PLC顺序控制（精选4篇）
PLC顺序控制 第1篇
在工业生产过程中,许多生产机械是由2台以上的电动机拖动的,并且对各台电动机的运行顺序有一定的要求,如金属切削机床常要求先起动油泵电动机再起动主轴电动机,而有的机械要求主轴电动机起动后才能起动进给电动机。随着生产的需要,人们对生产机械的源动力有了更严格的、新的要求,传统的继电器顺序控制已不能适应生产的需要。
1 继电器顺序控制
继电器顺序起动原理如图1所示。交流接触器KM1、KM2、KM3分别控制3台鼠笼电动机M1、M2和M3。其工作过程是:按下起动按钮SB1,交流接触器KM1和时间继电器KT1两线圈得电,主电路主触头KM1闭合,电动机M1起动并延时,经过一定时间后,常开KT1闭合,线圈KM2和KT2得电,电机M2起动,再经过一定时间的延时,常开KT2闭合,线圈KM3得电,M3起动;当电动机需要停止时,按停止按钮SB2,首先M3停止,经过KT3延时后,常闭KT3断开,M2停止,经过KT4延时,M1停止。这样就实现了3台电机的顺序起动和逆序停止。这种传统的继电器控制方式使用的电气元件体积大、触点多、故障率高、功能改变麻烦,并且电动机的起动性能很难满足。随着PLC技术和电力电子技术的发展,使用PLC和变频器进行电动机的顺序运行控制已成为必然趋势。
2 改造方案
2.1 硬件原理图
改造后的系统采用S7-200 PLC、西门子MM420变频器,改造方案硬件原理图如图2所示。
用PLC控制MM420的5、6、7端子,进而控制电动机的起动、停止、调速。
2.2 功能特点
(1)继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接,为全硬件控制;PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接,为软件控制。
(2)继电器接触器控制系统使用电器多,体积大且故障率大;PLC控制系统结构紧凑,使用电器少,体积小。
(3)继电器接触器控制全为机械式触点,动作慢,弧光放电严重;PLC内部全为“软接点”动作迅速。
(4)继电器接触器控制功能改变,需拆线接线乃至更换元器件,比较麻烦;PLC控制功能改变,一般只需修改程序便可,极其方便。
(5)继电器接触器顺序控制实现电动机的起、停比较容易,但要满足起、停的性能指标和调速的要求是非常繁琐和麻烦的,甚至某些性能指标根本无法达到要求;PLC顺序控制容易实现电动机的起、停和调速等性能要求。
2.3 参数设置
PLC顺序控制的第5个功能特点是PLC顺序控制的优势所在,该功能特点都是通过对MM420的设置实现的。
(1)电动机的起、停时间。调整P1120(斜坡上升时间)的设定值实现电动机从静止加速到最大电动机频率所需的时间;调整P1121(斜坡下降时间)的设定值实现电动机从其最大频率减速到静止停车所需的时间。
(2)电动机的正反转。实现方法有两种:通过调整P0701、P0702和P0703的设定值来实现,当设为1是“ON接通正转,OFF停止”,设为2是“ON接通反转,OFF停止”;通过设定的频率正负值来实现,频率设为正值,电动机正转;频率设为负值,电动机反转。
(3)电动机的调速。MM420的5、6、7端子设定成多段速,总共能实现7种速度的变换。参数设定:P0004=7;P0701=17;P0702=17;P0703=17;P1001~P1007设置固定频率(用户根据需要选择)。
2.4 控制程序
MM420的参数设定好后用PLC的Q0.0~Q1.0输出口分别控制3个变频器的5、6、7端子(如果只用1个或者2个,不用的端子不接即可)。PLC顺序控制的主要程序如图3所示。M0.1控制第一台电动机的运行情况,M0.2控制第二台电动机的运行情况……。当M0.1有输出时,开启第一台变频器,电动机1开始工作;当M0.2有输出时,开启第二台变频器,电动机2开始工作;当M0.3有输出时,开启第三台变频器,电动机3开始工作。反之,当M0.1无输出时,关闭第一台变频器,电动机1停止工作……。
在编程时要注意:当按下起动按钮时,一定要给M0.4和M0.5置“0”,否则会出现M0.2、M0.3同时置“0”和置“1”的情况,这样电动机无法工作。
3 结语
移位指令在PLC顺序控制中的应用 第2篇
在工业生产领域存在许多顺序控制的例子,如自动加工类生产线、食品加工包装生产线、交通灯控制以及像自动机械手之类的单体设备的内部顺序控制等。它们都有个共同的特点:在工作过程中,按照生产工艺预定的顺序,在各输入信号的作用下,根据内部状态和时间顺序,各执行机构自动有序地进行操作,这就是顺序控制。本文采用PLC来实现该顺序控制,较传统的继电器控制,其设计和安装更加简单,可靠性也大大提高,因此应用非常广泛。
