plc经典基础教程第8章.docx
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plc经典基础教程第8章
第8章综合实例
一、PLC控制系统设计方法
1.PLC控制系统设计的基本原则
在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:
1)最大限度地满足控制要求
2)保证系统的安全可靠
3)力求简单、经济,使用与维护方便
4)适应发展的需要
2.PLC控制系统设计的步骤和内容
PLC控制系统是由用户输入设备、PLC及输出设备连接而成,PLC控制系统设计的一般步骤如图1所示。
图1PLC控制系统设计步骤的流程图
设计的内容包括以下几个方面:
1)分析被控对象并提出控制要求
2)确定输入/输出设备
3)选择合适的PLC类型
4)分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
5)程序设计
6)硬件实施
7)联机调试
8)整理和编写技术文件
二、三菱FX2N系列PLC控制系统实现电机的多段速度运行
1.控制要求
用PLC和变频器控制交流电动机工作,实现交流电动机的多段速度运行,交流电动机运行转速变化如图2所示。
1)根据交流电动机运行转速变化的情况,实现控制系统的单周期自动运行方式。
要求按下起动按钮,交流电动机以n1起动,按照运行时间自行切换转速,直至n5结束;在运行的任何时刻,都可以通过按下停止按钮使电机减速停止。
各档速度、加速度及运行时间见表1。
2)利用“单速运行(调整)/自动运行”选择开关,可以实现单独选择任一档速度保持恒定运行;按下起动按钮起动恒速运行,按下停止按钮,恒速运行停止,旋转方向都为正转。
3)为了检修或调整方便,系统设有“点进”和“点退”功能。
选择开关位于“单速运行(调整)”档,电机选用n1转速运行。
图2电动机速度变化曲线
表1电机运行参数
各段速度
n1
n2
n3
n4
n5
变化情况(r/min)
600
900
1800
-2700
300
加速度(s)
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
减速度(s)
1
1
1
1
1
运行时间Ti(s)
4
3
5
4
5
2.PLC及变频器的选型
根据对控制要求的分析,这个控制系统的输入有控制系统起动按钮、控制系统停止按钮、点进按钮、点退按钮、五段速度设置开关及“单速运行(调整)/自动运行”的功能选择开关共10个输入点;输出有电机正转选择、电机反转选择及多段速度选择(3个点)共5个点。
选择型号为FX2N-32MR的PLC,该模块采用交流220V供电,I/O点数各为16点,可满足控制要求,且留有一定的裕量,PLC的I/O地址分配见表2。
变频器选用三菱小型变频器FR-S540-0.75kW-CH(R),多段速度设定情况见表3。
由于系统要求实现电机的正、反转控制及多段速度控制,因此需要将变频器正、反转输入端及多段速度控制端分别与PLC各输出点相连就可以实现各种速度的控制。
表2PLC的I/O地址分配表
表3多段速度设定
速度
端子输入
设定频率
(Hz)
STR
STF
RH
RM
RL
1速
0
1
0
0
1
10
2速
0
1
0
1
0
15
3速
0
1
1
0
0
30
4速
1
0
0
1
1
45
5速
0
1
1
0
1
5
3.控制系统外部接线图
控制系统外部接线如图3所示:
图3控制系统外部接线图
4.控制系统的逻辑实现
用PLC控制变频电动机负载工作的运行方式包括自动操作、手动操作两个部分。
整个PLC控制程序如图4所示。
图4电机的多段速度运行梯形图
三、三菱FX2N系列PLC控制系统实现步进电机的控制
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。
一般电动机是连续旋转的,而步进电机的转动是一步一步进行的。
每输入一个脉冲电信号,步进电机就转动一个固定的角度。
通过改变脉冲频率和数量,即可实现调速和控制转动的角位移大小,具有较高的定位精度。
利用PLC和步进驱动器可以控制步进电机的工作,实现步进电机的位置控制。
1.控制要求
位置控制系统的控制要求如下:
在某控制系统中,要求对某种成圈的线材按固定的长度裁开。
裁开的长度由上位机的组态软件设定(0~99mm),切刀时间为1s,滚轴的周长是50mm,滚轴安装在步进电机上。
要求可以从外部按钮起动或停止,也可以从上位机组态软件上起动和停止。
2.控制元件的选型
1)步进电机及步进驱动器的选择
选择42BYG004永磁感应子式步进电机,步距角为1.8°,选择SH2034D步进电机驱动器,设置为5细分。
因此电机每转一周,PLC要发出1000个脉冲,每个脉冲线材走0.05mm。
2)PLC与组态软件的选择
必须选用晶体管输出的PLC,可以选择FX2N-16MT。
PLC的I/0地址分配如表4所示。
对于组态软件,选择北京昆仑通态的MCGS软件。
3.控制系统外部接线图
控制系统外部接线如图5所示:
图5控制系统外部接线图
4.控制系统的逻辑实现
图6步进电机运行梯形图
四、三菱FX2N系列PLC控制系统实现机械手的搬运功能
1.控制要求
具体动作步骤如下:
1)按下起动按钮,系统开始工作;
2)机械手首先向下运动,运动到最低位置停止(由下限位开关确定);
3)机械手开始夹紧工件,一直到把工件夹紧为止(由定时器控制);
4)机械手开始向上运动,一直运动到最上端(由上限位开关确定);
5)上限位开关闭合后,机械手开始向右运动;
6)运行到右端(右限位开关)后,机械手开始向下运动;
7)向下运行到下限位开关后,机械手把工件松开(由定时器控制);
8)工件松开后,机械手开始向上移动,直到触动上限位开关;
9)机械手开始向左运动,直到触动左限位开关,此时机械手回到初始位置。
系统设有手动和自动工作方式,自动工作方式又设置了单步、单周期和连续运行的工作方式。
2.PLC的选型
根据分析所确定的用户输入设备及输出设备可知,PLC共需要16点输入、6点输出。
PLC可以选用三菱公司FX2N-16MRPLC与输入扩展模块FX2N-16EX配合工作的方案。
其中FX2N-16MRPLC输入点数为8,输出点数为8;数字量输入扩展模块FX2N-16EX为16路数字量DC24V输入。
3.I/O地址分配及接线图
PLC控制系统外部接线如图7所示:
图7机械手控制系统PLC外部接线图
4.PLC程序设计
1)程序的总体结构设计
将系统的程序按工作方式和功能分成三部分,包括公共程序、手动程序、自动程序。
图8机械手公共程序梯形图
2)手动程序
图9手动子程序
3)自动程序
图10自动程序
图11为机械手的输出部分。
图11机械手的输出程序
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