PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例- 自動(dòng)化學(xué)院

1、.第7章 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例本章要點(diǎn)l PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及常用的設(shè)計(jì)方法l 應(yīng)用舉例l PLC的裝配、檢測(cè)和維護(hù)7.1 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)之后，可以結(jié)合實(shí)際進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)，PLC的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，PLC設(shè)計(jì)的基本原則是：1. 充分發(fā)揮PLC的控制功能，最大限度地滿足被控制的生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求。2. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單，維修方便。3. 保證控制系統(tǒng)安全可靠。4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選用PLC時(shí)，在I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上適當(dāng)留有余地。5. 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫(xiě)程序，要求程序結(jié)構(gòu)

2、清楚，可讀性強(qiáng)，程序簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。7.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.2.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟1. PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，進(jìn)行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計(jì)的依據(jù)。（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。（3）選定PLC的型號(hào)（包括機(jī)型、容量、I/O模塊和電源等）。（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫(xiě)程序并調(diào)試。（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作臺(tái)、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（7）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。2. 設(shè)計(jì)步驟（1）工藝分析深入了解控制對(duì)象的工藝過(guò)

3、程、工作特點(diǎn)、控制要求，并劃分控制的各個(gè)階段，歸納各個(gè)階段的特點(diǎn)，和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫(huà)出控制流程圖或功能流程圖。（2）選擇合適的PLC類型在選擇PLC機(jī)型時(shí)，主要考慮下面幾點(diǎn)：1功能的選擇。 對(duì)于小型的PLC主要考慮I/O擴(kuò)展模塊、A/D與D/A模塊以及指令功能（如中斷、PID等）。2I/O點(diǎn)數(shù)的確定。 統(tǒng)計(jì)被控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量、模擬量的I/O點(diǎn)數(shù)，并考慮以后的擴(kuò)充（一般加上10%20%的備用量），從而選擇PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和輸出規(guī)格。3內(nèi)存的估算。 用戶程序所需的內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、程序結(jié)構(gòu)長(zhǎng)短等因素有關(guān)。一般可按下式估算：存儲(chǔ)容量=開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)10+開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)

4、數(shù)8+模擬通道數(shù)100+定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量2+通信接口個(gè)數(shù)300+備用量。（3）分配I/O點(diǎn)。 分配PLC的輸入/輸出點(diǎn)，編寫(xiě)輸入/輸出分配表或畫(huà)出輸入/輸出端子的接線圖，接著就可以進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。（4）程序設(shè)計(jì)。 對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，畫(huà)出控制流程圖或功能流程圖，然后設(shè)計(jì)出梯形圖，再根據(jù)梯形圖編寫(xiě)語(yǔ)句表程序清單，對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試和修改，直到滿足控制要求為止。（5）控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 設(shè)計(jì)控制柜及操作臺(tái)的電器布置圖及安裝接線圖；設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)各部分的電氣互鎖圖；根據(jù)圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并檢查。（6）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試。如果

5、控制系統(tǒng)由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制程序的步序較多，則可先進(jìn)行分段調(diào)試，然后連接起來(lái)總調(diào)。（7）編制技術(shù)文件。技術(shù)文件應(yīng)包括：可編程控制器的外部接線圖等電氣圖紙，電器布置圖，電器元件明細(xì)表，順序功能圖，帶注釋的梯形圖和說(shuō)明。7.2.2 PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試1. PLC的硬件設(shè)計(jì)PLC硬件設(shè)計(jì)包括：PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施的設(shè)計(jì)等。選定PLC的機(jī)型和分配I/O點(diǎn)后，硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計(jì)，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和

6、自動(dòng)、手動(dòng)部分的詳細(xì)連接等。電器元件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。2. PLC的軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應(yīng)急措施和輔助程序的設(shè)計(jì)，小型開(kāi)關(guān)量控制一般只有主程序。首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫(huà)出控制流程圖或功能流程圖，簡(jiǎn)單的可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。3. 軟件硬件的調(diào)試調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)好后一般先作模擬調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過(guò)仿真軟件來(lái)代替PLC硬件在計(jì)算機(jī)上調(diào)試程序。如果有PLC的硬件，可以用小開(kāi)關(guān)和按鈕模擬PLC的實(shí)際輸入

7、信號(hào)（如起動(dòng)、停止信號(hào)）或反饋信號(hào)（如限位開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)），再通過(guò)輸出模塊上各輸出位對(duì)應(yīng)的指示燈，觀察輸出信號(hào)是否滿足設(shè)計(jì)的要求。需要模擬量信號(hào)I/O時(shí)，可用電位器和萬(wàn)用表配合進(jìn)行。在編程軟件中可以用狀態(tài)圖或狀態(tài)圖表監(jiān)視程序的運(yùn)行或強(qiáng)制某些編程元件。硬件部分的模擬調(diào)試主要是對(duì)控制柜或操作臺(tái)的接線進(jìn)行測(cè)試?？稍诓僮髋_(tái)的接線端子上模擬PLC外部的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)，或操作按鈕的指令開(kāi)關(guān)，觀察對(duì)應(yīng)PLC輸入點(diǎn)的狀態(tài)。用編程軟件將輸出點(diǎn)強(qiáng)制ON/OFF，觀察對(duì)應(yīng)的控制柜內(nèi)PLC負(fù)載（指示燈、接觸器等）的動(dòng)作是否正常，或?qū)?yīng)的接線端子上的輸出信號(hào)的狀態(tài)變化是否正確。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的P

8、LC中。調(diào)試時(shí)，主電路一定要斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問(wèn)題或?qū)δ承┛刂乒δ艿母倪M(jìn)。 7.2.3 PLC程序設(shè)計(jì)常用的方法PLC程序設(shè)計(jì)常用的方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、邏輯設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法等。1. 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒(méi)有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間和設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用于較簡(jiǎn)單的梯形圖設(shè)計(jì)。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法必須熟記一

9、些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等，這些電路在前面的章節(jié)中已經(jīng)介紹過(guò)。2. 繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法繼電器接觸器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用，已有一套能完成系統(tǒng)要求的控制功能并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的控制電路圖，而PLC控制的梯形圖和繼電器接觸器控制電路圖很相似，因此可以直接將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的繼電器接觸器控制電路圖轉(zhuǎn)換成梯形圖。主要步驟如下：（1）熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路。（2）對(duì)照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指示燈、電磁閥等）換成接線圖上對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)的編號(hào)，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)等）觸點(diǎn)都換成對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的編號(hào)。（3）將繼電器電路圖中

