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1、PLC控制原理簡 單介紹及應用D10-3F ME Xiong qi bin PLC簡介nPLC是間于單片機控制和computer控制之間的廣泛應用于工業自動控制的設備。nPLC為program logic control 縮寫通常譯為“可編程序控制器”。nPLC控制可運用在大中小型化場合即可以單獨控制也可以與計算機聯合控制。n本教材主要簡單介紹“三菱”PLC其它廠商PLC大同小異。PLC控制原理nPLC采用類似硬物理電路控制方式只不過將控制部分集成輸入sensor和輸出控制通過專用接口進行。內部程序流程圖反應到紙張上即為標准化的硬物理控制電路。PLC與硬物理控制電路對比(一)nPLC與硬物理控
2、制電路相似(如下圖)MM220VN繼電器模擬繼電器開關模擬開關電源線母線PLC程序中當模擬開關閉合模擬繼電器M導通硬物理控制電路中當開關閉合繼電器M也導通PLC與硬物理控制電路對比(二)n一般電路故障大多在控制部分硬物理控制電路查找修改線路麻煩特別在一些大型設備中如采用硬物理控制電路則當出現電路故障或修改時極其費時費力。nPLC主要用在控制電路部分因此修改程序靈活而方便。且故障率很低。nPLC內部集成了大量的控制和邏輯運算軟元件如將這些軟元件用響應的物理硬元件代替將占據巨大的空間。PLC與單片機控制區別n單片機也需要有程序執行但其程序為一次性燒錄事后不易修改多用于簡單永久性電路控制中。nPLC
3、程序可根據需要隨時修改并可用計算機或人機界面進行監控直觀形象。nPLC編程一般電氣技朮人員即可掌握但單片機編程則需專業的軟件人員進行。PLC組成(簡圖一)電源單元輸入單元中央邏輯運算控制單元輸出單元通信接口此為最常見小中型組成(有的小型PLC無擴展接口)擴展接口通信線主單元主單元擴展單元擴展單元在主在主單元單元輸入輸入或輸或輸出點出點數不數不夠用夠用情況情況下下可使可使用擴用擴展單展單元加元加以擴以擴展展PLC組成(簡圖二)擴展母板電源單元中央邏輯運算控制單元輸入單元輸入單元輸出單元輸出單元通信接口此為常見中大型組成PLC組成(一)nPLC主要由4大部分組成n1電源單元相當于一台小型變穩壓裝置
4、在外部sensor功率不大的場合可以使用其提供的電源一般PLC向外部sensor提供DC24V電源。n2輸入單元:采集外部信號此部分一般采用了光電耦合放大電路主要目的為降低外部噪音信號干擾和電氣隔離保護內部邏輯電路。輸入單元按輸入信號類型有一般輸入單元(開關式)特殊輸入單元(如溫度速度壓力等輸入單元一般為輸入模擬信號)。PLC組成(二)n3中央邏輯運算控制單元(也叫CPU)負責邏輯運算并根據預先所編存的program來決定輸出。n4輸出單元:執行中央控制單元運算結果此單元也采用了光電耦合放大電路以進行電氣隔離。有兩種輸出形式晶體管輸出(TR)和繼電器輸出(MR)。n小型化獨立式PLC一般將以上
5、主要部分以層疊式組裝在一個機殼內大中型則一般采取母板擴展式組裝。PLC運算方式nPLC依內部時鐘周期對用戶program進行掃描在掃描周期內如滿足輸出條件先映像儲存掃描結束后執行輸出依此循環。PLC輸入輸出地址號(一)nPLC輸入輸出地址號一般按8進制編號如(三菱)X001X007 X010X017 Y001Y007 Y010Y017 n注意(1)小型獨立式PLC輸入信號一般只有1個公共輸入點COM,輸出信號則最少有2個公共點COM1和COM2以對應不同電壓的輸出電器n (2)中大型母板擴展式輸入輸出信號一般一個擴展單元有1個公共輸入點COM有的輸出單元有2個以上公共點COM1和COM2以對應
6、不同電壓的輸出電器。n (3)特殊單元(模擬信號)則有2個以上公共點以對應不同路信號。n (4)輸出地址號YXXX既可作為輸出點使用又可以作為內部模擬開關無限次使用但輸入地址號卻只能作為開關無限次使用。PLC輸入輸出地址號(二)n如右圖小車馬達正反轉控制電路PLC(三菱)接線簡圖輸入部分開關K1K3共用公共輸入點COM。n輸出部分COM0接24V,COM1接220V這就因為“運轉指示燈”使用電壓24V,而“正反轉”交流接觸器使用電壓220V.220VN24V0V運轉指示燈馬達正反轉控制電路馬達正反轉控制電路PLC接線圖接線圖X000COMX001X002COM0Y000COM1Y001Y002