1PLC顺序控制的设计方法
PLC顺序控制设计的最基本思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段,这些阶段称为步(Step),并用编程元件(如位存储器M或顺序控制继电器S)来代表各步。顺序控制设计就是用转换条件来控制代表各步的编程元件,使其状态按一定的顺序变化,然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。
采用PLC实现移位控制的梯形图编程方法,其最常见的有4种方式:
(1)使用“起保停”电路的编程方式。该方式与传统的继电器控制电路基本相似,对于初学者易于上手,容易掌握,通用性也较强,一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。
(2)使用步进梯形指令的编程方式。步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令,它的步只能用状态寄存器S来表示,状态寄存器有断电保持功能,在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用,而且状态寄存器必须用置位指令SET置位,这样才具有控制功能。该编程方式既适合初学者,也适合有经验的设计者,不仅可以提高设计效率,而且程序的调试、修改也较为方便,但步数较多时程序较长。
(3)使用置位复位指令的编程方式。在该方式中,用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联,作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法顺序转换关系明确,编程易理解,一般多用于自动控制系统中手动控制程序的编程。
(4)使用移位指令的编程方式。这是本文要介绍的编程方式,此种方式利用移位指令的特点,用移位动作来表示步的转换,具有程序结构较为简洁、使用指令数少等优点,越来越多的编程者选择此方式来实现顺序控制。
2移位指令的基本思想
本文以西门子S7-200PLC为例,说明移位指令在顺序控制中的使用。移位指令有基本移位、循环移位和寄存器移位3种。在顺序控制中常用基本移位指令,即左移或右移。下面以左移指令为例说明其使用方法。
图1为移位指令的使用。图1中指令SHL_W表示以字为单位左移,其具体意义是将位存储器MW3左移1位,移位后的结果输出至MW3。
图2表示左移的过程。图2中某一位(如M4.0)对应顺序控制中的某一步,步的转换也就是位的移动(左移)过程。我们把步的转换条件作为左移指令的移位条件,这样就把两者结合起来了。等于1的位对应当前“活动步”。每移一位,前面位就等于0,当前位为1,这正好符合以步转换为核心思想的顺序控制的特点。
3移位指令应用实例
以典型气动机械手控制为例,说明移位指令在PLC顺序控制中的应用方法与技巧。
现有一气动机械手,具有4个基本动作,即摆臂的左右摆动、摆臂的伸出缩回、夹爪的上升下降、夹爪的夹紧松开。具体控制任务为:气动机械手复位(回到初始位置)完成后,前往上工位抓取待加工工件,然后右摆至下工位,并释放工件,最后回到初始位置等待下次抓取待加工工件。图3为详细控制流程图。
图3中,M4.0～M2.2既是移位指令中的“位”,也是顺序控制中的“步”。步与步之间的转换条件也是移位指令的移位条件。
采用移位指令实现顺序控制的梯形图基本结构分3大部分:
(1)移位初始化部分。即在PLC第一个扫描周期使移位的初始位置1。如图4所示。
(2)移位指令实现步转换部分。如图5所示(只截取了部分梯形图),由于步数超过了16步,故采用的是双字移位指令SHL_DW。从图5可以看出,每次移位的条件均由当前步(如位M4.0)与该步转到下一步的条件(如I2.6和I2.1)串联构成,这种结构由程序流程图很快就能写出来,编程效率比较高。
(3)PLC输出部分。如图6所示(只截取了部分梯形图),每一个输出量Q占一个网络,其条件为将需要此量输出的位(步)并联起来即可。如网络11中,输出Q0.2的条件在整个控制流程中有3步需要其输出,即M4.2、M3.2和M2.1,这样只需将此3步的位地址并联起来就可以了,M0.1为停止状态位,处于停止状态时将断开所有输出。
4小结
从典型气动机械手控制实例中可以看出,采用移位指令实现顺序控制,其程序结构清晰,易于理解,程序调试和阅读较为方便,且程序编写时不容易出错,另外还有个突出的优点就是程序总的网络数较少(该例子总网络数只有16个,相对于其他方法网络数少很多),整个程序简洁,是值得推广的一种做法,目前已经有越来越多的设计者采用此方法实现PLC顺序控制程序的编写。