10、的中間繼電器、定時(shí)器，用PLC的輔助繼電器、定時(shí)器來(lái)代替。（4）畫(huà)出全部梯形圖，并予以簡(jiǎn)化和修改。這種方法對(duì)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)是可行的，比較方便，但較復(fù)雜的控制電路，就不適用了?！纠?-1】圖7-1為電動(dòng)機(jī)Y/減壓起動(dòng)控制主電路和電氣控制的原理圖。（1）工作原理如下：按下啟動(dòng)按鈕SB2,KM1、KM3、KT通電并自保，電動(dòng)機(jī)接成Y型起動(dòng)，2s后，KT動(dòng)作，使KM3斷電，KM2通電吸合，電動(dòng)機(jī)接成型運(yùn)行。按下停止按扭SB1，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。圖7-1 電動(dòng)機(jī)Y/減壓起動(dòng)控制主電路和電氣控制的原理圖（2）I/O分配 輸入 輸出 停止按鈕SB1：I0.0 KM1：Q0.0 KM2： Q0.1 起動(dòng)按鈕SB

11、2：I0.1 KM3：Q0.2 過(guò)載保護(hù)FR： I0.2（3）梯形圖程序轉(zhuǎn)換后的梯形圖程序如圖7-2所示。按照梯形圖語(yǔ)言中的語(yǔ)法規(guī)定簡(jiǎn)化和修改梯形圖。為了簡(jiǎn)化電路，當(dāng)多個(gè)線圈都受某一串并聯(lián)電路控制時(shí)，可在梯形圖中設(shè)置該電路控制的存儲(chǔ)器的位，如M0.0。簡(jiǎn)化后的程序如圖7-3所示。 圖7-2 例1梯形圖程序3. 邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法是以布爾代數(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中各工步之間的各個(gè)檢測(cè)元件（如行程開(kāi)關(guān)、傳感器等）狀態(tài)的變化，列出檢測(cè)元件的狀態(tài)表，確定所需的中間記憶元件，再列出各執(zhí)行元件的工序表，然后寫(xiě)出檢測(cè)元件、中間記憶元件和執(zhí)行元件的邏輯表達(dá)式，再轉(zhuǎn)換成梯形圖。該方法在單一的條件控制系統(tǒng)中

12、，非常好用，相當(dāng)于組合邏輯電路，但和時(shí)間有關(guān)的控制系統(tǒng)中，就很復(fù)雜。下面將介紹一個(gè)交通信號(hào)燈的控制電路?！纠?-2】用PLC構(gòu)成交通燈控制系統(tǒng)。（1）控制要求：如圖7-4所示，起動(dòng)后，南北紅燈亮并維持25s。在南北紅燈亮的同時(shí)，東西綠燈也亮，1s后，東西車(chē)燈即甲亮。到20s時(shí)，東西綠燈閃亮，3s后熄滅，在東西綠燈熄滅后東西黃燈亮，同時(shí)甲滅。黃燈亮2s后滅東西紅燈亮。與此同時(shí)，南北紅燈滅，南北綠燈亮。1s后，南北車(chē)燈即乙亮。南北綠燈亮了25s后閃亮，3s后熄滅，同時(shí)乙滅，黃燈亮2s后熄滅，南北紅燈亮，東西綠燈亮，循環(huán)。 圖7-4 交通燈控制示意圖（2）I/O分配輸入 輸出起動(dòng)按鈕：I0.0 南北

13、紅燈：Q0.0 東西紅燈：Q0.3 南北黃燈：Q0.1 東西黃燈：Q0.4 南北綠燈：Q0.2 東西綠燈：Q0.5 南北車(chē)燈：Q0.6 東西車(chē)燈：Q0.7（3）程序設(shè)計(jì) 根據(jù)控制要求首先畫(huà)出十字路口交通信號(hào)燈的時(shí)序圖，如圖7-5所示。根據(jù)十字路口交通信號(hào)燈的時(shí)序圖，用基本邏輯指令設(shè)計(jì)的信號(hào)燈控制的梯形圖如圖7-6所示。分析如下：首先，找出南北方向和東西方向燈的關(guān)系：南北紅燈亮（滅）的時(shí)間=東西紅燈滅（亮）的時(shí)間，南北紅燈亮25S（T37計(jì)時(shí)）后，東西紅燈亮30S（T41計(jì)時(shí)）后。其次，找出東西方向的燈的關(guān)系：東西紅燈亮30S后滅（T41復(fù)位）東西綠燈平光亮20S（T43計(jì)時(shí)）后東西綠燈閃光3S

14、（T44計(jì)時(shí)）后，綠燈滅東西黃燈亮2S（T42計(jì)時(shí)）。 再其次，找出南北向燈的關(guān)系：南北紅燈亮25S（T37計(jì)時(shí)）后滅南北綠燈平光25S（T38計(jì)時(shí)）后南北綠燈閃光3S（T39計(jì)時(shí)）后，綠燈滅南北黃燈亮2S（T40計(jì)時(shí)）。最后找出車(chē)燈的時(shí)序關(guān)系：東西車(chē)燈是在南北紅燈亮后開(kāi)始延時(shí)（T49計(jì)時(shí)）1S后，東西車(chē)燈亮，直至東西綠燈閃光滅（T44延時(shí)到）；南北車(chē)燈是在東西紅燈亮后開(kāi)始延時(shí)（T50計(jì)時(shí)）1S后，南北車(chē)燈亮，直至南北綠燈閃光滅（T39延時(shí)到）。根據(jù)上述分析列出各燈的輸出控制表達(dá)式： 圖7-6 基本邏輯指令設(shè)計(jì)的信號(hào)燈控制的梯形圖東西紅燈：Q0.3=T37 南北紅燈Q0.0=M0.0T37東西

15、綠燈：Q0.5=Q0.0T43+T43T44T59 南北綠燈Q0.2=Q0.3T38+T38T39T59東西黃燈：Q0.4=T44T42 南北黃燈Q0.1=T39T40 東西車(chē)燈：Q0.7=T49T44 南北車(chē)燈Q0.6=T50T39 4. 順序控制設(shè)計(jì)法根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開(kāi)始一步一步地設(shè)計(jì)下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫(huà)出功能流程圖。首先將被控制對(duì)象的工作過(guò)程按輸出狀態(tài)的變化分為若干步，并指出工步之間的轉(zhuǎn)換條件和每個(gè)工步的控制對(duì)象。這種工藝流程圖集中了工作的全部信息。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，可以用中間繼電器M來(lái)記憶工步，一步一步地順序進(jìn)行，也可以用順序控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面將詳細(xì)介紹

