第7章 PLC控制系統(tǒng)設計

1、緒論12022-5-302第7章 PLC控制系統(tǒng)設計 主 要 內 容n PLC控制系統(tǒng)設計步驟 n PLC控制系統(tǒng)設計實例 緒論37.1 PLC控制系統(tǒng)設計步驟控制系統(tǒng)設計步驟 分析控制對象分析控制對象 PLC的選擇的選擇 I/O地址分配地址分配 程序設計程序設計 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試 固化程序固化程序 編寫技術文件編寫技術文件 緒論41.分析控制對象分析控制對象 明確了控制任務和要求，擬定控制方案。明確了控制任務和要求，擬定控制方案。 2.PLC的選擇的選擇 n 選擇合適的機型選擇合適的機型 n I/O點數(shù)的估算點數(shù)的估算 n 用戶存儲器容量的估算用戶存儲器容量的估算 n CPU功能與結構的選擇

2、功能與結構的選擇3.I/O地址分配地址分配 n 對軟件設計來說，對軟件設計來說，I/O地址分配以后才可進行編程；地址分配以后才可進行編程；n 對控制柜及對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。 4.程序設計程序設計 根據(jù)控制要求設計出梯形圖、或功能塊圖、或語句表等語言的程序，這是整根據(jù)控制要求設計出梯形圖、或功能塊圖、或語句表等語言的程序，這是整個設計的核心工作。個設計的核心工作。 緒論57.2 PLC控制

3、系統(tǒng)設計實例控制系統(tǒng)設計實例 例：臺車呼車控制例：臺車呼車控制 1 1工藝過程工藝過程 一部電動運輸車供一部電動運輸車供8個加工點使用。個加工點使用。PLC上電后，車停在某個加上電后，車停在某個加工點（工位），若無用車呼叫（呼車）時，則各工位的指示燈亮，表工點（工位），若無用車呼叫（呼車）時，則各工位的指示燈亮，表示各工位可以呼車。某工作人員按本工位的呼車按鈕呼車時，各位的示各工位可以呼車。某工作人員按本工位的呼車按鈕呼車時，各位的指示燈均滅，此時別的工位呼車無效。如停車位呼車時，小車不動；指示燈均滅，此時別的工位呼車無效。如停車位呼車時，小車不動；呼車工位號大于停車位時，小車自動向高位行駛；

4、當呼車位號小于停呼車工位號大于停車位時，小車自動向高位行駛；當呼車位號小于停車位號時，小車自動向低位行駛；當小車到呼車工位時自動停車。停車位號時，小車自動向低位行駛；當小車到呼車工位時自動停車。停車時間為車時間為30s供呼車工位使用，其他加工點不能呼車。從安全角度出供呼車工位使用，其他加工點不能呼車。從安全角度出發(fā)，停電再來電時，小車不會自行啟動。發(fā)，停電再來電時，小車不會自行啟動。 緒論62系統(tǒng)控制方案系統(tǒng)控制方案 緒論73 3 PLCPLC系統(tǒng)選擇系統(tǒng)選擇選擇選擇S7-200 CPU224基本單元（基本單元（14入入/10出）出）1臺及臺及EM221擴展單元（擴展單元（8入）入）1臺組成系

5、統(tǒng)。臺組成系統(tǒng)。 4 4I/OI/O地址分配地址分配 輸輸 入入輸輸 出出限位開關限位開關ST1ST1I0.0I0.0呼車按鈕呼車按鈕SB1SB1I2.0I2.0電機正轉接觸器電機正轉接觸器Q0.0Q0.0限位開關限位開關ST2ST2I0.1I0.1呼車按鈕呼車按鈕SB2SB2I2.1I2.1電機反轉接觸器電機反轉接觸器Q0.1Q0.1限位開關限位開關ST3ST3I0.2I0.2呼車按鈕呼車按鈕SB3SB3I2.2I2.2可呼車指示可呼車指示Q0.2Q0.2限位開關限位開關ST4ST4I0.3I0.3呼車按鈕呼車按鈕SB4SB4I2.3I2.3限位開關限位開關ST5ST5I0.4I0.4呼車按

6、鈕呼車按鈕SB5SB5I2.4I2.4限位開關限位開關ST6ST6I0.5I0.5呼車按鈕呼車按鈕SB6SB6I2.5I2.5限位開關限位開關ST7ST7I0.6I0.6呼車按鈕呼車按鈕SB7SB7I2.6I2.6限位開關限位開關ST8ST8I0.7I0.7呼車按鈕呼車按鈕SB8SB8I2.7I2.7系統(tǒng)啟動按鈕系統(tǒng)啟動按鈕I1.0I1.0系統(tǒng)停止按鈕系統(tǒng)停止按鈕I1.1I1.1表表7-1 7-1 呼車系統(tǒng)輸入呼車系統(tǒng)輸入/ /輸出端口安排輸出端口安排緒論8緒論95 5程序設計程序設計 緒論10位置開關位置開關呼車按鈕呼車按鈕緒論11緒論12設計一個三相異步電動機設計一個三相異步電動機Y/降壓

