控制系统的能力。 3、培养学生运用可编程控制器改造继电控制系统,提高生产设备可靠性和生产效率的能力。 4、培养学生运用以可编程控制器为核心的自动控制系统的技术标准、技术规范、技术手册等技术资料的能力。 二、本课程的相关课程 先修课程:数字电子、模拟电子、自控原理、微机原理、单片机原理、接口技术等。 三、本课程的基本内容及要求 本课程分为两部分,理论课和实验课。其中理论课可分为PLC基本知识及硬件结构、程序设计基础、指令系统和程序设计四部分。其基本内容及要求如下:
设计题 1、设计三相异步电动机既可点动又可连续运行的电气控制线路。 2、设计三相异步电动机三地控制(即三地均可起动、停止)的电气控制线路。 3、为两台异步电动机设计主电路和控制电路,其要求如下: (1)两台电动机互不影响地独立操作启动与停止; (2)能同时控制两台电动机的停止; (3)当其中任一台电动机发生过载时,两台电动机均停止。 4、设计一个小车运行的控制线路,其要求如下: (1)小车由原位开始前进,到终端后自动停止; (2)在终端停留2分钟后自动返回原位停止; (3)要求在前进或后退途中的任意位置都能停止或起动。 5、试设计一台异步电动机的控制电路。要求: (1)能实现启、停的两地控制; (2)能实现点动调整; (3)能实现单方向的行程保护; (4)要有短路和过载保护。 6、在下图中,要求按下起动按钮后能依次完成下列动作: (1)运动部件A从1到2; (2)接着B从3到4; (3)接着A从2回到1; (4)接着B从4回到3。 试画出电气控制线路图(提示:用四个位置开关,装在原位和终点)。 7、如在上题中完成上述动作后能自动循环工作,试画出电气控制线路图。 8、试在题1图的基础上进一步组成电动机可逆运行的反接制动控制电路。 9、试设计一个控制一台三相异步电动机的控制电路,使其满足下列要求: (1)Y-△降压起动; (2)停机时进行能耗制动; (3)具有必要的保护环节。 10、三台皮带运输机分别由三台电动机M1、M2、M3拖动,如下图所示,为了使皮带
上不堆积被运送的物料,要求电动机按如下顺序起停: (1)起动顺序为:M1→M2→M3; (2)若M1停转,则M2、M3必须同时停转;若M2停转,则M3必须同时停转。 试画出其控制电路。 11、试设计龙门刨床横梁升降机构的电气控制电路,画出电气原理图,并选择所需的元器件。要求横梁能上升和下降,加工工件时横梁必须被夹紧在立柱上。升降电动机的参数为:13kW、380V/660V、27.6A/16A、1330r/min;夹紧电动机的参数为:2.8kW、220V/380V、10.5A/6.1A、1430r/min。其控制要求为: (1) 采用短时工作的点动控制。 (2) 横梁上升:按上升按钮→横梁放松(夹紧电动机反转)→放松完毕→横梁自动上升(升降电动机正转)→到位松开上升按钮→横梁自动夹紧(夹紧电动机正转)→完全夹紧后上升过程结束。 (3) 横梁下降:按下降按钮→横梁放松(夹紧电动机反转)→放松完毕→横梁自动下降(升降电动机反转)→到位松开下降按钮→横梁自动夹紧(夹紧电动机正转)→完全夹紧后下降过程结束。 12、设计一台专用机床的电气自动控制电路,画出电气原理图,并制订电器元件明细表。 进→工进→M1为主运动电动机,功率为4kW,M2为工进电动机,功率为1.5kW,M3为快速移动电动机,功率为0.8kW。 设计要求: (1) 工作台工进至终点或返回原位时,均有限位开关使其在终点停止,并有限位保护。为保证工进定位准确,要求采用制动措施。 (2) 快速电动机要求有点动调整,但在加工时不起作用。
电气控制与PLC 课程设计 题目: 七段码数字钟设计 院系名称:电气工程学院 专业班级: 学生姓名: 学号: 指导教师: 成绩: 指导老师签名: 日期:
目录 1 系统描述即设计要求 (1) 1.1 七段码数字钟设计的目的 (1) 1.2 七段码数字钟设计的设计内容 (1) 1.3 七段码数字钟设计的实现目标 (2) 2 系统方案的论证 (2) 2.1 方案一设计分析 (2) 2.2 方案二设计分析 (3) 2.3 方案三设计分析 (4) 3 系统硬件的设计 (4) 3.1 七段数码管显示原理及共阴极连接 (4) 3.2 I/O分配 (6) 3.3 I/O接线图 (6) 3.4 元器件选型 (7) 3.4.1 PLC选型 (7) 3.4.2 FX2N系列PLC介绍 (7) 3.5 主要元器件的选择 (7) 4 系统软件的设计 (8) 4.1 主流程图 (8) 4.2 梯形图 (9) 5 系统的调试 (16)
