第9章--PLC的工程应用及案例.ppt

第9章 PLC的工程应用及案例 9.1 PLC应用的领域及类型 9.2 PLC控制系统的设计原则 9.3 PLC控制系统的硬件和软件设计 9.4 PLC程序设计方法 9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例 9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用 第9章 PLC的工程应用及案例 9.1 概述 9.2 PLC控制系统的设计原则 9.3 PLC控制系统的硬件和软件设计 9.3.1 PLC的硬件设计;9.3.2 PLC的软件设计 9.4 PLC程序设计方法 9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例 9.5.1 两台电动机顺序起动联锁控制电路;9.5.2 自动限位控制电路;9.5.3 电动机Y -减压起动控制电路;9.5.4 自动循环控制能耗制动控制 9.6 9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用 9.6.1 PLC在发电厂自动控制系统中的应用 9.6.2 PLC在供配电自动控制系统中的应用 9.6.3 PLC在新能源自动控制系统中的应用 9.6.4 几种常用电气软件简介及应用案例 9.1 概述 1PLC应用领域 (1)开关量的逻辑控制 它是PLC最基本的功能控制的I/O点数可以不受限制，还可以通过联网来实现控制。

(2)模拟量的闭环控制 PLC具有A-D、D-A转换、算术运算和模糊控制，可实现模拟量、闭环、速度和过程控制 (3)数字量的智能控制PLC能接收和输出高速脉冲，如果再配备传感器或脉冲伺服装置，能实现数字量的智能控制 (4)数据采集与监控PLC在实现控制时，能把现场的数据实时显示出来或采集保存下来，可随时观察采集来的数据及统计分析结果 (5)通信、联网及集散控制PLC的通信联网能力很强，PLC与PLC之间、PLC与计算机之间可进行通信和联网，由计算机来实现对其编程和管理9.1 概述 2PLC应用类型 工业自动化中普遍采用的是开关量控制和模拟量控制，而开关量的顺序控制是工业自动化设计的首选 用PLC可作为开关量逻辑控制、定时控制、计数控制，取代传统继电器接触器控制，如机床电气、电机控制中心等，也可取代顺序控制，如高炉上料、电梯控制、货物存取、运输、检测等总之，PLC可用于单机、多机以及生产线的自动化控制场合 用PLC可实现闭环过程控制，如压力、流量等连续变化的模拟量闭环PID控制这种类型主要用在系统中模拟量较多、开关量较少的场合9.2 PLC控制系统的设计原则 1系统设计的基本原则 1)首先要全面、详细地了解被控对象的机械结构和生产工艺过程。

2)设计前，要进行现场调查研究，搜集有关 3)在制定PLC控制方案时，要根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，设计时要给控制系统的容量和功能预留一定的余量，便于以后生产的发展和工艺的改进9.2 PLC控制系统的设计原则 2设计方法及步骤 1)详细了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 2)根据被控对象对PLC控制系统的技术指标要求，确定所需输入/输出信号的点数，选择合适的PLC类型 3) 确定输入设备按钮、选择开关、行程开关、传感器等；输出设备继电器、接触器、指示灯、电磁阀等 4)编制出输入/输出端子的接线图 5)设计应用系统梯形图程序 6)将程序输入PLC 7)程序调试 8) 整个系统的联机调试 9)编写技术文件9.3 PLC控制系统的硬件和软件设计 9.3.1 PLC的硬件设计 1PLC机型的选择 选择合适的机型是PLC控制系统设计中相当重要的环节 2PLC容量 PLC容量包括两个方面：一是I/O点数，二是用户存储器的容量 3其他硬件配置 (1)电源有的PLC备有独立的电源模块，选择电源模块时要考虑电源模块的额定输出电流要大于或等于主机、I/O模块、专用模块等总的消耗电流之和。

