第09章PLC机电控制系统应用设计技术(第2版)电子教案10387.ppt
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china_PLC机电控制系统应用设计技术(第机电控制系统应用设计技术(第2版)版)第第9章章常用电动机及数控机常用电动机及数控机床中的床中的PLC控制系统控制系统china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术知识点:
l常用三相异步电动机的基本控制环节及控制实现l步进电机控制系统l交流伺服电动机运动控制系统l直流电机速度系统控制l多台电动机顺序控制系统l常用机床的控制本章导读:
PLC在电动机控制及常用机床中的应用及其广泛。
过去通常采用继电器控制系统对电动机及数控机床进行控制,虽然继电器控制系统结构简单、价格低廉,但是由于其利用的是机械性触点,容易损坏、寿命短而且工作频率低,所以逐渐被新型的控制装置所替代。
利用PLC进行控制,具有系统体积小、抗干扰能力强、灵活性强等优点。
本章主要讲述了西门子系列PLC在常用电动机及常用机床中的应用实例,希望读者能够很好的掌握。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.1常用三相异步电动机的基本控制环节及控制实现9.1.1启动、停车和点动电动机的运行停止控制电路电动机的运行停止控制梯形图程序china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术2点动、连续运行控制三相异步电动机的单向连续带点动接触器继电器控制电路原理图三相异步电动机单向连续带点动控制梯形图和语句表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.1.2电动机的正转、反转和停止控制电动机的正转、反转和停止控制电气原理图电动机的正转、反转和停止控制梯形图和语句表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.1.3电动机正/反转联锁控制电动机正/反转连锁控制电气原理图电动机正/反转联锁控制梯形图程序china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.1.4多速三相异步电动机控制电路程序三速三相异步电动机有两套绕组和三种不同的转速,即低速、中速和高速。
当电动机绕组接成形接法时,电动机以低速运行;当电动机绕组接成Y形接法时,电动机以中速运行;当电动机绕组接成YY形接法时,电动机以高速运行。
三速三相异步电动机控制电气原理图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术三速三相异步电动机PLC控制I/O分配表名称地址说明输入信号低速启动按钮I0.0SB1中速启动按钮I0.1SB2高速启动按钮I0.2SB3停止按钮I0.3SB4热继电器I0.4KR1、KR2、KR3输出信号低速运行接触器Q0.0KM1中速运行接触器Q0.1KM2高速运行接触器Q0.2KM3三速三相异步电动机PLC控制的硬件接线图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.2PLC在步进电机控制中的实现9.2.1步进电机控制系统功能说明在本节中,主要讲述PLC对三相六拍步进电机的控制。
对三相六拍步进电机的控制,主要为两个方面:
三相绕组的接通与断开顺序控制以及步进速度的控制,其控制要求如下。
按下正向启动按钮,步进电机按AABBBCCCAA的时序正向转动。
按下反向启动按钮,步进电机按AACCCBBBAA的时序方向转动。
运行过程中,正反转可随时不停机切换。
步进速度慢速为0.5s,高速为0.05s,并可随时手控变速。
每次起动均从A相开始。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.2.2步进电机控制系统硬件设计1PLC选型通过对各个输入和输出信号进行分析后可以得知,该步进电机控制系统中有4个数字量输入和3个数字量输出,共需7个I/O点,根据I/O点数和容量可以选择S7-200系列PLC中的CPU221作为主机。
步进电机控制系统硬件结构示意图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术2I/O点数的分配及接线三相六拍步进电机PLC控制I/O分配表名称地址说明输入信号正向启动按钮I0.0控制步进电机正向运转反向启动按钮I0.1控制步进电机反向运转停止按钮I0.2控制步进电机工作的停止速度控制按钮I0.3控制步进电机的运转速度输出信号A相脉冲电源输入端Q0.0控制A相绕组B相脉冲电源输入端Q0.1控制B相绕组C相脉冲电源输入端Q0.2控制C相绕组china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术步进电机PLC控制系统硬件接线图9.2.3步进电机控制系统软件设计在本例中,采用移位指令进行步进控制。
首先指定移位寄存器MB0。
按照三相六拍的步进顺序,移位寄存器每左移1位,电机前进一个步距角,完成六拍后重新赋初值。
移位寄存器初值M0.7M0.6M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.000000001china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术移位寄存器输出状态及步进电机绕组状态真值表移位寄存器MB0正转反转M0.5M0.4M0.3M0.2M0.1M0.0ABCABC000000000000000001100100000010110101000100010001001000011011010000001010100000101110从而得出三相绕组的控制逻辑关系式:
正转时:
A相=M0.0+M0.1+M0.5B相=M0.1+M0.2+M0.3C相=M0.3+M0.4+M0.5反转时:
A相=M0.0+M0.1+M0.5B相=M0.3+M0.4+M0.5C相=M0.1+M0.2+M0.3china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术步进电机控制系统流程图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.3交流伺服电动机运动控制9.3.1交流伺服电机运动控制系统功能说明在本例中,要求控制交流伺服电机先低速正转,再高速反转,最后停车,其中,实现电机的正转和反转以及转速控制需要在通过点击驱动器进行设计。