5.1 调试前了解PLC实验室操作规程 (16) 5.2 程序调试步骤 (16) 设计心得 (17) 参考文献 (18) 附录: (19)
1 系统描述即设计要求 1.1 七段码数字钟设计的目的 时间对于每个人来说都很重要,可以这样说,数字钟已成为人们日常生活中必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、公司、剧场、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。而且由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还广泛的用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。 除此之外,PLC课程设计也是培养和锻炼我们学完本门课程之后综合应用所学理论知识解决实际生活和生产应用问题的能力,课程设计也是教学过程中的重要环节,它要求学生要认真思考,开发学生的创新能力,从而给学生提供更多自由发挥的空间,而且,在将理论结合实际应用于生活的过程中,我们也许会找到许多种方案,然后我们会结合要解决的问题及所用元件等综合因素考虑,最终选择最优的方案。在这个思考的过程中,锻炼的不仅仅是学生的解决实际问题的能力,更重要的是教会我们可编程控制器应用方面的开发和设计本领,系统的掌握解决实际问题的设计方法。 1.2 七段码数字钟设计的设计内容 电子钟显示的内容通常有月、日、星期、时、分、秒等。本系统只显示时、分、秒,采用七段显示器显示各位数字,显示数值的范围如表1 所示。表格括号中的数字表示显示的数字范围。 表1 电子钟显示内容与数值
《电气控制与微机处理》课程设计 班级 姓名 学号: 指导教师: 日期: 杭州万向职业技术学院应用工程系 2014年12 月1 日
水塔水位控制PLC系统设计 1.控制要求 在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量和控制。水位控制在日常生活中应用也相当广泛,比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。而水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。本文采用PLC进行主控制,在水箱上安装一个自动测水位装置。利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化,把测量到的水位变化转换成相应的电信号,主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理,完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示,使水位保持在适当的位置。 2.控制图 3.动作原理图 4.程序流程图 水塔水位控制系统的PLC控制流程图,根据设计要求控制流程图如下
5.I/O地址表 水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表 6. I/O接线图 水塔水位系统的输入/输出设备这是一个单体控制小系统,没有特殊的控制要求,它有5个开关量,开关量输出触点书有8个,输入、输出触点数共有13个,只需选用一般中小型控制器即可。据此,可以对输入、输出点作出地址分配,水塔水位控制系统的I/O接线图如下:
7.梯形图 根据程序流程图设计的梯形图如下
8.指令表 9.调试运行结果分析 10.总结及改进 11.参考文献 [1] 于殿勇,刘兴义.基于PLC与触摸屏控制的搬运机械于的应用[J].制造业自动化,2009年(8). [2] 王小玲,工业机械手的PLC控制[J].机电工程技术,2004(09). [3] 张铁异,何国金,黄振峰.PLC控制的混合型气动机械手的设计与实现[J].液压与气动,2008(09). [4]唐彬.基于神经网络和支持向量机的光伏最大功率跟踪研究[学位论文 D],广东:汕头大学,2008. [5] 蔡寿将,王培良.步进电机PLC控制系统在吊粒烫色技术中的应用 [J].制造业制动化,2012(3).