参考文献
[1]廖常初.S7-200PLC基础教程[M].北京:机械工业出版社,2008
PLC顺序控制 第3篇
在自动化生产线上,有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动,并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留,以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制,不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点,而且程序设计方法多样,便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以松下电工FP0系列PLC为例,提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种PLC程序设计方法。
2 系统控制要求[1]
运料小车自动往返顺序控制系统示意图,如图1所示,小车在启动前位于原位A处,一个工作周期的流程控制要求如下:
1)按下启动按钮SB1,小车从原位A装料,10秒后小车前进驶向1号位,到达1号位后停8秒卸料并后退;
2)小车后退到原位A继续装料,10秒后小车第二次前进驶向2号位,到达2号位后停8秒卸料并再次后退返回原位A,然后开始下一轮循环工作;
3)若按下停止按钮SB2,需完成一个工作周期后才停止工作。
3 程序设计方案
根据系统控制要求,系统的输入量有:启、停按钮信号;原位、1号位、2号位限位开关信号;系统的输出信号有:装料、卸料控制电磁阀驱动信号;前进、后退控制电机接触器驱动信号。共需实际输入点数5个,输出点数4个。运料小车自动往返顺序控制系统PLC的I/O接线图如图2所示:
上述控制过程可用PLC的顺序功能图[2](又称控制系统流程图)来表示,它是一种位于其它编程语言之上的图形语言,用来编制顺序控制程序。如图3所示:整个程序完全按照动作的先后顺序直接编程,直观简便,思路清晰,很适合顺序控制的场合。
4 系统程序设计
4.1 经验设计法[3]
经验设计法是根据生产机械的工艺要求和生产过程,在典型单元程序的基础上,做一定的修改和完善。使用经验设计法设计的梯形图程序,如图4所示。根据系统控制要求小车在原位A(X2)处装料,在1号位(X3)和2号位(X4)两处轮流卸料。小车在一个工作循环中有两次前进都要碰到X3,第一次碰到它时停下卸料,第二次碰到它时要继续前进,因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器R1,区分是第一次还是第二次碰到X3。小车在第一次碰到X3和碰到X4时都应停止前进,所以将它们的常闭触点与Y 2的线圈串联,同时,X 3的常闭触点并联了内部继电器R 1的常开触点,使X 3停止前进的作用受到R 1的约束,R1的作用是记忆X3是第几次被碰到,它只在小车第二次前进经过X3时起作用。它的起动条件和停止条件分别是小车碰到X3和X4,当小车第一次前进经过X3时,R 1的线圈接通,使R 1的常开触点将Y2控制电路中X3的常闭触点短接,因此小车第二次经过X 3时不会停止前进,直至到达X 4时,R 1才复位。此外,将R1的另一对常开触点与X0并联,为第二次驱动Y0装料做准备。
为了实现两处卸料,将X3和X4的触点并联后驱动Y1和T1,为避免小车往返经过X3时,出现短暂的卸料动作,将Y2和Y3的常闭触点与Y1的线圈串联。小车从X 4开始后退,防止经过X 3时R 1再次被置位,导致小车下一个工作周期第一次前进到达X 3时无法停止的现象,因此在R 1的起动电路中串入Y 3的常闭触点。
为了实现周期性循环工作,程序中设置了内部继电器R0,其常开触点与X0并联后驱动Y0。X0接通,R 0置位,为开始下一轮循环工作做准备。当按下停止按钮S B 2时,X 1分断,R 0复位,系统完成本周期工作后停止工作。
使用经验设计法设计的程序的质量和耗费的时间与设计者的经验有很大关系,对于一些比较简单程序设计是比较奏效的,可以收到快速、简单的效果。但在编制的程序中有很多不严密之处,往往会易漏掉某些环节,设计出的梯形图可读性差,只适用来设计一些简单的程序,对于初学者来说很难理解和掌握。
4.2 置位/复位指令设计法