16、功能流程圖的種類及編程方法。（1）單流程及編程方法功能流程圖的單流程結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，如圖7-7所示，其特點(diǎn)是：每一步后面只有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換后面只有一步。各個(gè)工步按順序執(zhí)行，上一工步執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)換條件成立，立即開(kāi)通下一工步，同時(shí)關(guān)斷上一工步。用順序控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)功能流程圖的編程方法，在前面的章節(jié)已經(jīng)介紹過(guò)了，在這里將重點(diǎn)介紹用中間繼電器M來(lái)記憶工步的編程方法。在圖7-7中，當(dāng)n-1為活動(dòng)步時(shí)，轉(zhuǎn)換條件b成立，則轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，n步變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)n-1步關(guān)斷。由此可見(jiàn)，第n步成為活動(dòng)步的條件是：Xn-1=1，b=1；第n步關(guān)斷的條件只有一個(gè)Xn+1=1。用邏輯表達(dá)式表示功能流程圖的第n步開(kāi)通和關(guān)斷條

17、件為： 式中等號(hào)左邊的Xn為第n步的狀態(tài)，等號(hào)右邊Xn+1表示關(guān)斷第n步的條件，Xn表示自保持信號(hào)，b表示轉(zhuǎn)換條件?！纠?-3】根據(jù)圖7-8所示的功能流程圖，設(shè)計(jì)出梯形圖程序。將結(jié)合本例介紹常用的編程方法。1使用起保停電路模式的編程方法在梯形圖中，為了實(shí)現(xiàn)前級(jí)步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，才能進(jìn)行步的轉(zhuǎn)換，總是將代表前級(jí)步的中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)與轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的接點(diǎn)串聯(lián)，作為代表后續(xù)步的中間繼電器得電的條件。當(dāng)后續(xù)步被激活，應(yīng)將前級(jí)步關(guān)斷，所以用代表后續(xù)步的中間繼電器常閉接點(diǎn)串在前級(jí)步的電路中。如圖7-8所示的功能流程圖，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)邏輯關(guān)系為：對(duì)于輸出電路的處理應(yīng)注意：Q0.0輸出繼電器在M0.1

18、、M0.2步中都被接通，應(yīng)將M0.1和M0.2的常開(kāi)接點(diǎn)并聯(lián)去驅(qū)動(dòng)Q0.0；Q0.1輸出繼電器只在M0.2步為活動(dòng)步時(shí)才接通，所以用M0.2的常開(kāi)接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Q0.1。使用起保停電路模式編制的梯形圖程序如圖7-9所示。2使用置位、復(fù)位指令的編程方法S7-200系列PLC有置位和復(fù)位指令，且對(duì)同一個(gè)線圈置位和復(fù)位指令可分開(kāi)編程，所以可以實(shí)現(xiàn)以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程。當(dāng)前步為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，用S將代表后續(xù)步的中間繼電器置位（激活），同時(shí)用R將本步復(fù)位（關(guān)斷）。圖7-8所示的功能流程圖中，如用M0.0的常開(kāi)接點(diǎn)和轉(zhuǎn)換條件I0.0的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)作為M0.1置位的條件，同時(shí)作為M0.0復(fù)位的條件。這種

19、編程方法很有規(guī)律，每一個(gè)轉(zhuǎn)換都對(duì)應(yīng)一個(gè)S/R的電路塊，有多少個(gè)轉(zhuǎn)換就有多少個(gè)這樣的電路塊。用置位、復(fù)位指令編制的梯形圖程序如圖7-10所示。3使用移位寄存器指令編程的方法 單流程的功能流程圖各步總是順序通斷，并且同時(shí)只有一步接通，因此很容易采用移位寄存器指令實(shí)現(xiàn)這種控制。對(duì)于圖7-8所示的功能流程圖，可以指定一個(gè)兩位的移位寄存器，用M0.1、M0.2代表有輸出的兩步，移位脈沖由代表步狀態(tài)的中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)和對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件組成的串聯(lián)支路并聯(lián)提供，數(shù)據(jù)輸入端（DATA）的數(shù)據(jù)由初始步提供。對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-11所示。在梯形圖中將對(duì)應(yīng)步的中間繼電器的常閉接點(diǎn)串聯(lián)連接，可以禁止流程執(zhí)行的過(guò)程

20、中移位寄存器DATA端置“1”，以免產(chǎn)生誤操作信號(hào)，從而保證了流程的順利執(zhí)行。4使用順序控制指令的編程方法使用順序控制指令編程，必須使用S狀態(tài)元件代表各步，如圖7-12所示。其對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖7-13所示。（2）選擇分支及編程方法選擇分支分為兩種，如圖7-14為選擇分支開(kāi)始，7-15為選擇分支結(jié)束。 選擇分支開(kāi)始指：一個(gè)前級(jí)步后面緊接著若干個(gè)后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉(zhuǎn)換條件，在圖中則表示為代表轉(zhuǎn)換條件的短劃線在各自分支中。選擇分支結(jié)束，又稱選擇分支合并，是指：幾個(gè)選擇分支在各自的轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)轉(zhuǎn)換到一個(gè)公共步上。在圖7-14中，假設(shè)2為活動(dòng)步，若轉(zhuǎn)換條件a=1，則執(zhí)行工步3；如果轉(zhuǎn)換條

21、件b=1，則執(zhí)行工步4；轉(zhuǎn)換條件c=1，則執(zhí)行工步5。即哪個(gè)條件滿足，則選擇相應(yīng)的分支，同時(shí)關(guān)斷上一步2。一般只允許選擇其中一個(gè)分支。在編程時(shí)，若圖7-14中的工步2、3、4、5分別用M0.0、M0.1、M0.2、M0.3表示，則當(dāng)M0.1、M0.2、M0.3之一為活動(dòng)步時(shí)，都將導(dǎo)致M0.0=0，所以在梯形圖中應(yīng)將M0.1、M0.2和M0.3的常閉接點(diǎn)與M0.0的線圈串聯(lián)，作為關(guān)斷M0.0步的條件。在圖7-15中，如果步6為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件d=1，則，則工步6向工步9轉(zhuǎn)換；如果步7為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件e=1，則工步7向工步9轉(zhuǎn)換；如果步8為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件f=1，則工步8向工步9轉(zhuǎn)換。若圖7-1

