PLC控制系统的设计、装配与维护.ppt

1、电气控制与电气控制与PLC应用技术应用技术电子教案电子教案主主 编编 伍金浩伍金浩 曾庆乐曾庆乐中等职业教育机电技术应用专业规划教材中等职业教育机电技术应用专业规划教材丛书主编丛书主编 李乃夫李乃夫第第6章章PLC控制系统的设计、控制系统的设计、装配与维护装配与维护需要根据PLC的特点时行系统设计。PLC与继电器控制系统也存在本质区别.硬件设计与软件设计可分开进行是PLC的一大特点。6.1 PLC控制系统的一般设控制系统的一般设计方法与步骤计方法与步骤在 PLC 控制系统的设计中应遵循如下基本设计原则 实现设备、生产机械、生产工艺的全部动作；满足设备、生产机械对产品的加工质量以及生产效率的要求

2、；确保系统安全、稳定、可靠地工作；尽可能地简化控制系统的结构，降低生产、制造成本；充分提高自动化程度，减轻劳动强度；改善操作性能，便于维修。6.1.2 选用选用PLC控制系统的依据控制系统的依据被控对象处于较差的工业环境，而对于工作过程的可靠性、安全性要求又较高，继电器接触器控制不能满足要求时。被控对象的工艺流程和加工的产品类型经常变化，需要经常改变控制电路结构和修改参数，而继电器接触器控制难以实现时。控制系统所需的I/O点数较多，而控制要求复杂，继电器接触器控制需要用大量的中间继电器、时间继电器等元件时。需要与其它设备实现通信或进行联网时。6.1.3 PLC控制系统控制系统设计的基本步骤设计

3、的基本步骤分析工艺过程的特点、控制要求 确定输入输出设备 PLC的选择电源模块选择 1分析工艺过程的特点、控制要求详细分析被控对象、控制过程和要求,工艺流程并列出了所有的功能和指标要求后，PLC与继电器控制系统和工业控制系统进行比较，加以选择。2.确定输入输出设备根据控制要求确定系统的总体配置要求选用合适用户输入、输出设备。输入设备有按钮、行程开关、选择开关、传感器等.输出设备有接触器、电磁阀、指示灯等。3PLC的选择输入输出（I/O）点数的估算存储器容量的估算 功能的选择 根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。按数字量I/O点数的1015倍，加上

4、模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。4电源模块选择电源模块的额定输出电流应大于CPU模块、I/O模块及专用模块等消耗电流的总和 6.1.4 程序设计程序设计 PLC 程序设计步骤与内容主要有以下几点：对于复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，这一步可以省去。设计梯形图。这是程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计实践经验。根据梯形图编写指令。用计

5、算机或编程器将程序键入到用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。编制技术文件。6.2 PLC控制系统设计举例控制系统设计举例生产工艺要求：当起动控制SB1按下时，泵1，泵2通电运行，由泵1将冷却液从循环槽打入冷却槽，经沉淀槽再由泵2打入循环槽，运行15分钟后，泵1和泵2停止工作。在泵1、泵2运行期间，当沉淀槽液面达到高液面时，液位传感器S1通，此时，泵1停，泵2继续运行；在泵1、泵2运行期间，当沉淀槽液面达到低液面时，液位传感器S2通，此时，泵2停，泵1继续运行；当按下停止按钮SB2时，泵1、泵2停（1）控制任务评估 输入点有SB1、SB2、S1、S2输

6、出点有KM1和KM2。I/O总点数为6点。控制工艺不是太复杂，但此类生产工艺需经常变动，并要求控制系统有扩展功能。为避免损失，对系统的可靠性、抗干扰能力较高。经综合分析，采用PLC控制系统。(2)PLC机型选择控制系统开关量输入共有4个，分别为起动按钮SB1、停车按钮SB2、液面传感器S1、液面传感器S2电压全部为交流220V开关量输出共有2个，分别为泵1接触器KM1和泵2接触器KM2。所需的驱动功率不大，不用考虑输出功率的扩展。不存在模拟输入、输出，不需要模拟量输入、输出模块。（3）系统设计 硬件设计 I/O分配表 输入输出输入继电器作用输出继电器控制对象X000SB1，起动按钮Y000泵1

7、X001SB2，停止按钮Y001泵2X002S1，高液面传感器X003S2，低液面传感器系统设计软件设计 梯形图 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液位 系统设计X000动合触点闭合 Y000，Y001得电泵1、泵2开始运行。同时辅助继电器M1线圈得电，T0定时器开始计时 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液位 系统设计分断分断分断分断失电失电失电到达预定的15分钟时，T0的动断触点断开Y000与Y001线圈失电，泵1和泵2停转。串联在辅助继电器M1回路的T0动断触点断开，使M1失电而打开自锁为下次操作做准备。起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液