(2)大中型系统配置对大中型的控制系统，必要时可考虑配置总监控台和监控模拟屏，以及专用UPS电源等 9.3 PLC控制系统的硬件和软件设计 9.3.2 PLC的软件设计 1PLC控制系统的软件设计内容1) PLC的功能分析与设计 2) 110信号及数据结构分析与设计 3)程序结构分析与设计 4)程序设计与编制 5)编程调试 6)编制程序使用说明书 2PLC控制系统的软件设计步骤2PLC控制系统的软件设计步骤 软件设计就是在软件规格说明书的基础上，编制实际应用程序并形成程序说明书 1)制定设备运行方案根据生产工艺的要求，分析各输入、输出与各种动作之间的逻辑关系，各设备的动作内容和动作顺序，画出流程图 2)画控制流程图 3)制定抗干扰措施根据现场工作环境的因素，制定系统的硬件和软件抗干扰措施，如硬件可采用电源隔离、信号滤波，软件可采用平均值滤波等 4)编写程序根据I/O信号及所选定的PLC型号分配PLC的硬件资源，给梯形图的各种继电器或触头进行编号，然后再按技术要求，用梯形图进行编程 5)软件测试软件程序编写好以后一般先作模拟调试还要对程序进行离线测试用编程软件将输出点强制ON/OFF，观察对应的控制柜内PLC负载（指示灯、接触器等）的动作是否正常，或对应的接线端子上的输出信号的状态变化是否正确。

只有当模拟运行正常后，才能正式投入运行 6)编制程序使用说明书9.3 PLC控制系统的硬件和软件设计 2PLC控制系统的软件设计步骤 1)制定设备运行方案根据生产工艺的要求，画出流程图 2)画控制流程图 3)制定抗干扰措施 4)编写程序用梯形图进行编程 5)软件测试软件程序编写好以后一般先作模拟调试还要对程序进行离线测试只有当模拟运行正常后，才能正式投入运行 6)编制程序使用说明书9.4 PLC程序设计方法 1.经验设计法 1)根据控制要求，合理地将控制设备的运动分成各自独立的简单运动，分别设计这些简单运动的基本控制程序 2)按照各运动之间应有的制约关系来设置联锁电路，选定联锁触头，设计联锁程序这是关系到控制系统能否可靠、正确运行的关键一步，必须引起重视对于复杂的控制要求，要注意确定总的要求的关键点 3)按照维持运动的进行和转换的需要，选择合适的控制方法，设置主令元件、检测元件以及继电器等 4)在绘制好关键点的梯形图的基础上，针对性系统最终的输出进行梯形图的编绘，使用关键点综合出最终输出的控制要求 5)设置好必要的保护装置9.4 PLC程序设计方法 2.逻辑设计法 1)根据控制要求列出逻辑代数表达式。

2)对逻辑代数式进行化简 3)根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.1 两台电动机顺序起动联锁控制电路9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.2 自动限位控制电路图10-2自动限位控制电路 9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.3 电动机Y -减压起动控制电路9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.3 电动机Y -减压起动控制电路9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.4 自动循环控制9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例9.5.4 自动循环控制图10-3电动机Y -降压起动自动控制电路 9.5 PLC在电气控制电路中的应用及案例能耗制动控制9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用9.6.1 PLC在发电厂自动控制系统的应用 1.PLC在电厂输煤程控系统的应用 利用PLC实现电厂输煤设备的控制功能,利用上级工业控制计算机(即输煤程控中心)来实现皮带的跑偏监测和设备的状态监测等功能整个输煤程控系统可以按照三层结构进行控制,即输煤程控中心、现场控制(即PLC控制站)和就地控制结构PLC控制系统对输煤现场的数据进行采集,把现场的输煤设备数据信号连接到相应的远程控制分站,再通过工业通讯以太网,把采集到的现场数据传送给输煤控制中心，即通过总线连接到输煤系统的中心控制主站。

