1、PLC控制原理簡 單介紹及應用,D10-3F ME,Xiong qi bin,PLC簡介,PLC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。 PLC為program logic control 縮寫通常譯為“可編程序控制器”。 PLC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。 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,PLC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),PLC與硬
2、物理控制電路相似(如下圖),M,M,220V,N,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),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。 PLC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。 PLC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,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
3、多用于簡單永久性電路控制中。 PLC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。 PLC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,擴展單元,在主單元輸入或輸出點數不夠用情況下可使用擴展單元加以擴展,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),PLC主要由4大部分組成 1電源單元相當于一台小
4、型變穩壓裝置在外部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。 2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),3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。 4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)。 小型化獨立式P
5、LC一般將以上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,PLC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),PLC輸入輸出地址號一般按8進制編號如(三菱)X001X007 X010X017 Y001Y007 Y010Y017 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(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C
6、OM2以對應不同電壓的輸出電器。 (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。(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),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。 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.,220V,N,24V,0V,運轉指示燈,馬達正反轉控制電路PLC接線圖,X000,COM,X001,X002,COM0,Y000,COM1,Y
7、001,Y002,M0,M1,K1,K3,K2,M1,M0,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,PLC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。 PLC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)中斷常數(K)(十進制&十六進制)等.,PLC的編程語言,PLC基本上是采用邏輯語言編程。 PLC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
8、編程指令代碼。,基本指令代碼(一) (三菱),基本指令符號(二) (三菱),SET YMS,RST YMSCDVZ,PLS YM,PLF YM,MC N YM,MCR N,MPS,MRD,MPP,梯形圖語言與指令語言對應關系,Y000,LD,AND,LDI,LDI,LD,AND,AND,ANI,ORB,ORB,ANB,SET M0,RST M1,0 LD XXXX 1 AND XXXX 2 LAI XXXX 3 AND XXXX 4 ORB 5 LDI XXXX 6 AND XXXX 7 LD XXXX 8 ANI XXXX 9 ORB 10 ANB 11 OUT Y000 12 SET M0
9、 13 RST M1 14 END,END,此為母線,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,S0,S1,S2,Y000,Y001,S3,Y002,X001,X002,X003,X004,X005,0 LD X000 1 ZRST S0 S3 6 SET S0 8 STL SO 9 LD X001 10 SET S1 12 LD X002 13 SET S2 15 STL S1 16 OUT Y000 17 STL S2 18 OUTY001 19 STL S1,ZRST S0 S3,SET S0,X000,20 LD X003 21 SET S
10、3 23 STL S2 24 LD X004 25 SET S3 27 STL S3 28 OUT Y002 29 LD X005 30 OUT S0 32 RET 33 END,可看出 SFC直觀形象表示了機械動作的流程,1.少不了“SET(置位)指令”和“STL(順控)指令” 2.一執行下一步“S”(狀態寄存器)上一步“S”馬上復位相關“S”通路中所有輸出全部關閉。,SFC指令最大特點是:,批復位指令,PLC編程注意(一),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端子上。 必須清楚控制
11、對象的整個動作流程每個動作間的相互關系。 在有的廠商PLC (如三菱)整個程序段中最終輸出執行點(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。,Y000,X000,Y000,X001,X002,Y000,Y000,X001,X002,X000,梯形圖錯誤,梯形圖正確,PLC編程注意(二),以前面控制小車電機正反轉為咧 1使用三菱FXON-14MR。 2輸入信號3個(K1啟動/停止K2正轉限位K3反轉限位)輸出