7、M0M1K1K3K2M1M0正轉反轉K2反轉限位K3正轉限位正轉反轉 小車PLC軟元件組成nPLC軟元件是指PLC內部參與邏輯運算存儲控制的地址元。因其與一般的硬邏輯元件有相似的功能故統稱其為軟元件。nPLC軟元件主要有(三菱)輔助繼電器(M);狀態寄存器(S);定時器(T)記數器(C)數據寄存器(D)中斷&跳轉指針(I&P);常數(K)(十進制&十六進制)等.PLC的編程語言nPLC基本上是采用邏輯語言編程。nPLC編程語言雖然各廠家寫法不一樣但都離不開指令和梯形圖這兩種最基本的語言。有的廠商PLC(如三菱)還有SFC(順序功能或狀態轉移指令)不同廠商PLC有自己的編程指令代碼。基本指令代碼
8、(一)(三菱)符號名稱符號名稱 實現邏輯功能實現邏輯功能 梯形圖符號梯形圖符號LD(取)A觸點運算開始LDI(取反)B觸點運算開始AND(與)A觸點串聯連接ANI(與非B觸點串聯連接OR(或)A觸點并聯連接ORI(或非)B觸點并聯連接ANB(電路塊與)電路塊之間串聯連接ORB(電路塊或)電路塊之間并聯連接OUT(輸出)線圈驅動指令NOP(空操)空操作符號名稱符號名稱 實現邏輯功能實現邏輯功能 梯形圖符號梯形圖符號SET(置位)使線圈保持得電指令RST(復位)使線圈保持失電指令PLS(上升脈沖)上升沿觸發線圈指令PLF(下降脈沖)下降沿觸發線圈指令MC(主控)公共串聯觸點用線圈指令MCR(主控復
9、位)公共串聯觸點斷線圈指令基本指令符號(二)(三菱)MPS(進棧)運算記憶MRD(讀棧)讀出記憶MPP(出棧)讀出記憶并復位END(結束)程序結束SET YMSRST YMSCDVZPLS YMPLF YMMC N YMMCR N MPSMRDMPP 梯形圖語言與指令語言對應關系Y000LDANDLDILDILDANDANDANIORBORBANBSET M0RST M10 LD XXXX1 AND XXXX2 LAI XXXX3 AND XXXX4 ORB5 LDI XXXX6 AND XXXX7 LD XXXX8 ANI XXXX9 ORB10 ANB11 OUT Y00012 SET M
10、013 RST M114 ENDEND此為母線可以看出梯形圖模擬硬電路圖而設計可以看出梯形圖模擬硬電路圖而設計指令語言梯形圖SFC指令與指令語言對應關系S0S1S2Y000Y001S3Y002X001X002X003X004X0050 LD X0001 ZRST S0 S36 SET S08 STL SO9 LD X00110 SET S112 LD X00213 SET S215 STL S116 OUT Y00017 STL S218 OUTY00119 STL S1ZRST S0 S3SET S0X00020 LD X00321 SET S323 STL S224 LD X00425 S
11、ET S327 STL S328 OUT Y00229 LD X00530 OUT S032 RET33 END可看出SFC直觀形象表示了機械動作的流程1.少不了少不了“SET(置位置位)指令指令”和和“STL(順控順控)指令指令”2.一執行下一步一執行下一步“S”(狀態寄存器狀態寄存器)上一步上一步“S”馬上復位馬上復位相關相關“S”通路中所有輸出全部關通路中所有輸出全部關閉。閉。SFC指指令最大令最大特點是特點是:批復位指令PLC編程注意(一)n在變程之前要清楚你使用PLC類型和相應的編程軟件你要PLC控制達到哪些目的有哪些輸入信號和類型(開關式或模擬式)有哪些輸出信號輸入輸出信號接在哪些
12、端子上。n必須清楚控制對象的整個動作流程每個動作間的相互關系。n在有的廠商PLC(如三菱)整個程序段中最終輸最終輸出執行點出執行點(如三菱YXXX)只能有一次被編輯。當一點輸出被編輯有2次以上時則在內部時鐘一個掃描周期內最后一次被編輯者被執行。如右上圖當X000和X001都閉合時Y000卻不會輸出只有當X002閉合時Y000才輸出。但在SFC指令中卻不受此限制。Y000X000Y000X001X002Y000Y000X001X002X000梯形圖錯誤梯形圖錯誤梯形圖正確梯形圖正確PLC編程注意(二)n以前面控制小車電機正反轉為咧n1使用三菱FXON-14MR。n2輸入信號3個(K1啟動/停止K