1.电动机顺序的控制 要求:按下启动按钮后,电动机M1运转10S, 停止5S, 电动机M2与M1相反,即M1停止时M2运行,M2运行时M1停止,如此循环往复,直至按下停车按钮。 2.喷泉的控制 要求:有A、B、C、三组喷头,启动后:A组先喷5S;然后B、C同时喷,A停;5S后B 停;再5S后C停,而A、B又喷;再2S,C也喷;持续5S后全部停喷。再过3S重复前述过程 3.压力机控制 要求:压力机冲头停在上方原始位置,行程开关SQ1被压下,其常开触点闭合。按下启动按钮,其常开触点通电一次,液压电磁阀YV1接通,冲头下行。当冲头接触工件后压力迅速升高,压力继电器SP压力值达到预定值后,其常开触点闭合。保压5S,接通电磁阀YV2。冲头上升,返回原始位置再压住行程开关SQ1,冲头停止上升,按上述控制要求设计。 4.液压滑台自动循环运动控制 要求:液压滑台循环工作过程为预备、快进、工进、停留和快退五个工步,分别利用1000~1005作为各步的工进继电器,各工步转换条件由外设SB、SQ1、SQ2、SQ3和压力继电器SP提供,对应各步的动作作为驱动电磁阀YV1、YV2和YV3的线圈。 5.* 物料传送系统的控制 在自动物流生产线上,一般通过加工、检侧、包装等工位的传送带来运送加工的工作。 每套传送系统由不同电机控制,为节能运行,没有工件的传送暂不运行,检测到工件则启动传送带,工件到达传送带的尾端,启动下条传送带,如果前条传送带没有工件则停止运行。 动作要求:按启动按钮后加工工位的传送带开始运行,有工件运行到传送带的尾部时传感器动作,启动检测工位的传送带,再传送到尾部时传感器动作,启动包装工位传送带,该传送带启动2S后,前条传送带没有工件则停止运行。传感器检测到工件到位置3S后,若前条传送带没有工件停止运行。 6. 工业自动清洗机的控制 在工业现场有一种自动清洗机,工作时将需要清洗的部件放在小车上,按启动按钮后小车自动进入清洗池指定位置A,首先加入酸性洗料,小车再继续前行到另一位置B,然后返回到位置A,打开排酸阀门将酸性洗料放出,完成一次酸洗后。再加入碱性洗料,清洗过程同酸洗。等碱性洗料完全放出后,小车从位置A回到起始位置,等待下次启动信号。 动作要求:该清洗设备的小车前进后退通过电动机的正反转控制,酸性洗料的碱性洗料通过两个泵分别注入,通过打开电磁阀排放洗料,再这里洗料的注入和放出都通过时间控制,实际的清洗也可以用液位开关控制。 7.升降控制系统 有一个升降控制系统。在自动控制时,要求上升10S,停5S,下降10S,停10S,往复循环10次后停止运行。 8.车库自动门的控制系统 汽车到达车库门前,超声波开关接收到来车的信号,门电动机正传,门上升,当门上升到顶点碰到上限开关时,停止上升,汽车驶入车库后,光电开关发出信号,门电动机反转,门下降,当下降到下限开关后门电动机停止。
一、课程设计目的和任务 设计目的 PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A》理论课程后,进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识,同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力,使课堂上所学理论知识得以在实践中运用,做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点: 1)掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法; 2)加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解; 3)结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程加深对 PLC控制系统的理解与掌握; 4)拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。 设计任务 本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上,基于 M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计,编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件,并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分,并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 喷雾干燥塔背景描述 喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内,干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来,有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业,作为原料或成品加工的设备,该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。 喷雾干燥塔工艺流程简介