8、位 系统设计分断失电达到高液面 液面传感器S1的动合触点X002分断，泵1停止工作。同时X002的动合触点闭合，上升沿脉冲指令使M2产生一脉冲，定时器T1开始定时工作 起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液位 系统设计分断失电1分钟后，T1的动断触点分断，泵2停车。起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液位 系统设计起动按钮SB1 到达15分钟 高液面高液面1分钟低液位 分断失电失电分断分断失电当沉淀槽的液位下降到低液位时，S2的动合触点X003由通变断，使泵2停同时X003的动断触点闭合，使M4产生一脉冲，T2延时1分钟使泵1断电停车。在延时期间，即使液面上升，泵1

9、仍然工作，直到1分钟时间到才停止。失电外部接线图 6.3 PLC的安装与配线的安装与配线6.3.1 PLC对工作环境的要求对工作环境的要求1工作环境温度要求在055C，避免阳光直接照射，注意PLC周围的通风和散热条件要足够2相对湿度一般要求在35%85%，因此不能安装在容易有凝露及雨淋的场所3应避免强烈、频繁的振动，若无法避免，则应采取减振措施4避免有过量粉尘、油烟或易燃、腐蚀性气体的场所5应远离强干扰源（如高频设备、大型动力设备等）6不能与高压设备安装在同一控制柜内。6.3.2 PLC 系统的配线系统的配线 PLC 系统的配线主要包括电源接线、接地、I/O 接线及对扩展单元接线等。1电源接线

10、 应注意不同系列、型号、规格的PLC 的电源类型和接线方法。FX系列 PLC使用直流 24V、交流100V120V或200V240V的工业电源。使用直径为0.2cm的双绞线作为电源线。FX系列PLC必须在所有外部设备通电后才能开始工作 2接地 PLC 的接地线应为专用接地线，其直径应在2mm以上。接地电阻应小于 100。PLC 的接地线不能和其他设备共用，特别是不要与电动机、变压器等动力。设备共通接地 PLC 的各单元的接地线相连。3I/O端接线(1)输入端接线 输入开关可以是各种有触点的机械开关，或无触点的电子开关。主要有汇点式和分组式两种接线方式。(a)汇点式(b)分组式 3I/O端接线输

11、入端子接线应注意以下几点：输入线尽可能远离输出线、高压线及电机等干扰源。切勿将外接电源加到交流型 PLC 的内藏式直流电源的输出端子上。切勿将用于输入的电源并联在一起，更不可将这些电源并联到其他电源上。3I/O端接线(2)输出端接线 分为独立输出和公共输出两种，公共式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；独立式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。(a)公共式输出(b)独立式输出4.扩展单元接线。若一台 PLC 的输入输出点数不够时，PLC的基本单元与其他扩展单元连接起来使用。具体配置视不同的机型而定，当要进行扩展配

12、置时，请参阅有关的用户手册。6.4 PLC的维护与检修的维护与检修6.4.1 维护检查维护检查 PLC的主要构成元器件是以半导体器件为主体，考虑到环境的影响，随着使用时间的增长，元器件总是要老化的。因此定期检修与做好日常维护是非常必要的。一般每半年应对PLC进行一次全面检查。检修项目检修内容判断标准供电电源测量电压波动范围是否在标准范围内。波动范围：85 110 供电电压外部环境温度 0 55；湿度 3585以下，不结露积尘情况不积尘、无异物I/O端电源测电压变化是否在标准范围内安装状态各单元是否可靠，固定电缆的连接器是否完全插紧，外部配线的螺钉是否松动表表6.2 PLC的检修内容和标准的检修

13、内容和标准 6.4.2 故障检修故障检修PLC有很强的自诊断能力，当PLC自身故障或外围设备故障，都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮灭来诊断。6.4.2 故障检修故障检修主要包括以下几方面的检修：1.总体检查 根据总体检查流程图找出故障点的大方向，逐渐细化，以找出具体故障2.电源故障检查 电源灯不亮需对供电系统进行检查。3.运行故障检查 电源正常，运行指示灯不亮，说明系统已因某种异常而终止了正常运行，需进行检查。6.4.2 故障检修故障检修4.输入输出故障检查 输入输出是PLC与外部设备进行信息交流的通道，其是否正常工作，除了和输入输出单元有关外，还与联接配线，接线端子，保险管等元件状态有关5.外部环境的检查 影响PLC工作的环境因素主要有温度、湿度、噪音与粉尘，以及腐蚀性酸碱等。