13、2正轉限位K3反轉限位)輸出信號3個(驅動“運轉指示燈”“正轉”“反轉”交流接觸器)。n3動作流程啟動開關K1“運轉指示燈”亮Y001輸出交流接觸器M0吸合馬達正轉當小車行至K2正轉限位時 Y001關閉然后Y002輸出交流接觸器M1吸合馬達反轉當小車行至K3反轉限位時Y002關閉然后Y001輸出依此循環直至啟動開關K1 斷開為止。X000COMX001X002COM0Y000COM1Y001Y002M0M1正轉反轉220VN運轉指示燈24V0VK1K3K2馬達正反轉控制電路馬達正反轉控制電路PLC接線圖接線圖M1M0K2正轉限位K3反轉限位正轉反轉 小車n編程技巧為了防止失控有些正反轉上下轉控
14、制除了在外部進行硬電路互鎖外程序里還應當進行程序互鎖。以前面小車電機正反轉為咧。梯形圖和指令語言見右圖。PLC編程注意(三)Y000X000X001Y001M0Y002M0 X002 Y001Y002ENDM00 LD X0001 OUT Y0002 2 OUT M03 LD M04 ANI X0015 ANI Y0026 OUT Y0017 LD M08 ANI X0029 ANI Y00110 OUTY00211 END將輸出作為內部輸入使用以達到正反轉互鎖目的n此梯形圖從理論上說一合上開關X000那么Y001和Y002都可能同時輸出但以PLC時鐘掃描方式卻先輸出Y001,只要Y001一輸
15、出便將Y002鎖住直到開關X001動作。n對PLC編程必須清楚每一條基礎指令意義和它所占用的步數每個廠家指令語句所占用的步數不同對于功能指令在使用它時更要清楚它所占用的步數。n對于數據寄存器還要清楚它采用的數制和位數“數制”-八進制十進制或十六位;“位數”-十六位或三十二位。n以上資料都可以在PLC相關說明書里查到。n對于程序里LDI&ANI(邏輯閉與門)要知道當外部開關為閉合狀態時此時程序里是斷開狀態當外部開關為斷開狀態時此時程序里是閉合狀態。PLC編程注意(四)PLC簡單應用(Conveyor)n狹義上SMT Conveyor可分為固定式和伸縮式固定式又分直通式和檢測式。無論哪種方式Con
16、veyor與其前后設備都必須有信號通信。Conveyor分類PLC在conveyor的應用(一)n 直通式運作原理(如下圖)當不需要對PCB進行目檢時旋起conveyor上“檢測”按鈕PLC進入“直通”模式。當前段設備X有PCB需要送出而給Conveyor PLC一個信號 如Conveyor上無PCB(即sensor PH3無PCB擋住)此時PLC將執行輸出使Conveyor馬達M隨前段設備X同時運轉如果此時當后段設備Y也需要PCB則其也給Conveyor PLC一個要板信號 Conveyor上的PCB將一直送離sensor PH3馬達M 才停止。如后段設備Y沒有給Conveyor PLC要板
17、信號則該PCB將一直運行至sensor PH3處才停止當后段設備Y發出要板信號PCB就送出依此循環。PH3M前段設備XConveyor后段設備YPH1PH2注直通式中PH2可有可無,只不過關系到conveyor上閑置PCB是否多1pcsPLC在conveyor的應用(二)n檢測式運作原理當需要對PCB進行目檢時按下conveyor上“檢測”按鈕PLC進入“檢測”模式。同樣當前段設備X有PCB需要送出而給Conveyor PLC一個信號 如Conveyor上無PCB(即sensor PH3無PCB擋住)此時PLC將執行輸出使Conveyor馬達M隨前段設備X同時運轉PCB送至PH2馬達M即停止。
18、目檢人員目檢完按一下conveyor上“檢測OK”按鈕如PH3無PCB擋住且后段設備Y也發出要板信號則馬達M將PCB送離PH3即停止;當PH3有板則馬達M停止直至后段設備Y發出要板信號才送出。依此循環前段設備XConveyor后段設備YPH3PH1MPH2PLC在conveyor的應用(三)n直通式和檢測式PLC接線圖(三菱)如右圖程序限于篇幅不在這里列出。X000COMX001X002COM0Y000COM1Y001COM2M0M1220VN直通式和檢測式PLC接線圖啟動/停止直通/檢測目檢OKX003X004PCB檢測1PCB檢測2PCB檢測3X005X006緊急停止Y002Y003Y00
19、4運行指示故障指示X007前段有板送出馬達運轉有板向后段送出24V0VFX1S-14MRnconveyor直通式和檢測式常見故障n1.馬達不轉(包括不進不出板)(1)電源是否開啟。(2)“緊急停止”按鈕是否被按下。(3)前段設備是否有板送出。(4)后段設備是否需要板。(5)離后段設備最近sensor是否有異物遮住或sensor 壞。(6)目檢完是否按了“目檢OK”按鈕。n2.馬達常轉不停(1)前段設備板送出是否完成。(2)沒有進板到位或sensor壞。PLC在conveyor的應用(四)n伸縮式運作原理:當前段設備X有PCB送出即給conveyor PLC一出板信號如conveyor上無板且處