22、5中的工步6、7、8、9分別用M0.4、M0.5、M0.6、M0.7表示，則M0.7（工步9）的起動(dòng)條件為：M0.4d+ M0.5e+ M0.6f，在梯形圖中，則為M0.4的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)與d轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)、M0.5的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)與e轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)、M0.6的常開(kāi)接點(diǎn)串聯(lián)與f轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)，三條支路并聯(lián)后作為M0.7線圈的起動(dòng)條件。【例7-4】根據(jù)圖7-16所示的功能流程圖，設(shè)計(jì)出梯形圖程序。 1使用起保停電路模式的編程對(duì)應(yīng)的狀態(tài)邏輯關(guān)系為： 對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-17所示。2使用置位、復(fù)位指令的編程對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-18所示。3使用順序控制指令的編程對(duì)應(yīng)的功能流程圖如圖7-

23、19所示。對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-20所示。（3）并行分支及編程方法并行分支也分兩種，圖7-21a為并行分支的開(kāi)始，圖7-21b為并行分支的結(jié)束，也稱為合并。并行分支的開(kāi)始是指當(dāng)轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)后，同時(shí)使多個(gè)后續(xù)步激活。為了強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)，水平連線用雙線表示。在圖7-21a中，當(dāng)工步2處于激活狀態(tài)，若轉(zhuǎn)換條件e=1，則工步3、4、5同時(shí)起動(dòng)，工步2必須在工步3、4、5都開(kāi)啟后，才能關(guān)斷。并行分支的合并是指：當(dāng)前級(jí)步6、7、8都為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件f成立時(shí)，開(kāi)通步9，同時(shí)關(guān)斷步6、7、8。【例7-5】根據(jù)圖7-22所示的功能流程圖，設(shè)計(jì)出梯形圖程序。1使用起保停電路模式的編程，對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如

24、圖7-23所示。2使用置位、復(fù)位指令的編程，對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-24所示。3使用順序控制指令的編程對(duì)應(yīng)的功能流程圖如圖7-25所示。對(duì)應(yīng)的梯形圖程序如圖7-26所示。（4）循環(huán)、跳轉(zhuǎn)流程及編程方法在實(shí)際生產(chǎn)的工藝流程中，若要求在某些條件下執(zhí)行預(yù)定的動(dòng)作，則可用跳轉(zhuǎn)程序。若需要重復(fù)執(zhí)行某一過(guò)程，則可用循環(huán)程序。如圖7-27所示。跳轉(zhuǎn)流程：當(dāng)步2為活動(dòng)步時(shí)，若條件f=1，則跳過(guò)步3和步4，直接激活步5。循環(huán)流程：當(dāng)步5為活動(dòng)步時(shí)，若條件e=1，則激活步2，循環(huán)執(zhí)行。編程方法和選擇流程類似，不再詳細(xì)介紹。需要注意的是： 轉(zhuǎn)換是有方向的，若轉(zhuǎn)換的順序是從上到下，即為正常順序，可以省略箭頭。若轉(zhuǎn)換的

25、順序從下到上，箭頭不能省略。 只有兩步的閉環(huán)的處理。在順序功能圖中只有兩步組成的小閉環(huán)如圖7-28a所示，因?yàn)镸0.3既是M0.4的前級(jí)步，又是它的后續(xù)步,所以對(duì)應(yīng)的用起保停電路模式設(shè)計(jì)的梯形圖程序如圖7-28b所示。從梯形圖中可以看出，M0.4線圈根本無(wú)法通電。解決的辦法是：在小閉環(huán)中增設(shè)一步，這一步只起短延時(shí)（0.1s）作用，由于延時(shí)取得很短，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)有什么影響，如圖7-28c所示。7.2.4 PLC程序設(shè)計(jì)步驟 PLC程序設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟：1. 程序設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作 程序設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作就是要了解控制系統(tǒng)的全部功能、規(guī)模、控制方式、輸入/輸出信號(hào)的種類和數(shù)量、是否有特殊功

26、能的接口、與其它設(shè)備的關(guān)系、通信的內(nèi)容與方式等，從而對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)建立一個(gè)整體的概念。接著進(jìn)一步熟悉被控對(duì)象，可把控制對(duì)象和控制功能按照響應(yīng)要求、信號(hào)用途或控制區(qū)域分類，確定檢測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備的物理位置，了解每一個(gè)檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)的形式、功能、規(guī)模及之間的關(guān)系。2. 設(shè)計(jì)程序框圖根據(jù)軟件設(shè)計(jì)規(guī)格書(shū)的總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)、按程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖，然后再根據(jù)工藝要求，繪出各功能單元的功能流程圖。3. 編寫(xiě)程序根據(jù)設(shè)計(jì)出的框圖逐條地編寫(xiě)控制程序。編寫(xiě)過(guò)程中要及時(shí)給程序加注釋。4. 程序調(diào)試調(diào)試時(shí)先從各功能單元入手，設(shè)定輸入信號(hào)，觀察輸出信號(hào)的變化情況。各功

27、能單元調(diào)試完成后，再調(diào)試全部程序，調(diào)試各部分的接口情況，直到滿意為止。程序調(diào)試可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，也可以在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。如果在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試，需將可編程控制器系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)隔離，可以切斷輸入/輸出模板的外部電源，以免引起機(jī)械設(shè)備動(dòng)作。程序調(diào)試過(guò)程中先發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，后進(jìn)行糾錯(cuò)。基本原則是“集中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，集中糾正錯(cuò)誤”。5. 編寫(xiě)程序說(shuō)明書(shū)在說(shuō)明書(shū)中通常對(duì)程序的控制要求、程序的結(jié)構(gòu)、流程圖等給以必要的說(shuō)明，并且給出程序的安裝操作使用步驟等。7.3 應(yīng)用舉例7.3.1 機(jī)械手的模擬控制圖7-29為傳送工件的某機(jī)械手的工作示意圖，其任務(wù)是將工件從傳送帶A搬運(yùn)到傳送帶B。1. 控制要求按起動(dòng)按鈕后，傳送帶A運(yùn)行直到

28、光電開(kāi)關(guān)PS檢測(cè)到物體，才停止，同時(shí)機(jī)械手下降。下降到位后機(jī)械手夾緊物體，2s后開(kāi)始上升，而機(jī)械手保持夾緊。上升到位左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位下降，下降到位機(jī)械手松開(kāi)，2s后機(jī)械手上升。上升到位后，傳送帶B開(kāi)始運(yùn)行，同時(shí)機(jī)械手右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位，傳送帶B停止，此時(shí)傳送帶A運(yùn)行直到光電開(kāi)關(guān)PS再次檢測(cè)到物體，才停止循環(huán) 。機(jī)械手的上升、下降和左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的執(zhí)行，分別由雙線圈二位電磁閥控制汽缸的運(yùn)動(dòng)控制。當(dāng)下降電磁閥通電，機(jī)械手下降，若下降電磁閥斷電，機(jī)械手停止下降，保持現(xiàn)有的動(dòng)作狀態(tài)。當(dāng)上升電磁閥通電時(shí)，機(jī)械手上升。同樣左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)也是由對(duì)應(yīng)的電磁閥控制。夾緊/放松則是由單線圈的二位電磁閥控制汽缸的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，線圈