12、信號3個(驅動“運轉指示燈”“正轉”“反轉”交流接觸器)。 3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。,X000,COM,X001,X002,COM0,Y000,COM1,Y001,Y002,M0,M1,正轉,反轉,220V,N,運轉指示燈,24V,0V,K1,K3,K2,馬達正反轉控制電路PLC接線圖,M1,M0,K2正轉限位,K3反轉限位,正轉,反轉,小車,編程技巧為了防止失控有些正反轉上
13、下轉控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),Y000,X000,X001,Y001,M0,Y002,M0,X002,Y001,Y002,END,M0,0 LD X000 1 OUT Y0002 2 OUT M0 3 LD M0 4 ANI X001 5 ANI Y002 6 OUT Y001 7 LD M0 8 ANI X002 9 ANI Y001 10 OUTY002 11 END,將輸出作為內部輸入使用以達到正反轉互鎖目的,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
14、PLC時鐘掃描方式卻先輸出Y001,只要Y001一輸出便將Y002鎖住直到開關X001動作。,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。 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。 以上資料都可以在PLC相關說明書里查到。 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),狹義上SMT Conveyor可分
15、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Conveyor與其前后設備都必須有信號通信。,Conveyor分類,PLC在conveyor的應用(一),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
16、馬達M 才停止。如后段設備Y沒有給Conveyor PLC要板信號則該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。,PH3,M,前段設備X,Conveyor,后段設備Y,PH1,PH2,注直通式中PH2可有可無,只不過關系到conveyor上閑置PCB是否多1pcs,PLC在conveyor的應用(二),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
17、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。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X,Conveyor,后段設備Y,PH3,PH1,M,PH2,PLC在conveyor的應用(三),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。,X000,COM,X001,X002,COM0,Y000,COM1,Y001,COM2,M0,M1,220V,N,直通式和檢測式PLC接線圖,
18、啟動/停止,直通/檢測,目檢OK,X003,X004,PCB檢測1,PCB檢測2,PCB檢測3,X005,X006,緊急停止,Y002,Y003,Y004,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,24V,0V,FX1S-14MR,conveyor直通式和檢測式常見故障 1.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。 2.馬達常轉不停(1)前段設備板送出是否完成。(2)沒
19、有進板到位或sensor壞。,PLC在conveyor的應用(四),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),Conveyor,PH4,PH1,M1,PH3,反射板,PH5,
20、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。,M0,LS2,LS1,PH2,車架限位,伸縮式PLC接線圖(三菱)如右圖程序限于篇幅不在這里列出。,PLC在conveyor的應用(六),X000,COM,X001,X002,COM0,Y000,COM1,Y001,COM2,M0,M1,220V,N,伸縮式PLC接線圖,啟動/停止,X003,X004,PCB檢測1,PCB檢測2,PCB檢測3,X005,X006,緊急停止,Y002,Y003,Y004,運行指示,故障指示,X007,前段有板送出,馬達運轉,24V,0V,FX0N-24M
21、R,檢測物體PH4,檢測物體PH5,X010,X011,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,M3,X012,自動/手動,“自動/手動”選擇開關可以取消,conveyor伸縮式常見故障 1.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。 2.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。 3.運送車架馬達不轉(1)“檢測物體”
22、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前端產生D1,D0,PCB后端產生D2,脈沖記數C,脈沖記數C,脈沖記數C,脈沖記數C,C(D1+D0)開始噴霧,C(D2+D0)停止噴霧,PCB,sensor,噴頭,Sensor到噴頭距離,流板方向,PLC在噴霧機的應用(二),噴霧機PLC接線圖(如右圖)這里需要注意噴霧機所有輸出執
23、行機構電壓都是DC24V所以COM0COM2全部接DC24V 程序太繁不在這里例出。,X000,COM,X001,X002,COM0,Y000,COM1,Y001,COM2,解碼器,X003,X004,氣缸右限位,清洗,單/雙噴,X005,X006,PCB檢測(sensor),Y002,Y003,Y004,噴氣,X007,測距,24V,0V,FX1s-14MR,氣缸左限位,少FLUX檢測,測距指示,噴FLUX,氣缸左移,氣缸右移,Y005,Z,少FLUX報警,噴霧機常見故障 1.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
24、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 2.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。 3.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. 4.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,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。 PLC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。 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,在下所知尚淺不當之出請指正。謝謝,