梯形图编程规则 梯形图与继电器控制系统的电路图很相似,很容易就可以将继电器控制电路图转化为梯形图,具有直观易懂的优点,很容易被电气人员掌握。因此,梯形图已经成为了国内外技术人员主要的编程语言。 为了便于阅读和理解,与其它语言一样,梯形图语言也有自己的编程规则。首先,梯形图的设计必须满足工艺控制要求,这是梯形图设计的前提条件。此外,在绘制梯形图时,还得遵循以下几个基本规则: 1)“从上到下、从左到右”的顺序绘制。与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行,每个逻辑行始于左母线,终于右母线(可省略,本教材右母线均省略),继电器线圈与右母线直接相连,在继电器线圈右边不能插入其它元素。其应用示例如图所示。 2)串联触点多的电路应尽量放在上部,以减少编程指令。 3 )并联触点多的电路应尽量靠近左母线,以减少编程指令。 4)垂直方向支路上不能有触点,否则会有双向电流经过,形成不能编程的梯形图,应进行重新编排。 触点应前移 X1X3 X4X5X1X3X4 X2 X4X3X1 X5
5)逻辑行之间的关系清晰,互有牵连且逻辑关系不清晰的应进行改进,方便阅读和编程。 梯形图的经验设计法 在PLC 发展的初期,沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序,即在已有的典型梯形图的基础上,根据被控对象对控制的要求,不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图,不断地增加中间编程元件和触点,最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循,设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系,所以有人把这种设计方法称为经验设计法。 经验设计法对于一些比较简单控制系统的程序设计是比较奏效的,可以收到快速、简单的效果。但是, 由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计,所以对设计人员的要求也就比较高,特别是要求设计者有一定的实践经验,对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循,具有很大的试探性和随意性,往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求,所以设计的结果往往不很规范,因人而异。 梯形图经验设计法的具体步骤如下: 1)分析控制要求,并将控制系统分成几个独立的局部。 2)设计主令元件和检测元件,确定输入输出设备,并进行I/O 分配,画I/O 连线图。 3)设计执行元件的控制程序。 4)检查修改和完善程序。 在设计梯形图时,要注意先设计基本梯形图程序,当基本控制要求都满足之后,再增加其它条件。检查调试时,要将梯形图分解成独立功能子程序调试完毕后,再调试全部功能。 实例:用经验设计法设计竞赛抢答器显示系统。假设参赛者分为儿童组、学生组及成人组三组,其中儿童2人,成人2人,学生1人。 1.控制要求 1)主持人按下开始按钮,开始指示灯亮方可抢答,否则违例,桌上指示灯闪烁。 2)要求儿童只需一人按下按钮就抢答成功,对应指示灯亮;成人需两人同时按下按钮抢答才能成功,对应指示灯亮。 3)只要有人抢答成功,其他人抢答无效。 4)抢答开始15s 后无人抢答时响铃,表示抢答时间已过。 5)当一题抢答结束后,主持人按复位按钮,状态恢复,为下次抢答做准备。 O 分配 X1 X3X4 X1X3X1X3 X4
plc课程设计心得体会 本文是关于心得体会的plc课程设计心得体会,感谢您的阅读! plc课程设计心得体会(一) 刚接触课题时并不知道具体怎么操作,也不懂得plc在此电路中有什么作用。经过同组成员的讨论,画出电气图及plc外部接线图时便都晓得了。在接线的过程中,主电路相当的顺利,而plc的连接尤其是加入小的中间继电器,使电路变的有点复杂。老师的讲解,自己的琢磨,plc代替控制电路连到主电路中,plc 没输出。在同学的帮助下才知画的外部接线是常开,实际用的是常闭,所以在接线时我们应该用常开实现,但却接了常闭因此plc没输出。 一切改好之后,电动机没动作。当时真是干着急,在老师的帮助下,原因来自小中间继电器的常开接错了。重新改过之后电动机km无动作,一点点找过之后,确定是连接km的中间继电器接触不良。几次动作之后,电动机终于转了,真是一波几折,成功之后的喜悦可想而知。虽然扩展部分没法动手操作,但大致的方案老师已经审核认可。接下来所做plc的设计,让我进一步对plc的应用及功能做了了解,对gx软件梯形图的应用也变的熟练。自动门的设计主要考虑到当开门和关门时有人突然来到,从而实现自动检测自动开门关门的控制。在设计的过程中,遇到了很多问题,t0时间范围内有人来,t0不重新计时,关门的过程中有人来却不开门,这些在经过一次次测试、认真思考和讨论的过程中得到了解答。 总之一周的课设,让我觉得很累,但从中收获了很多,最终的成功让我觉得累也是值得的。在此,感谢同学们的帮助以及老师在此次实验中的指导。 plc课程设计心得体会(二) 通过合作,我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后,很多同学都没有过深入的交流,在设计的过程中,我们用了分工与合作的方式,每个人互责一定的部分,同时在一定的阶段共同讨论,以解决分工中个人不能解决的问题,在交流中大家积极发言,和提出意见,同时我们还向别的同学请教。在此过程中,每个人都想自己的方案得到实现,积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。 通过此次课设,让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了