29、通電時(shí)執(zhí)行夾緊動(dòng)作，斷電時(shí)執(zhí)行放松動(dòng)作。并且要求只有當(dāng)機(jī)械手處于上限位時(shí)才能進(jìn)行左/右移動(dòng)，因此在左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)用上限條件作為聯(lián)鎖保護(hù)。由于上下運(yùn)動(dòng)，左右轉(zhuǎn)動(dòng)采用雙線圈兩位電磁閥控制，兩個(gè)線圈不能同時(shí)通電，因此在上/下、左/右運(yùn)動(dòng)的電路中須設(shè)置互鎖環(huán)節(jié)。 為了保證機(jī)械手動(dòng)作準(zhǔn)確，機(jī)械手上安裝了限位開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分別對(duì)機(jī)械手進(jìn)行下降、上升、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)等動(dòng)作的限位，并給出動(dòng)作到位的信號(hào)。 光電開(kāi)關(guān)PS負(fù)責(zé)檢測(cè)傳送帶A上的工件是否到位，到位后機(jī)械手開(kāi)始動(dòng)作。 2. I/O分配輸入 輸出起動(dòng)按鈕： I0.0 上升YV1：Q0.1 停止按鈕： I0.5 下降YV2：Q0.2上升限位SQ

30、1：I0.1 左轉(zhuǎn)YV3：Q0.3下降限位SQ2：I0.2 右轉(zhuǎn)YV4：Q0.4左轉(zhuǎn)限位SQ3：I0.3 夾緊YV5：Q0.5右轉(zhuǎn)限位SQ4：I0.4 傳送帶A：Q0.6光電開(kāi)關(guān) PS： I0.6 傳送帶B：Q0.7圖7-29 機(jī)械手控制示意圖3. 控制程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求先設(shè)計(jì)出功能流程圖，如圖7-30所示。根據(jù)功能流程圖再設(shè)計(jì)出梯形圖程序，如圖7-31所示。流程圖是一個(gè)按順序動(dòng)作的步進(jìn)控制系統(tǒng)，在本例中采用移位寄存器編程方法。用移位寄存器M10.11M11.2位，代表流程圖的各步，兩步之間的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，進(jìn)入下一步。移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端DATA（M10.0）由M10.1M11.1各位的

31、常閉接點(diǎn)、上升限位的標(biāo)志位M1.1、右轉(zhuǎn)限位的標(biāo)志位M1.4及傳送帶A檢測(cè)到工件的標(biāo)志位M1.6串聯(lián)組成，即當(dāng)機(jī)械手處于原位，各工步未起動(dòng)時(shí)，若光電開(kāi)關(guān)PS檢測(cè)到工件，則M10.0置1，這作為輸入的數(shù)據(jù)，同時(shí)這也作為第一個(gè)移位脈沖信號(hào)。以后的移位脈沖信號(hào)由代表步位狀態(tài)中間繼電器的常開(kāi)接點(diǎn)和代表處于該步位的轉(zhuǎn)換條件接點(diǎn)串聯(lián)支路依次并聯(lián)組成。在M10.0線圈回路中，串聯(lián)M10.1M11.1各位的常閉接點(diǎn)，是為了防止機(jī)械手在還沒(méi)有回到原位的運(yùn)行過(guò)程中移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端再次置1，因?yàn)橐莆患拇嫫髦械摹?”信號(hào)在M10.1M11.1之間依次移動(dòng)時(shí)，各步狀態(tài)位對(duì)應(yīng)的常閉接點(diǎn)總有一個(gè)處于斷開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)“1”

32、信號(hào)移到M11.2時(shí)，機(jī)械手回到原位，此時(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端重新置1，若起動(dòng)電路保持接通（M0.0=1），機(jī)械手將重復(fù)工作。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，使移位寄存器復(fù)位，機(jī)械手立即停止工作。若按下停止按鈕后機(jī)械手的動(dòng)作仍然繼續(xù)進(jìn)行，直到完成一周期的動(dòng)作后，回到原位時(shí)才停止工作，將如何修改程序。4. 輸入程序，調(diào)試并運(yùn)行程序（1）輸入程序，編譯無(wú)誤后，運(yùn)行程序。依次按表7-1中的順序按下各按鈕記錄觀察到的現(xiàn)象。看是否與控制要求相符。表7-1 機(jī)械手模擬控制調(diào)試記錄表輸入輸出現(xiàn)象移位寄存器的狀態(tài)位=1按下起動(dòng)按鈕（I0.0）按下光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)PS（I0.6）按下下降限位開(kāi)關(guān)SQ2（I0.2）按下上升限位開(kāi)

33、關(guān)SQ1（I0.1）按下左轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ3（I0.3）按下下降限位開(kāi)關(guān)SQ2（I0.2）按下上升限位開(kāi)關(guān)SQ1（I0.1）按下右轉(zhuǎn)限位開(kāi)關(guān)SQ4（I0.4）再按下光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)PS（I0.6）重復(fù)上步驟觀察按下停止按鈕（I0.5）（2）建立狀態(tài)圖表，再重復(fù)上述操作，觀察移位寄存器的狀態(tài)位的變化，并記錄。7.3.2 組合機(jī)床的控制兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床，能自動(dòng)完成工件的鉆孔和攻絲加工，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高。兩工位鉆孔、攻絲組合機(jī)床如圖7-32所示。機(jī)床主要由床身、移動(dòng)工作臺(tái)、夾具、鉆孔滑臺(tái)、鉆孔動(dòng)力頭、攻絲滑臺(tái)、攻絲動(dòng)力頭、滑臺(tái)移動(dòng)控制凸輪和液壓系統(tǒng)等組成。移動(dòng)工作臺(tái)和夾具用以完成工件的移動(dòng)