使用置位/复位指令设计的梯形图程序,如图5所示。在程序中,每个过程对应一个内部继电器,用前级步对应的内部继电器的常开触点与转换条件对应的触点串联,作为后续步对应的内部继电器置位的条件,用后续步所对应的内部继电器的常开触点,作为有前级步对应的内部继电器复位的条件。如小车在原位A处,按下SB1,X0接通,R1置位驱动Y0,开始装料并定时,用R1的常开触点与T0的常开触点串联作为R2的置位条件,用R2的常开触点作为R1的复位条件,当定时时间一到,R2置位驱动Y1,小车前进,R1复位。为使系统能周期性循环工作,用R8(R8置位驱动Y3,小车后退)和R0的常开触点串联,与X0并联作为R1再次置位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法无需再增加内部继电器来记忆小车经过X3的次数,逻辑顺序转换关系十分明确,对于初学者编程时,更加容易理解和掌握。
4.3 保持指令设计法
使用保持指令设计的梯形图程序,如图6所示,该编程技术与以置位/复位指令的编程技术基本类似。不同之处是:保持指令的置位控制端不能有多个触点并联输入,因此增加了一个内部继电器R9,初始启动或循环工作时,R 9置位,从而使R 1置位;另外,使用保持指令所编制的程序步数要比置位/复位指令所编制的程序步数要少得多,占用的内在大为减少。
4.4 左移位寄存器指令设计法
S R左移位寄存器指令的功能只能为内部继电器WR的16位数据左移1位。该指令主要是对数据输入,移位脉冲输入,复位输入信号的处理。数据在移位脉冲输入的上升沿逐位向高位移位一次,最高位溢出,当复位信号输入到来时,寄存器的所有内容清零[4]。
使用SR左移位寄存器指令设计的梯形图,如图7所示,SR指令的数据输入控制端为R 1的常开触点,移位脉冲输入控制端为R 2的常开触点,复位信号输入控制端由X2、R37(R37置位驱动Y3,小车后退)的常开触点和R0的常闭触点串联组成。起初在原位A处,由于WR3的所有位均为0,R1置位,当X0接通,R0置位,R2接通一个周期,1被移入末位,R30置位驱动Y0,开始装料并定时,同时R1复位;当定时时间一到,R2再接通一个周期,R31置位驱动Y1,小车后退;只要R2得到信号一次,就把内部寄存器内W R 3中各位的数据依次向左移位一次,使R30至R37依次得电,系统以此按顺序工作,直至完成一个周期,R1重新置位,系统开始下一轮周期的工作。
当X 1接通时,R 0复位,,系统完成本周期的工作后,WR3的所有内容清零,系统停止工作。
该方法设计的梯形图看起来简洁,设计的效率也得到进一步的提高,容易被初学者理解和接受。这种设计方法不仅可以用于送料小车自动往返顺序控制电路中,在彩灯顺序控制电路中的应用也十分广泛。
4.5 步进指令设计法
步进指令是专门为顺序控制设计提供的指令,步进指令按严格的顺序分别执行各个程序段,每个步进程序段都是相对独立的,只有执行完前一段程序后,下一段程序才能被激活。在执行下一段程序之前,PLC要将此前步进过程复位,为下一段程序的执行做准备。在各段程序中所用的输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等都不允许出现相同编号,否则按出错处理。
使用步进指令设计的梯形图程序,如图8所示。
X0与X2串联作为启动步进信号,X2与R0常闭触点串联作为步进结束信号,X2与R0常开触点串联作为周期性循环工作步进启动信号,T0、X3、T1、X2、T0、X4、T1分别作为过程0~过程7之间的转换控制信号。
这种编程技术很容易被初学者接受和掌握,对于有经验的工程师,也会提高设计效率,程序的调试、修改和阅读也很容易,使用方便,在顺序控制设计中应优先考虑,该法在工业自动化控制中应用较多。
5 结束语
本文提出基于运料小车自动往返顺序控制系统的五种PLC程序设计方法各有特点,在实际应用中,可根据实际情况选择一种来设计程序,以适应不同场合的控制要求。实践表明,这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌握,用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序,从而提高设计的效率和缩短生产周期。
摘要：本文基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计,提出五种PLC程序设计方法,对各种设计方法的思路和特点,作了全面的阐述和归纳总结,并对它们进行了比较。
关键词：PLC,顺序控制,顺序功能图,梯形图,指令
参考文献
[1]常斗南主编.可编程序控制器原理.应用.实验[M].北京:机械工业出版社,1998.