《遵守交通规则珍视彼此生命》 PLC交通灯控制教学设计
《遵守交通规则珍视彼此生命》教学设计
教学过程备注 一、复习提问(5分钟) 1.步进编程的思路: 将一个复杂的工作过程分解成若干个工作步骤,简称工步。每个工步都由一个常开触点来控制,对每个工步编写一段小程序,把所有工步结合在一起的过程称为步进编程。 2.工作步骤的组成: 由4部分组成,分别是控制元件、驱动负载、转移条件和转移目标。 如图所示: 3.步进编程指令: STL:步进开始,工步开始,加载步进触点。 SET:置位指令,结束本工步,向目标工步转移。 RET:步进返回,恢复到左母线。 二、任务驱动(6分钟) 刚才我们已经回忆了步进编程的基础知识,下面让我们学以致用,设计一个既有趣又贴近生活的控制程序。 1.提问:“人们开车出行时遇到最让人干着急的事情是什么?” ——堵车 (学生参与,分组讨论) 2.播放道路拥堵的照片播放幻灯片 找学生作答 为本节作铺垫 消除学生上课伊始的紧张感,激发学生的兴趣 播放幻灯片 调动学生的积极性,加深对道路拥堵的认识 S10 S11 Y0 X0 X1一个工步 控制元件驱动负载 转移条件 转移目标
教学过程备注3.提问:“如果繁忙的路上没有了交通灯又会怎样?” ——车祸 (学生相互讨论) 三、任务分析(10分钟) 观看了道路拥堵以及没有交通灯的十字路口的图片,现在让我们放下沉重的心,回到实训室来完成PLC交通灯控制系统的设计。 1.教师演示,重点观察观察交通灯的动作过程及交通灯工作的对应关系。 2.刚才我们观看了交通灯工作过程的模版演示,下面让我们来回答以下两个相关问题。 (1)两组交通灯工作时,有没有相同的状态? (2)整个控制过程可以分成几个工作步骤? 【参考】 (1)东西方向灯的工作状态和南北方向灯的工作状态相同。 (2)整个过程可分为4步,如下图所示: (学生分组讨论,派代表回答)播放幻灯片 让学生意识到交通灯的重要性,引入课题 通过实物刺激,吸引学生注意力,使其逐步进入课程学习中 教师适当引导启发,得出结论 东西方向 南北方向 东西红灯:12s 绿灯:8s 黄灯:4s 南北绿灯:8s 黄灯:4s 红灯:12s
《电器控制与PLC技术》习题集 设计题 1. 画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路 2. 画出三相异步电动机三地控制(即三地均可起动、停止)的电气控制线路
3.为两台异步电动机设计主电路和控制电路,其要求如下: ⑴两台电动机互不影响地独立操作启动与停止; ⑵能同时控制两台电动机的停止; ⑶当其中任一台电动机发生过载时,两台电动机均停止 4.试将以上第3题的控制线路的功能改由PLC控制,画出PLC的I/O端子接线图,并写出梯形图程序
5. 试设计一小车运行的继电接触器控制线路,小车由三相异步电动机拖动,其动作程序如下: ⑴小车由原位开始前进,到终点后自动停止; ⑵在终点停留一段时间后自动返回原位停止; ⑶在前进或后退途中任意位置都能停止或启动
6. 试将以上第5题的控制线路的功能改由PLC控制,画出PLC的I/O端子接线图,并写出 梯形图程序
7. 试设计一台异步电动机的控制电路要求: 1)能实现启、停的两地控制; 2)能实现点动调整; 3)能实现单方向的行程保护; 4)要有短路和过载保护 8. 试设计一个工作台前进——退回的控制线路工作台由电动机M拖动,行程开关SQ1、SQ2分别装在工作台的原位和终点要求: 1)能自动实现前进—后退—停止到原位; 2)工作台前进到达终点后停一下再后退; 3)工作台在前进中可以立即后退到原位;
4)有终端保护 9. 有两台三相异步电动机M1和M2,要求: 1) M1启动后,M2才能启动; 2) M1停止后,M2延时30秒后才能停止; 3) M2能点动调整 试作出PLC输入输出分配接线图,并编写梯形图控制程序
一、课程设计目的和任务 1.1 设计目的 PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A》理论课程后,进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识,同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力,使课堂上所学理论知识得以在实践中运用,做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点: 1)掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法; 2)加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解; 3)结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程加深对 PLC控制系统的理解与掌握; 4)拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。 