34、和夾緊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。鉆孔滑臺(tái)和鉆孔動(dòng)力頭，用以實(shí)現(xiàn)鉆孔加工量的調(diào)整和鉆孔加工。攻絲滑臺(tái)和攻絲動(dòng)力頭，用以實(shí)現(xiàn)攻絲加工量的調(diào)整和攻絲加工。工作臺(tái)的移動(dòng)（左移、右移），夾具的夾緊、放松，鉆孔滑臺(tái)和攻絲滑臺(tái)的移動(dòng)（前移、后移），均由液壓系統(tǒng)控制。其中兩個(gè)滑臺(tái)移動(dòng)的液壓系統(tǒng)由滑臺(tái)移動(dòng)控制凸輪來(lái)控制，工作臺(tái)的移動(dòng)和夾具的夾緊與放松由電磁閥控制。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，工作臺(tái)的移動(dòng)和滑臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定的時(shí)序同步進(jìn)行，兩種運(yùn)動(dòng)密切配合，以提高生產(chǎn)效率。1. 控制要求系統(tǒng)通電，自動(dòng)起動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)M1。若機(jī)床各部分在原位（工作臺(tái)在鉆孔工位SQ1動(dòng)作，鉆孔滑臺(tái)在原位SQ2動(dòng)作，攻絲滑臺(tái)在原位SQ3動(dòng)作），并且液壓系

35、統(tǒng)壓力正常，壓力繼電器PV動(dòng)作，原位指示燈HL1亮。將工件放在工作臺(tái)上，按下起動(dòng)按鈕SB，夾緊電磁閥YV1得電，液壓系統(tǒng)控制夾具將工件夾緊，與此同時(shí)控制凸輪電動(dòng)機(jī)M2得電運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)夾緊限位SQ4動(dòng)作后，表明工件已被夾緊。起動(dòng)鉆孔動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)M3，且由于凸輪電動(dòng)機(jī)M2運(yùn)轉(zhuǎn)，控制凸輪控制相應(yīng)的液壓閥使鉆孔滑臺(tái)前移，進(jìn)行鉆孔加工。當(dāng)鉆孔滑臺(tái)到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，鉆孔滑臺(tái)自動(dòng)后退，到原位時(shí)停，M3同時(shí)停止。等到鉆孔滑臺(tái)回到原位后，工作臺(tái)右移電磁閥YV2得電，液壓系統(tǒng)使工作臺(tái)右移，當(dāng)工作臺(tái)到攻絲工位時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ6動(dòng)作，工作臺(tái)停止。起動(dòng)攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4正轉(zhuǎn)，攻絲滑臺(tái)開(kāi)始前移，進(jìn)行攻絲加工，當(dāng)攻絲滑臺(tái)到終點(diǎn)時(shí)（終

36、點(diǎn)限位SQ7動(dòng)作），制動(dòng)電磁鐵DL得電，攻絲動(dòng)力頭制動(dòng)，0.3s后攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4反轉(zhuǎn)，同時(shí)攻絲滑臺(tái)由控制凸輪控制使其自動(dòng)后退。當(dāng)攻絲滑臺(tái)后退到原位時(shí)，攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4停，凸輪正好運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)周期，凸輪電機(jī)M2停，延時(shí)3s后左移電磁閥YV3得電，工作臺(tái)左移，到鉆孔工位時(shí)停。放松電磁閥YV4得電，放松工件，放松限位SQ8動(dòng)作后，停止放松。原位指示燈亮，取下工件，加工過(guò)程完成。兩個(gè)滑臺(tái)的移動(dòng)，是通過(guò)控制凸輪來(lái)控制滑臺(tái)移動(dòng)液壓系統(tǒng)的液壓閥實(shí)現(xiàn)的，電氣系統(tǒng)不參與，只需起動(dòng)控制凸輪電機(jī)M2即可。在加工過(guò)程中，應(yīng)起動(dòng)冷卻泵電機(jī)M5，供給冷卻液。2. I/O分配輸入 輸出壓力檢測(cè)PV I0.0 原點(diǎn)指示HL

37、1 Q1.4鉆孔工位限位SQ1 I0.1 液壓泵電機(jī)MI（KM1） Q0.1鉆孔滑臺(tái)原位SQ2 I0.2 凸輪電機(jī)M2（KM2） Q0.2攻絲滑臺(tái)原位SQ3 I0.3 夾緊電磁閥YV1 Q1.0夾緊限位SQ4 I0.4 鉆孔動(dòng)力頭電機(jī)M3（KM3） Q0.3攻絲工位SQ6 I0.6 冷卻泵電機(jī)M5（KM6） Q0.4攻絲滑臺(tái)終點(diǎn)SQ7 I0.7 工作臺(tái)右移電磁閥YV2 Q1.1放松限位SQ8 I1.0 攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4正轉(zhuǎn)（KM4） Q0.5起動(dòng)按鈕SB I1.1 制動(dòng)DL Q0.6自動(dòng)、手動(dòng)選擇SA I1.2 攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4反轉(zhuǎn)（KM5） Q0.5液壓泵手動(dòng)SB1 工作臺(tái)左移電磁閥YV

38、3 Q1.2凸輪電機(jī)手動(dòng)SB2 放松電磁閥YV4 Q1.3鉆孔手動(dòng)SB3 自動(dòng)指示HL2 Q1.5手動(dòng)攻絲正轉(zhuǎn)SB4 手動(dòng)指示HL3 Q1.6手動(dòng)攻絲反轉(zhuǎn)SB5 手動(dòng)電源 Q1.7冷卻泵手動(dòng)SB6手動(dòng)夾緊SB7手動(dòng)右移SB8手動(dòng)左移SB9手動(dòng)放松SB10 3. 程序設(shè)計(jì)由加工工藝要求可知，其為順序控制過(guò)程，其功能流程圖如圖7-33所示。考慮具體情況，在設(shè)置自動(dòng)順序循環(huán)控制的同時(shí)，也設(shè)置了手動(dòng)控制，在驅(qū)動(dòng)回路中接入轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。自動(dòng)順序循環(huán)控制和手動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換程序如圖7-34所示。外部接線圖如圖7-35所示。梯形圖如圖7-36所示。在程序設(shè)計(jì)時(shí)須注意：攻絲動(dòng)力頭M4正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)之間的互鎖。圖7-35

39、外部接線圖4. 程序的調(diào)試和運(yùn)行輸入程序編譯無(wú)誤后，按組合機(jī)床工藝要求調(diào)試程序，并將結(jié)果填入表7-2中。表7-2 組合機(jī)床程序調(diào)試結(jié)果工步通電起動(dòng)液壓泵各部分在原位起動(dòng)機(jī)床凸輪電機(jī)并進(jìn)行夾緊鉆孔加工鉆孔滑臺(tái)退回原位工作臺(tái)右移到攻絲工位攻絲加工攻絲滑臺(tái)到終端制動(dòng)延時(shí)0.3s攻絲工作頭反轉(zhuǎn)后退攻絲滑臺(tái)到原位到原位延時(shí)3s工作臺(tái)左移到鉆孔工位放松放松完成原位指示燈亮輸入壓力檢測(cè)PV鉆孔工位限位SQ1鉆孔滑臺(tái)原位SQ2攻絲滑臺(tái)原位SQ3起動(dòng)按鈕SB夾緊限位SQ4攻絲工位SQ6攻絲滑臺(tái)終點(diǎn)SQ7放松限位SQ8輸出液壓泵電機(jī)MI凸輪電機(jī)M2凸輪電機(jī)M2夾緊電磁閥YV1鉆孔動(dòng)力頭M3冷卻泵電機(jī)M5工作臺(tái)右移