[2]戴明宏主编.电器控制与PLC应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.
[3]黄净主编.电气控制与可编程控制器[M].北京:机械工业出版社,2004.
运用PLC实现电动机的顺序启动 第4篇
现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应, 所以现代控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性, 可编程序控制器 (PLC, Programmable Logic Controller) 正是顺应这一要求而出现的[1]。
在各种生产过程中, 多台电动机的顺序启动/停止控制最为常见, 而以往此类控制多用继电器来实现, 其可靠性往往不尽如人意, 出现故障较多。本文将PLC应用于三相异步电机顺序启动/停止控制中, 实现了生产过程中电动机的顺序控制, 与传统的继电器控制相比, 具有控制速度快、可靠性高、灵活性强等优点。
1顺序控制系统的特点及设计思路特点
顺序控制系统是指按照预定的受控执行机构动作顺序及相应的转步条件, 一步一步进行自动控制的系统, 其受控设备通常是动作顺序不变或相对固定的生产机械。这种控制系统的转步主令信号大多数是行程开关 (包括有触点或无触点行程开关、光电开关、霍尔元件开关等位置检测开关) , 有时也采用压力继电器、时间继电器之类的信号转换元件作为某些步的转步主令信号。
为了使顺序控制系统工作可靠, 通常采用步进式顺序控制电路结构。所谓步进式顺序控制, 是指控制系统的任一程序的得电必须以前一步的得电并且本步的转步主令信号已发出为条件。对生产机械而言, 受控设备任一步的机械动作是否执行, 取决于控制系统前一步是否已有输出信号及其受控机械动作是否已完成, 若前一步的动作未完成, 则后一步的动作无法执行。这种控制系统的互锁严密, 即便转步主令信号元件失灵或出现误操作, 亦不会导致动作顺序错乱[2]。
2顺序控制系统的工作原理
若干台三相异步电动机的启动-停止过程在我们实际生产过程中是经常遇到的, 这里以3台电机为例, 说明系统的工作原理, 其电路原理图见图1。
图1中SB11、SB21、SB31分别是3台电机M1、M2、M3的启动按钮, SB12、SB22、SB32分别是3台电机的停止按钮。从图中我们可以看到, 只有当电机M1启动之后才允许电机M2启动, 同样只有当电机M2启动之后才允许电机M3启动, 从而实现3台电机的顺序启动过程。同样, 当3台电机停止运行时, 首先必须停止电机M3, 然后才能停止电机M2, 当电机M2停止运行后, 才能停止运行电机M1。
3控制系统硬件构成
如果运用继电器实现以上功能, 可采用如图2所示的控制电路。
如果我们要用PLC来实现以上功能, 则PLC接线图见图3。
4PLC控制系统的软件构成
根据要求, 我们分别写出程序梯形图和语句表, 如图4所示。
写程序过程如下:将PLC联上编程器并接通电源后, PLC电源指示灯亮, 将编程器开关打到“PROGRAM”位置, 这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!这时依次按Clr键和Montr键, 直至屏幕显示址号0000, 这时即可输入程序。
在输入程序前, 需清除存储器中的内容, 依次按Clr、Play/Set、Not、Rec/Reset和Montr键, 即将全部程序清除。将控制程序写入PLC后, 用上下方向键读出所写程序, 如程序有错, 可用插入指令和删除指令修改程序。
程序输入正确后, 分别按图1和图3连接PLC外部接线及主回路线路即可实现电机顺序启停控制。
5结束语
本系统是一个常见的电机顺序启动-停止控制系统, 只列举了3个电机的情况, 多个电机的情况与此大致相同, 只不过是中间多加了若干个与第2个电机控制方法相同的单元而已。该系统可以直接应用于实际生产设计中。
摘要：通过实际电路, 分析了3台电动机顺序控制的逻辑原理, 运用PLC实现了电动机顺序动作启停过程。不仅解决了实际生产中的一个常见典型电气控制问题, 并且可以推广到多台电机的顺序启停, 具有一定的通用性。
关键词：顺序启动,可编程序控制器,电动机
参考文献
[1]廖常初.大中型PLC应用教程[M].北京:机械工业出版社, 2005.