1.2 设计任务 本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上,基于 M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计,编写喷雾干燥塔控制系统下位机软件,并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分,并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成一套完整的计算机控制系统实践环节体系。 二、控制对象喷雾干燥塔的分析 2.1喷雾干燥塔背景描述 喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内,干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来,有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业,作为原料或成品加工的设备,该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。 2.2 喷雾干燥塔工艺流程简介
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课时教案
教学内容及过程 【本课程在专业培养课程体系中的地位】 【导入新课】 一、与PLC 的初次会面 PLC 是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller )的缩写,是作为传统继电-接触器的替代产品出现的。国际电工委员会(IEC )在其颁布的可编程控制器标准草案中给PLC 做了如下定义:“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境下的应用而设计。它采用可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则设计。”PLC 将传统的继电器控制技术和现代的计算机信息处理技术的优点有机结合起来,成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制设备之一,成为现代工业生产自动化三大支柱(PLC 、CAD/CAM 、机器人)之一。 PPT 演示讲解 巡回指导 练习巩固 讨论交流 讲练穿插 工业控制器
二、从传统电气控制到PLC 电气控制,是一个内容十分广泛的概念,电路的通断、电动阀门的开关、电动机的启动与调速等,都属于电气控制的范畴。传统的继电接触器控制系统具有结构简单、价格低廉、容易操作、技术难度较小等优点,被长期广泛地使用在工业控制的各种领域中。 下面分别用继电器控制元件和PLC设计了一个卷扬机的正反转控制电路。通过对控制原理的分析,认识什么是PLC?图1-3为卷扬机正反转仿真图。仿真动作见课件。 图1-3 卷扬机正反转运行控制仿真图 主电路图控制电路图 图1-4 卷扬机正反转继电器控制系统图这种传统的继电器接触器控制方式控制逻辑清晰,采用机电合一的组合方式便于普通机类或电类技术人员维修,但由于使用的电气元件体积大、触点多、故障率大,因此,运行的可靠性较低。
PLC控制技术练习题 1、什么是可编程控制器?它的特点是什么? 2、可编程控制器主要应用在哪些领域? 3、可编程控制器的发展方向是什么? 4、PLC由哪几部分组成?各有什么作用? 5、PLC开关量输出接口按输出开关器件的种类不同,有几种形式? 6、可编程控制器常用哪几种存储器?各有什么特点? 7、可编程控制器常用哪几种编程器?各有什么特点? 8、PLC按I/O点数和结构形式可分为几类?各有何特点? 9、PLC控制系统与传统的继电器控制系统有何区别? 10、简述PLC的扫描工作过程。 11、简述FX系列可编程控制器型号的意义。 12、可编程控制器的技术性能指标有哪些? 13、为什么PLC中软继电器的触点可无数次使用? 14、FX2N有哪几种编程器件?它们的作用是什么? 15、FX2N的高速计数器有哪几种类型?简述其工作原理。 16、可编程控制器有几种常用的编程语言? 17、可编程控制器梯形图编程规则的主要内容是什么? 18、请写出以下指令表对应的梯形图。 0 LD X0 8 LD X6 1 AND X1 9 OR X7 2 ANI X2 10 ANB 3 OR X3 11 OUT Y3 4 OUT Y1 12 LD X11 5 OUT Y2 13 OUT Y4 6 LD X4 14 AND X12 7 OR X5 15 OUT Y5 16 END
19、根据给出语句表程序画出对应的梯形图。 20、根据图写出语句表程序。 0 LD X0 1 MPS 2 AND X1 3 MPS
4 AND X2 5 OUT Y0 6 MPP 7 AND X3 8 OUT Y1 9 MRD 10 AND X4 11 AND X5 12 OUT Y2 13 MPP 14 AND X6 15 OUT Y3 21、使用MC和MCR指令有哪些注意事项。根据图2写出语句表程序。 0 LD X0 1 MC N0 M100 4 LD X1 5 OUT Y0 6 LD X2 7 MC N1 M101 10 LD X3 11 OUT Y1 12 MCR N1 14 MCR N0 题20图题21图22、根据图3写出语句表程序。
注: 1.此表由指导教师填写,经系、教研室审批,指导教师、学生签字后生效; 2.此表1式3份,学生、指导教师、教研室各1份。
