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  • PLC可编程控制器的应用
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    2022-01-20 10:03:35

            目前,机械、电子、汽车、食品、医药、服装等产品的生产过程之中。可以这样说,任何产品只要投入工业生产,就必须采用自动化生产制造技术以提高产品质量与生产率,否则将没有市场竞争力,随着PLC性价比的不断提高,其应用范围也在不断扩大,大致可分为以下几类:

      (1)开关量的逻辑控制

      这是PLC最基础、最广泛的应用领域。它取代了传统的继电器控制系统,实现了逻辑控制和顺序控制,可用于单机控制、多机群控、自动化生产线控制等。,如注塑机、印刷机械、组合机械、磨床、包装生产线、电镀流水线等等。(初学者可以结合plc视频教程来学习)

      (2)位置控制

      目前,大多数PLC制造商提供单轴或多轴位置控制模块,用于拖动步进电机或伺服电机。该功能可广泛应用于各种机器,如金属切割机、金属成型机、装配机、机器人和电梯等。

      (3)过程控制

      过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量进行闭环控制。PLC通过模拟I/O模块实现模拟量和数字量之间的A/D和D/A转换,对模拟量进行闭环PID(亲偏积分微分)控制。现代大中型PLC一般都有PID闭环控制模块,可以通过PID子程序或专用智能PID模块来实现。

      (4)数据处理

      现代PLC具有数学运算(包括矩阵运算、函数运算和逻辑运算)、数据传输、转换、排序、查表和位运算等功能。它还可以完成数据的收集、分析和处理。这些数据可以通过接口传输到其他智能设备,如计算机数控设备,进行处理。

      (5)通信网络

      可编程控制器的通信包括可编程控制器之间、可编程控制器与主机之间、可编程控制器与其他智能设备之间的通信。可编程控制器系统和通用计算机可以直接或通过通信处理单元和通信转换器连接成网络,实现信息交换。它可以形成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统,满足工厂自动化(FA)系统发展的需要,每个PLC系统或远程I/O模块根据其功能单独放置在生产现场进行分散控制。然后,通过网络连接形成集中管理信息的分布式网络系统。

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      可编程控制器的主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成(见图1)

      

     

      (1)CPU模块

      CPU模块主要由微处理器(CPU芯片)和存储器组成,在可编程控制器系统中,CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输。存储器用来储存程序和数据。

      (2)I/O模块

      输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块,它们是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用接收和采集输入信号,输入信号有两类:一类是从按钮、选择开关、数字拔码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等开关量输入信号;另一类是由电位器、热电偶、测速发电机、各种变送器提供的连续变化 的模拟量输入/输出信号电压一般较高,如直流24V 和交流220V。从外部引入的尖锐电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,或使用权可编程控制器不能正常工作。在I/O模块中,用光电耦合器,光电可控硅、小型继电器等器件来隔离外部输入电路和负载,I/O模块除了传递信号外,还有电平转换与隔离的作用。

      (3)编程器

      编程器除了用来输入和编辑用户程序外,还可以用来监视可编程控制器运行中各种编程元件的工作状态 。

      编程器可以永久地连接在可编程控制器上,将编程取下来后系统也可以运行。一般只在程序逻辑输入、调试和检修时使用编程器,一台编程器可供多台编程序控制器公用。

      (4)电源

      可编程控制器使用220V交流电源或24V直流电源。可编程控制器内部的直流稳压电源为各模块内的电路供电,某些可编程控制器可以输入电路和外部电子检测装置(如接近开关)提供24V真流电源,驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。

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    从以下五个题目中任选其一作答。
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    作业正文内容统一采用宋体,字号为小四,字数在2000字以上。
    3. 作业提交
    学生需要以附件形式上交离线作业(附件的大小限制在10M以内),选择已完成的作业,点“上交”即可。如下图所示。

    1. 注意事项
      请同学独立完成作业,不准抄袭其他人或者请人代做,如有雷同作业,成绩以零分计!

    题目一:三相异步电动机正反转控制
    设计要求:(1)首先对可编程序控制器(PLC)的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍;
    (2)选用西门子S7-200 系列PLC,设计出能对三相异步电动机进行正反转控制的主电路和继电器控制电路图;
    (3)对输入输出继电器及其它编程元件的地址进行分配,画出I/O口接线图,列出PLC控制程序(梯形图进行截图,语句表可直接拷贝)并对程序作出解释;
    (4)总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。

    题目二:三相异步电动机的Y–△起动PLC控制
    设计要求:(1)首先对可编程序控制器(PLC)的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍;
    (2)选用西门子S7-200 系列PLC,设计出能对三相异步电动机机进行Y–△起动的主电路和继电器控制电路图;
    (3)对输入输出继电器及其它编程元件的地址进行分配,画出I/O口接线图,列出PLC控制程序(梯形图进行截图,语句表可直接拷贝)并对程序作出解释;
    (4)总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。

    题目三:运料小车三位控制系统设计
    运料小车控制示意图如下图所示,小车在初始状态时停在中间,限位开关I0.0为ON,按下起动按钮I0.3,小车开始右行,并按图所示的顺序运动,最后返回并停在初始位置。

    设计要求:(1)首先对可编程序控制器(PLC)的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍;
    (2)设计选用西门子S7-200 系列PLC,画出控制系统的顺序功能图,列出PLC控制程序(梯形图进行截图,语句表可直接拷贝)并对程序作出解释;
    (3)总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。

    在这里插入图片描述

    题目四:三层电梯的PLC控制系统设计
    设计要求:(1)首先对可编程序控制器(PLC)的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍;
    (2)设计选用西门子S7-200 系列PLC,控制要求:①电梯内设置楼层呼叫按钮,到达楼层数指示;②电梯外设置上行与下行呼叫按钮,运行方向指示与到达楼层数指示;③没有呼叫信号时,电梯可停留在任一层。附加可选功能:增加变频器实现电动机的速度控制。保护要求:系统需设短路保护、过载保护、失压和欠压保护、电机超速保护。
    (3)对输入输出继电器及其它编程元件的地址进行分配,画出I/O接线图及三层电梯主电路,列出PLC控制程序(梯形图进行截图,语句表可直接拷贝)并对程序作出解释;
    (4)总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。

    题目五:十字路口交通灯控制设计
    起动后,南北红灯亮并维持30s。在南北红灯亮的同时,东西绿灯也亮,东西绿灯亮25s后闪亮,3s后熄灭,东西黄灯亮,黄灯亮2s后,东西红灯亮,与此同时,南北红灯灭,南北绿灯亮。南北绿灯亮25s后闪亮,3s后熄灭,南北黄灯亮,黄灯亮2s后,南北红灯亮,东西红灯灭,东西绿灯亮。依次循环。
    十字路口交通灯控制示意图及时序图如下图所示。

    在这里插入图片描述

    设计要求:(1)首先对可编程序控制器(PLC)的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍;
    (2)设计选用西门子S7-200 系列PLC,对其I/O口进行分配,列出PLC控制程序(梯形图进行截图,语句表可直接拷贝)并对程序作出解释;
    (3)总结:需要说明的问题以及设计的心得体会。

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