PLC的作用是对驱动器进行控制,开启或关闭这些功能,从而实现对交流电机的控制。
9.3.2交流伺服电机运动控制系统硬件设计1PLC选型通过对各个输入和输出信号进行分析后可以得知,该交流伺服电机运动控制系统中有2个数字量输入和2个数字量输出,共需4个I/O点,根据I/O点数和容量可以选择S7-200系列PLC中的CPU221作为主机。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术交流伺服电机运动控制系统硬件组成示意图2I/O点数的分配及接线名称地址说明输入信号启动按钮I0.0控制交流伺服电机的开启停止按钮I0.1控制交流伺服电机的停车输出信号启动驱动器Q0.0参数输出Q0.1交流伺服电机运动控制系统I/O分配表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术交流伺服电机运动控制系统硬件接线图交流伺服电机运动控制系统的梯形图及语句表9.3.3交流伺服电机运动控制系统软件设计china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.4直流电机速度系统控制9.4.1直流电机速度系统控制功能说明直流电机简单工作过程china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.4.2直流电机速度系统控制硬件设计1PLC选型通过对各个输入和输出信号进行分析后可以得知,该直流电机速度控制系统中有2个数字量输入和1个数字量输出,共需3个I/O点,根据I/O点数和容量可以选择S7-200系列PLC中的CPU221作为主机。
2I/O点数的分配及接线名称地址说明输入信号启动按钮I0.0控制直流电机的开启停止按钮I0.1控制直流电机的停车输出信号直流电机Q0.0PWM输出直流电机速度控制系统I/O分配表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术直流电机速度控制系统硬件接线图9.4.3直流电机速度系统控制软件设计直流电机的详细工作过程如下1)按下启动按钮后电机开始运转。
2)电机首先以慢速运转30S。
3)暂停3s后以中速运转30s。
4)再次暂停3s后以高速运转30s。
5)高速运转30s后开始自由停车,直至停止。
6)若在工作过程中,按下停止按钮,直流电机就会停止工作。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术直流电机速度控制系统程序流程图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.5多台电动机顺序控制程序9.5.1多台电动机顺序控制功能说明本节讲述的例子中,共有4台电动机(M1、M2、M3、M4),前级电动机未启动的情况下,后级电动机也无法启动工作;后级电动机未停止工作,前级电动机也无法停止工作。
即是说,电动机M1未启动的话,电动机M2、M3、M4都不能启动,电动机M4未停止工作的话,电动机M3、M2、M1都不能停止工作。
9.5.2多台电动机顺序控制硬件设计1PLC选型通过对各个输入和输出信号进行分析后可以得知,该多台电动机顺序控制系统中有8个数字量输入和4个数字量输出,共需12个I/O点,根据I/O点数和容量可以选择S7-200系列PLC中的CPU222作为主机。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术多台电动机顺序控制硬件组成示意图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术2I/O点数的分配及接线名称地址说明输入信号电动机M1启动按钮I0.0按钮控制电动机M1的开启电动机M1停止按钮I0.1按钮控制电动机M1的停车电动机M2启动按钮I0.2按钮控制电动机M2的开启电动机M2停止按钮I0.3按钮控制电动机M2的停车电动机M3启动按钮I0.4按钮控制电动机M3的开启电动机M3停止按钮I0.5按钮控制电动机M3的停车电动机M4启动按钮I0.6按钮控制电动机M4的开启电动机M4停止按钮I0.7按钮控制电动机M4的停车输出信号电动机M1接触器Q0.0控制电动机M1电动机M2接触器Q0.1控制电动机M2电动机M3接触器Q0.2控制电动机M3电动机M4接触器Q0.3控制电动机M4多台电动机顺序控制系统I/O分配表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术多台电动机顺序控制系统硬件接线图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.5.3多台电动机顺序控制软件设计多台电动机顺序控制梯形图和语句表china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术9.6可编程控制器在常用机床中的应用实例9.6.1全自动导轨除锈磨光机1全自动导轨除锈磨光机控制系统功能说明该机床由轨顶砂带磨头、轨底砂带磨头、垂直端面刷光头、机架、地车、机床防护系统、钢轨夹紧及限位装置、吸尘系统、液压系统、电气控制系统等组成。
采用三工位的机床形式轨顶砂带磨削工位、轨底砂带磨削工位及垂直端面刷光工位,可以一次性自动将钢轨一端的轨顶、轨底及垂直端面除锈,并使除锈表面质量达到焊接工艺要求。
机床的整体布局示意图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术上、下磨头及刷光轮的工步顺序图2全自动导轨除锈磨光机控制系统硬件设计根据对全自动导轨除锈磨光机的功能分析,可知其主要的输入和输出信号有:
输入信号:
启动按钮,停止按钮,2组遮挡式光电检测传感器,压力继电器2组,砂带磨损检测传感器、磨头水平方向上的行程开关各2组,钳型电流互感器1个,垂直方向行程开关1组,限流器1个,夹盘上的接触开关2个。
输出信号:
磨头电机控制继电器,电磁阀,指示灯等。
由于输入/输出点数较多,因此选择西门子S系列型号为300的可编程控制器。
限于篇幅问题,I/O分配表以及硬件接线图在这里不再详细列出。
china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用技术3全自动导轨除锈磨光机控制系统软件设计整体工艺加工流程图china_PLC机电控制系统设计与应用技术机电控制系统设计与应用
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