摘要 PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置,它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行运算逻辑、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械和生产过程。此次课程设计利用一个开关来实现不同的控制组合,通过这个开关分别控制房间内三盏灯的打开与关闭,及它们之间的不同组合。关键字:PLC、顺序功能图、梯形图、外部接线图
目录 摘要....................................I 1、PLC的简介.. (1) 1.1 PLC的基本概念 (1) 1.2 PLC的功能 (1) 1.3 PLC 基本组成 (2) 2、设计内容和设计方案 (3) 2.1课程设计的内容和任务 (3) 2.2 课程设计的目的 (4) 2.2.1 PLC控制系统设计的基本原则 (4) 2.2.2 PLC控制系统设计的基本内容 (4) 2.2.3 PLC控制系统设计的一般步骤 (5) 2.3 设计方案 (5) 3、硬件电路设计 (6) 3.1 外部接线图 (6) 3.2 系统流程图的设计 (7) 3.3 顺序功能图 (8) 3.4 梯形图 (8) 4、程序调试 (9) 4.1 调试步骤 (9) 4.2 调试运行的显示 (9) 5、结束语 (12) 参考文献 (13) 致谢 (14) 附录1 指令表 (15) 附录2时序图 (16)
1、PLC简介 1.1PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,所以将可编程控制器简称PLC。 1.2 PLC的特点及功能 (1)PLC的主要特点 1、高可靠性 (1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。 (2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms. (3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。 (4)采用性能优良的开关电源。 (5)对采用的器件进行严格的筛选。 (6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大。 (7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 2、丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的工业现场信号,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备。另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块,等等。 3、采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC 以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O 等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
授课计划 授课时数:2 授课教师: 授课时间: 课题:第一章常用低压电器 教学目的:了解低压电器的分类,熟悉各个低压电器的图形符号,掌握常用低压开关的电气符号和文字符号 教学重点:掌握常用低压开关的电气符号和文字符号 教学难点:正确地画出各低压开关的符号 教学类型:一体化 教学方法: 情景模拟法 教学过程: 引入新课:小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近,那么什么是高压电呢?相对的有没有低压电呢?我们生活中的用电是高压还是低压?通常我们是怎么区分高低压的呢?讲授新课: [一] 引入新课 小时候总听父母交代出去玩耍时切记不可到高压线附近,那么什么是 高压电呢?相对的有没有低压电呢?我们生活中的用电是高压还是低压?通常我们是怎么区分高低压的呢?今天我们要学习的就是低压电。 [二]讲授新课 一、概述 电器对电能的生产、输送、分配和使用起控制、调节、检测、转换及保护作用,是所有电工器械的简称。我国现行标准将工作在交流50Hz、额定电压在1200V 以下和直流额定电压1500V及以下电路中的电器称为低压电器。 二、低压电器的分类 1、按用途分:在电路中所处的地位和作用可分为控制电器和配电电器两大类。 2、按动作方式分:自动切换电器和非自动切换电器两大类。
3、按有无触点分:有触点和无触点电器两大类。 4、按工作原理分:电磁式电器和非电量控制电器 三、低压电器的型号表示法: 四、低压电器的主要技术数据 在使用电器元件时,必须按照产品说明书中规定的技术条件选用。主要技术指标 有: 1、额定电流:在规定条件下,保证开关器正常工作时的电流值 、额定电压:在规定条件下,保证电器正常工作的电压值2. 3、绝缘强度:指电器元件的触头处于分段状态时,动静触头之间耐受的电压值 4、耐潮湿性:指保证电器可靠工作的允许环境潮湿条件。 5、极限允许温升:电器的到点不见通过电流时将引起发热和温升。 6、操作频率及通电持续率:开关电器没小时内可能实现的最高操作循环次数成 为操作频率。通电持续率是电器工作于断续周期工作制时负载时间工作周期之比, 通常一百分数表示。 7、机械寿命和电气寿命:前者是机械开关器在需要修理或更换机械零件前所能 承受的无载操作次数。后者是机械开关电器无需修理或更换零件的负载操作次数 成为电气寿命。 五、选择低压电器的注意事项 1、控制对象及其工作环境 2、明确控制对象的额定电压、额定功率、操作特性、启动电流几工作方式等相 关技术数据。 3、了解备选电器的正常工作条件。 4、了解备选电器的主要技术性能。 本课小结:今天需要大家重点掌握的内容有低压电器的主要技术数据,重点讲 的元件图形符号。 作业布置:P39 1、2题 板书设计: 、低压电器的定低压电器的主要技概教学反思数、选 择低压电器的、低压电器的分授课时:2 授课教: 授课时意事 课题:1.3 接触器 教学目的:通过本次课的学习,学生了解接触器的结构、工作原理、熟悉其选 用及使用方法