20、于原始位 Conveyor馬達M運轉當PCB脫離PH1時到達PH3時如后段設備Y也需要PCB則conveyor導軌將向后段設備Y靠攏這過程中如有物體擋住sensor PH4和PH5(固定不動)conveyor導軌會馬上停止前進并回到原始位一直到 PH4和PH5 遮擋物移出才動作將PCB送給后段設備Y后其馬上回到原始位。PLC在conveyor的應用(五)ConveyorPH4PH1M1PH3反射板PH5后段設備Y前段設備X注為了conveyor上可多閑置PCB有的將其導軌運輸分成兩段。由兩個馬達獨立控制。M0LS2LS1PH2車架限位n伸縮式PLC接線圖(三菱)如右圖程序限于篇幅不在這里列出。
21、PLC在conveyor的應用(六)X000COMX001X002COM0Y000COM1Y001COM2M0M1220VN伸縮式PLC接線圖啟動/停止X003X004PCB檢測1PCB檢測2PCB檢測3X005X006緊急停止Y002Y003Y004運行指示故障指示X007前段有板送出馬達運轉24V0VFX0N-24MR檢測物體PH4檢測物體PH5X010X011車架原始位車架送板到達位有板向后段送出M2車架回來車架送出M3X012自動/手動“自動/手動”選擇開關可以取消nconveyor伸縮式常見故障n1.運送PCB馬達不轉(包括不進不出板)(1)電源是否開啟。(2)“緊急停止”按鈕是否被
22、按下。(3)前段設備是否有板送出且車架處于原始位。(4)后段設備是否需要板且車架處于送板到達位。(5)車架上sensor是否有翼物遮住或sensor 壞。n2.運送PCB馬達常轉不停(1)前段設備板送出是否完成。(2)沒有進板到位或sensor壞。n3.運送車架馬達不轉(1)“檢測物體”sensor是否有物體擋住.(2)“檢測物體”sensor壞PLC在conveyor的應用(七)如右表為PCB經過噴霧機sensor和噴頭過程示意圖PLC分別在PCB前后端經過sensor時產生數據D1和D2在脈沖記數C(D1+D0)時開始噴霧在C(D2+D0)時停止噴霧。PLC在噴霧機的應用(一)PCB前端產
23、生D1D0PCB后端產生D2脈沖記數C脈沖記數C脈沖記數C脈沖記數CC(D1+D0)開始噴霧C(D2+D0)停止噴霧PCBsensor噴頭Sensor到噴頭距離流板方向PLC在噴霧機的應用(二)n噴霧機PLC接線圖(如右圖)這里需要注意噴霧機所有輸出執行機構電壓都是DC24V所以COM0COM2全部接DC24Vn程序太繁不在這里例出。X000COMX001X002COM0Y000COM1Y001COM2解碼器X003X004氣缸右限位清洗單/雙噴X005X006PCB檢測(sensor)Y002Y003Y004噴氣X007測距24V0VFX1s-14MR氣缸左限位少FLUX檢測測距指示噴FLU
24、X氣缸左移氣缸右移Y005Z少FLUX報警n噴霧機常見故障n1.有板經過噴頭不噴FLUX也不移動(1)電源是否打開(2)解碼器是否有信號給PLC(3)PCB檢測sensor是否有感應。(4)PCB前后縮減模擬電位器值是否調得過大(5)機頭電纜線是否有斷裂.(6)機頭接插口PIN針是否有因FLUX過多而接觸不良n2.有板經過噴頭噴FLUX和氣但不移動(1)移動電磁閥是否壞(2)機頭電纜線是否有斷裂(3)機頭接插口PIN針是否有因FLUX過多而接觸不良(4)移動氣缸氣管是否接反(保養后)(5)固定邊汽缸限位sensor是否有壞。n3.有板經過噴頭不噴FLUX或氣但移動(1)噴FLUX或氣電磁閥是否壞(2)機頭電纜線是否有斷裂(3)機頭接插口PIN針是否有因FLUX過多而接觸不良(4)氣管是否漏氣.n4.噴頭常噴不止(1)噴的過程中解碼器是否掉線(2)PCB檢測sensor是否常有信號給PLC;PLC在噴霧機的應用(二)故障總結n所有故障中基本上都是因PLC輸入輸出外部通路發生問題而引起的。nPLC程序一經寫完存儲在PLC的CPU中只要PLC內部充電電池有電所存程序就永遠不會掉或亂除非外界有很強的干擾。n在PLC控制的機構中很少有因PLC程序掉或亂而產生的故障。結束語n在下所知尚淺不當之出請指正。謝謝