在输煤程控系统中,工业控制计算机即输煤程控中心,是以上位机和下位机的关系,与输煤现场控制PLC进行数据通信的 2.PLC在电厂化学水处理程控系统的应用 化学水处理系统由软化水处理系统、反渗透系统和除盐水系统三部分组成系统主工艺流程为：工业水曝气塔曝气水箱升压水泵叠加式过滤器阳离子交换器除二氧化碳器软化水箱碱计量泵加碱软化水泵升压（软化水，可作为厂内生活用水）加热器反渗透装置反渗透水箱反渗透水泵升压一级混合离子交换器二级混合离子交换器除盐水箱除盐水泵升压主厂房 利用PLC对各个水系统中的设备分别进行数据采集和控制，形成全厂水系统集中控制，上位机和PLC之间采用工业以太网进行通讯，实现全厂水系统的显示、历史数据的保存、操作查询、报警、集中操作、集中监视和集中管理等功能整个网络有操作员站、工程师站、服务器、网络交换机、数据通讯系统及其接口、PLC控制系统组成9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用 3.PLC在电厂除灰控制系统的应用 火电厂除灰渣系统主要有分机械除灰，气力除灰和水力除灰三种主要控制对象有输送风机、气化风机、气锁阀、加热器、各类阀门、卸灰装置、布袋收尘器、收尘风机及管道压力、底渣斗、蓄水池以及灰库等设备。

整个控制系统有操作员站、工程师站、服务器、网络交换机、数据通讯系统及其接口、PLC控制系统组成在电厂采用PLC除灰可以大大减轻人员工作负担，增强系统抗干扰能力，提高系统操作的准确性，可提高粉煤灰综合利用率，同时产生良好的社会效益和经济效益PLC可根据料位计传输过来的灰粉位置信号（高、正常、低）和仓泵上方的电接点压力表指示压力值信号，采取相应的处理9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用9.6.2 PLC在供配电自动控制系统中的应用 1.PLC在智能型低压配电系统的应用 PLC是一种新型工业控制器，与继电器相比，编程灵活、功能齐全、控制简单、使用方便、抗干扰力强、性价比高、寿命长、体积小、重量轻、耗电小、有自诊断、故障报警、网络通讯、显示等功能，还便于操作和维修人员检查 在智能型低压配电系统中，使用普通电动型空气断路器（或空气开关）作为执行器， PLC作为运行状态和参数自动检测、自动控制的控制器件各PLC作为从站，分别安装在各开关柜中主站要选用具有网络通信能力的PLC如在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行.在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统。

对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用 2. PLC在电力供电系统自动化的应用 电力系统自动化离不开PLC，也离不开中低压配电网自动化的远程终端设备RTU中低压配电网的自动化系统由主站、远方终端单元（RTU）、线路传感器、远方控制真空开关、通信电缆五个部分组成其中RTU装置位于配电网（变电）主站现场，可以自动采集各种开关信息，如状态量（遥信）、模拟量（遥测），并通过专用通道传递到监控中心的主站系统有的RTU还可按监控人员的意图和指令执行特定的遥控操作，并将操作结果返送监控中心主站系统 从变电站RTU的功能来看，变电站自动化的内容包括遥信、遥测、遥控三个方面（其中遥信：是将被测开关的辅助触点两端引线接到PLC的输入点和地，当配电开关动作时，辅助触点相应断开和闭合，PLC的相应输入点与地之间接通或断开，使PLC内部获得一个高电平或低电平9.6 PLC在发电、供配电、新能源系统中的应用 3.PLC在中低压配电网自动化的应用 用PLC技术来实现中低压配电网（35kV以上）自动化的RTU功能，能够满足RTU特有的要求。

目前许多厂家的PLC产品基本都包含有离散点输入和输出、模拟采样输入、时钟、通信等功能，利用PLC这些现成的功能，可实现RTU在中低压配电网自动化包括用PLC实现离散输入点的遥信、离散输出点遥控、模拟采样输入的遥测、用PLC的通信功能实现和主机的通信这样就无需额外硬件，只需根据开关柜的实际情况，对PLC进行简单。