PLC课程设计题目 1锅炉车间输煤机组控制系统设计 2十字路口带倒计时显示交通信号灯的PLC控制 3 狭窄隧道汽车双向行的PLC控制 4 自动售货机PLC控制 5 病床紧急呼叫系统PLC控制 6 PLC在组合机床控制中的应用 7 停车场车位PLC控制 8 6组抢答器控制 9 工件传送机械手的PLC控制 10 工作台自动往返循环控制 11 四层简易电梯的PLC控制 12 锯齿波发生器?? 13 全自动洗衣机PLC控制 14 自动传送系统的PLC控制 15 根据压力上下限变化对4台水泵进行恒压供水控制 16 自动门控制装置 17基于计算机链接通信的十字路口交通灯监控
选题一、锅炉车间输煤机组控制系统设计 1.输煤机组控制系统示意图 图1 输煤机组控制系统示意图 表1 输煤机组控制信号说明 输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1~M6和一台磁选料器YA组成。SA1为手动/自动转换开关,SB1和SB2为自动开车/停车按钮,SB3为事故紧急停车按钮,SB4~SB9为6个控制按钮,手动时单机操作使用。HA为开车/停车时讯响器,提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。HL1~HL6为Ml~M6电动机运行指示,HL7为手动运行指示,HL8为紧急停车指示,HL9为系统运行正常指示,HL10为系统故障指示。 2.输煤机组控制要求 (1) 手动开车/停车功能SA1手柄指向左45°时,接点SA1-1接通,通过SB4~SB9控制按钮,对输煤机组单台设备独立调试与维护使用,任何一台单机开车/停车时都有音响提示,保证检修和调试时
人身和设备安全。 (2) 自动开车/停车功能SA1手柄指向右45°时,接点SA1-2接通,输煤机组自动运行。 1) 正常开车按下自动开车按钮SB1,音响提示5s后,回收电动机M6起动运行并点亮HL6指示灯;10s后,2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮HL5指示灯;10s后,提升电动机M4起动运行并点亮HL4指示灯;10s后,破碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯;10s后,1#送煤电动机M2起动运行并点亮HL2指示灯;10s后,给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮HL1指示灯;10s后,点亮HL9系统正常运行指示灯,输煤机组正常运行。 2) 正常停车按下自动开车按钮SB2,音响提示5s后,给料器电动机M1和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯,同时,熄灭HL9系统正常运行指示灯;10s后,1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯;10s后,破碎电动机M3停车并熄灭HL3指示灯;10s后,提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯;10s后,2#送煤电动机M5电动机停车并熄灭HL5指示灯;10s后,回收电动机M6停车并熄灭HL6指示灯;输煤机组全部正常停车。 3) 过载保护输煤机组有三相异步电动机M1~M6和磁选料器YA的过载保护装置热继电器,如果电动机、磁选料器在输煤生产中,发生过载故障需立即全线停车并发出报警指示。系统故障指示灯HL10点亮,HA电铃断续报警20s,HL10一直点亮直到事故处理完毕,继续正常开车,恢复生产。 4) 紧急停车输煤机组正常生产过程中,可能会突发各种事件,因此需要设置紧急停车按钮,实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同,当按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时,输煤机组立即全线停车,HA警报声持续10s停止,紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕,回复正常生产。 5) 系统正常运行指示输煤机组中,拖动电动机M1~M6和磁选料器YA按照程序全部正常起动运行后,HL9指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常起动运行,则视为故障,系统故障指示灯HL10点亮,输煤机组停车。 (3) 相关参数 1) M1~M6及磁选料器YA功率如图1中所示。 2) 指示灯HL:0.25W,DC24V。 3) 电铃HA:8W,AC220V。