40、電磁閥YV2攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4正轉(zhuǎn)制動(dòng)DL攻絲動(dòng)力頭電機(jī)M4反轉(zhuǎn)工作臺(tái)左移電磁閥YV3原點(diǎn)指示HL17.3.3 除塵室PLC控制在制藥、水廠等一些對(duì)除塵要求比較嚴(yán)格的車(chē)間，人、物進(jìn)入這些場(chǎng)合首先需要進(jìn)行除塵處理，為了保證除塵操作的嚴(yán)格進(jìn)行，避免人為因素對(duì)除塵要求的影響，可以用PLC對(duì)除塵室的門(mén)進(jìn)行有效控制。下面將介紹某無(wú)塵車(chē)間進(jìn)門(mén)時(shí)對(duì)人或物進(jìn)行除塵的過(guò)程。1. 控制要求 人或物進(jìn)入無(wú)污染、無(wú)塵車(chē)間前，首先在除塵室嚴(yán)格進(jìn)行指定時(shí)間的除塵才能進(jìn)入車(chē)間，否則門(mén)打不開(kāi)，進(jìn)入不了車(chē)間。除塵室的結(jié)構(gòu)如圖7-37所示。圖中第一道門(mén)處設(shè)有兩個(gè)傳感器：開(kāi)門(mén)傳感器和關(guān)門(mén)傳感器；除塵室內(nèi)有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，用來(lái)除塵；第二道

41、門(mén)上裝有電磁鎖和開(kāi)門(mén)傳感器，電磁鎖在系統(tǒng)控制下自動(dòng)鎖上或打開(kāi)。進(jìn)入室內(nèi)需要除塵，出來(lái)時(shí)不需除塵。具體控制要求如下：進(jìn)入車(chē)間時(shí)必須先打開(kāi)第一道門(mén)進(jìn)入除塵室，進(jìn)行除塵。當(dāng)?shù)谝坏篱T(mén)打開(kāi)時(shí)，開(kāi)門(mén)傳感器動(dòng)作，第一道門(mén)關(guān)上時(shí)關(guān)門(mén)傳感器動(dòng)作，第一道門(mén)關(guān)上后，風(fēng)機(jī)開(kāi)始吹風(fēng)，電磁鎖把第二道門(mén)鎖上并延時(shí)20s后，風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止，電磁鎖自動(dòng)打開(kāi)，此時(shí)可打開(kāi)第二道門(mén)進(jìn)入室內(nèi)。第二道門(mén)打開(kāi)時(shí)相應(yīng)的開(kāi)門(mén)傳感器動(dòng)作。人從室內(nèi)出來(lái)時(shí)，第二道門(mén)的開(kāi)門(mén)傳感器先動(dòng)作，第一道門(mén)的開(kāi)門(mén)傳感器才動(dòng)作，關(guān)門(mén)傳感器與進(jìn)入時(shí)動(dòng)作相同，出來(lái)時(shí)不需除塵，所以風(fēng)機(jī)、電磁鎖均不動(dòng)作。2. I/O分配輸入 輸出第一道門(mén)的開(kāi)門(mén)傳感器 I0.0 風(fēng)機(jī)1 Q0

42、.0第一道門(mén)的關(guān)門(mén)傳感器 I0.1 風(fēng)機(jī)2 Q0.1 第二道門(mén)的開(kāi)門(mén)傳感器 I0.2 電磁鎖 Q0.2 3. 程序設(shè)計(jì)除塵室的控制系統(tǒng)梯形圖程序如圖7-38所示。4. 程序的調(diào)試和運(yùn)行輸入程序編譯無(wú)誤后，按除塵室的工藝要求調(diào)試程序，并記錄結(jié)果。7.3.3 水塔水位的模擬控制實(shí)訓(xùn)用PLC構(gòu)成水塔水位控制系統(tǒng),如圖7-39所示。在模擬控制中，用按鈕SB來(lái)模擬液位傳感器，用L1、L2指示燈來(lái)模擬抽水電動(dòng)機(jī)。 圖7-39 水塔水位控制示意圖1. 控制要求按下SB4，水池需要進(jìn)水，燈L2亮；直到按下SB3，水池水位到位，燈L2滅；按SB2，表示水塔水位低需進(jìn)水，燈L1亮，進(jìn)行抽水；直到按下SB1，水塔水

43、位到位，燈L1滅，過(guò)2秒后，水塔放完水后重復(fù)上述過(guò)程即可。2. I/O分配 輸入 輸出SB1：I0.1 L1：Q0.1 SB2：I0.2 L2：Q0.2 SB3：I0.3SB4：I0.43. 程序設(shè)計(jì)水塔水位控制的梯形圖參考程序如圖7-40所示。4. 程序的調(diào)試和運(yùn)行 輸入梯形圖程序并按控制要求調(diào)試程序。7.3.4 溫度的檢測(cè)與控制實(shí)訓(xùn)用PLC構(gòu)成溫度的檢測(cè)和控制系統(tǒng)，接線圖及原理圖如圖7-40，7-41所示。1. 控制要求溫度控制原理：通過(guò)電壓加熱電熱絲產(chǎn)生溫度，溫度再通過(guò)溫度變送器變送為電壓。加熱電熱絲時(shí)根據(jù)加熱時(shí)間的長(zhǎng)短可產(chǎn)生不一樣的熱能，這就需用到脈沖。輸入電壓不同就能產(chǎn)生不一樣的脈寬

44、，輸入電壓越大，脈寬越寬，通電時(shí)間越長(zhǎng)，熱能越大，溫度越高，輸出電壓就越高。 PID閉環(huán)控制：通過(guò)PLC+A/D+D/A實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，接線圖及原理圖如圖7-40，7-41所示。比例，積分，微分系數(shù)取得合適系統(tǒng)就容易穩(wěn)定，這些都可以通過(guò)PLC軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 程序設(shè)計(jì) 如圖7-42所示梯形圖模擬量模塊以EM235或EM231+EM232為例。圖7-42 PID控制梯形圖圖7-42（續(xù)）脈寬調(diào)制溫度變送圖7-40 溫度檢測(cè)和控制示意圖圖7-41 PID控制示意圖7.4 S7-200系列PLC的裝配、檢測(cè)和維護(hù)7.4.1 PLC的安裝與配線1. PLC安裝（1）安裝方式S7-200的安裝方

45、法有兩種：底板安裝和DIN導(dǎo)軌安裝。底板安裝是利用PLC機(jī)體外殼四個(gè)角上的安裝孔，用螺釘將其固定在底版上。DIN導(dǎo)軌安裝是利用模塊上的DIN夾子，把模塊固定在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的DIN導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌安裝既可以水平安裝，也可以垂直安裝。（2）安裝環(huán)境PLC適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，為了保證其工作的可靠性，延長(zhǎng)PLC的使用壽命，安裝時(shí)要注意周?chē)h(huán)境條件：環(huán)境溫度在055范圍內(nèi)；相對(duì)濕度在35%85%范圍內(nèi)（無(wú)結(jié)霜），周?chē)鸁o(wú)易燃或腐蝕性氣體、過(guò)量的灰塵和金屬顆粒；避免過(guò)度的震動(dòng)和沖擊；避免太陽(yáng)光的直射和水的濺射。（3）安裝注意事項(xiàng)除了環(huán)境因素，安裝時(shí)還應(yīng)注意：PLC的所有單元都應(yīng)在斷電時(shí)安裝、拆卸；切勿將導(dǎo)線頭、金屬屑等

46、雜物落入機(jī)體內(nèi)；模塊周?chē)鷳?yīng)留出一定的空間，以便于機(jī)體周?chē)耐L(fēng)和散熱。此外，為了防止高電子噪聲對(duì)模塊的干擾，應(yīng)盡可能將S7-200模塊與產(chǎn)生高電子噪聲的設(shè)備（如變頻器）分隔開(kāi)。2. PLC的配線PLC的配線主要包括電源接線、接地、I/O接線及對(duì)擴(kuò)展單元的接線等。（1）電源接線與接地PLC的工作電源有120/230V單相交流電源和24V直流電源。系統(tǒng)的大多數(shù)干擾往往通過(guò)電源進(jìn)入PLC，在干擾強(qiáng)或可靠性要求高的場(chǎng)合，動(dòng)力部分、控制部分、PLC自身電源及I/O回路的電源應(yīng)分開(kāi)配線，用帶屏蔽層的隔離變壓器給PLC供電。隔離變壓器的一次側(cè)最好接380V，這樣可以避免接地電流的干擾。輸入用的外接直流電源最

47、好采用穩(wěn)壓電源，因?yàn)檎鳛V波電源有較大的波紋，容易引起誤動(dòng)作。良好的接地是抑制噪聲干擾和電壓沖擊保證PLC可靠工作的重要條件。PLC系統(tǒng)接地的基本原則是單點(diǎn)接地，一般用獨(dú)自的接地裝置，單獨(dú)接地，接地線應(yīng)盡量短，一般不超過(guò)20m，使接地點(diǎn)盡量靠近PLC。 交流電源接線安裝如圖7-42所示。說(shuō)明如下：1用一個(gè)單極開(kāi)關(guān)a將電源與CPU 所有的輸入電路和輸出(負(fù)載)電路隔開(kāi)。2用一臺(tái)過(guò)流保護(hù)設(shè)備b以保護(hù)CPU 的電源輸出點(diǎn)以及輸入點(diǎn)，也可以為每個(gè)輸出點(diǎn)加上保險(xiǎn)絲。3當(dāng)使用Micro PLC 24VDC 傳感器電源c時(shí)可以取消輸入點(diǎn)的外部過(guò)流保護(hù)，因?yàn)樵搨鞲衅麟娫淳哂卸搪繁Ｗo(hù)功能。4將S7-200 的所

48、有地線端子同最近接地點(diǎn)d相連接以提高抗干擾能力。所有的接地端子都使用14 AWG或1.5mm2 的電線連接到獨(dú)立接地點(diǎn)上(也稱一點(diǎn)接地)。5本機(jī)單元的直流傳感器電源可用來(lái)為本機(jī)單元的直流輸入e，擴(kuò)展模塊f，以及輸出擴(kuò)展模塊g供電。傳感器電源具有短路保護(hù)功能。6在安裝中如把傳感器的供電M端子接到地上h可以抑制噪聲。 直流電源安裝如圖7-43所示。說(shuō)明如下：1用一個(gè)單極開(kāi)關(guān)a，將電源同CPU 所有的輸入電路和輸出(負(fù)載)電路隔開(kāi)。2用過(guò)流保護(hù)設(shè)備b、c、d，來(lái)保護(hù)CPU 電源、輸出點(diǎn)，以及輸入點(diǎn)?；蛟诿總€(gè)輸出點(diǎn)加上保險(xiǎn)絲進(jìn)行過(guò)流保護(hù)。當(dāng)使用Micro 24VDC 傳感器電源時(shí)不用輸入點(diǎn)的外部過(guò)流保

49、護(hù)。因?yàn)閭鞲衅麟娫磧?nèi)部具有限流功能。3用外部電容e來(lái)保證在負(fù)載突變時(shí)得到一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。4在應(yīng)用中把所有的DC 電源接地或浮地f（即把全機(jī)浮空，整個(gè)系統(tǒng)與大地的絕緣電阻不能小于50兆歐）可以抑制噪聲，在未接地DC 電源的公共端與保護(hù)線PE之間串聯(lián)電阻與電容的并聯(lián)回路g ，電阻提供了靜電釋放通路，電容提供高頻噪聲通路。常取R=1M ，C=4700pf。5將S7-200 所有的接地端子同最近接地點(diǎn)h連接，采用一點(diǎn)接地，以提高抗干擾能力。624V 直流電源回路與設(shè)備之間，以及120/230V交流電源與危險(xiǎn)環(huán)境之間，必須進(jìn)行電氣隔離。 （2）I/O接線和對(duì)擴(kuò)展單元的接線可編程控制器的輸入接線是指外部開(kāi)關(guān)設(shè)備PLC的輸入端口的連接線。輸出接線是指將輸出信號(hào)通過(guò)輸出端子送到受控負(fù)載的外部接線。I/O接線時(shí)應(yīng)注意：I/O線與動(dòng)力線、電源線應(yīng)分開(kāi)布線，并保持一定的距離，如需在一個(gè)線槽中布線時(shí)，須使用屏蔽電纜；I/O線的距離一般不超過(guò)300m；交流線與直流線，輸入線與輸出線應(yīng)分別使用不同的電纜；數(shù)字量和模擬量I/O應(yīng)分