7、啟動的降壓啟動的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)三相異步電動機三相異步電動機Y/降壓啟動接觸器降壓啟動接觸器繼電器控制原理圖，其控制要繼電器控制原理圖，其控制要求求:按下啟動按鈕按下啟動按鈕SB2，KM1和和KM3吸合，電動機吸合，電動機Y型起動，型起動，8 s后，后，KM3斷開，斷開，KM2吸合，電動機運行，啟動完成；吸合，電動機運行，啟動完成；按下停止按鈕按下停止按鈕SB1，接觸器全部斷開，電動機停止運行；，接觸器全部斷開，電動機停止運行；如果電動機超負荷運行，熱繼電器如果電動機超負荷運行，熱繼電器FR斷開，電動機停止運行。斷開，電動機停止運行。緒論13三相異步電動機三相異步電動機Y/降壓啟動電氣控

8、制原理圖降壓啟動電氣控制原理圖 緒論14輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號PLC地址地址電氣符號電氣符號功能說明功能說明PLC地址地址電氣符號電氣符號功能說明功能說明I0.1SB2啟動按鈕，常開觸點啟動按鈕，常開觸點Q0.1KM1接觸器線圈接觸器線圈I0.2SB1停止按鈕，常閉觸點停止按鈕，常閉觸點Q0.2KM2接法接觸接法接觸器線圈器線圈I0.3FRFR熱繼電器，常閉觸點熱繼電器，常閉觸點Q0.3KM3Y Y接法接觸接法接觸器線圈器線圈緒論15緒論16緒論17彩燈循環(huán)移位控制設計彩燈循環(huán)移位控制設計緒論18LD SM0.1 /首次掃描時MOVB 1 QB0 /置8位彩燈初態(tài)LD I0.0 /T

9、37產生周期為 AN T37 0.5s的移位脈沖 TON T37 +5 LD T37 /每來一個脈沖RLB QB0 1 彩燈循環(huán)左移1位 緒論19緒論20輸入信號輸出信號P L C 地址電氣符號功能說明PLC地址電氣符號功能說明I0.0SB1啟動按鈕，常開Q0.0Q0.8L1L88個彩燈I0.1SB2控制按鈕，常開I0.2SB3停止按鈕，常開緒論21緒論22緒論23步序燈號12345678HL1亮亮亮HL2亮亮亮HL3亮亮亮HL4亮亮亮緒論24輸入信號輸出信號PLC地址電氣符號功能說明PLC地址電氣符號功能說明I0.0SB1起 動 按 鈕 ，常開Q0.0HL1“歡“字燈Q0.1HL2“迎“字燈

10、Q0.2HL3“光“字燈Q0.3HL4“臨“字燈緒論25緒論26緒論27梯形圖LAD語句表STL功能 SEG IN，OUT 當使能位EN為1時，將輸入字節(jié)IN的低四位有效數(shù)字值，轉換為七段顯示碼，并輸出到字節(jié)OUT 緒論28段 碼 顯 示七段顯示碼的編碼規(guī)則緒論29七段顯示碼指令的用法 a)梯形圖程序 b)執(zhí)行結果緒論30 某停車場最多可停50輛車，用2位數(shù)碼管顯示停車數(shù)量。用出入傳感器檢測進出車輛數(shù)，每進一輛車停車數(shù)量增1，每出一輛車停車數(shù)量減1。場內停車數(shù)量小于45時，入口處綠燈亮，允許入場；等于和大于45但小于50時，綠燈閃爍，提醒待進場車輛司機注意將滿場；等于50時，紅燈亮，禁止車輛入

11、場。停車場輸入、輸出設備位置示意圖如圖所示。停車場輸入/輸出設備位置示意圖緒論31輸入信號輸出信號PLC地址電氣符號功能說明PLC地址功能說明I0.0傳感器IN檢測進場車輛Q0.6Q0.0個位數(shù)顯示I0.1傳感器OUT檢測出場車輛Q1.0綠燈，允許信號Q1.1紅燈，禁行信號Q2.6Q2.0十位數(shù)顯示緒論32停車場控制電路接線圖緒論33緒論34 要求：在十字路口的東西南北方向裝設紅、綠、黃燈，它們按照要求：在十字路口的東西南北方向裝設紅、綠、黃燈，它們按照一定時序輪流發(fā)亮。信號燈受一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，一定時序輪流發(fā)亮。信號燈受一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，信號燈系統(tǒng)開始工作

12、，首先南北紅燈亮，東西綠燈亮，南北紅燈亮維信號燈系統(tǒng)開始工作，首先南北紅燈亮，東西綠燈亮，南北紅燈亮維持持15s15s，東西綠燈亮維持，東西綠燈亮維持10s10s；到；到10s10s時，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期時，東西綠燈閃亮，綠燈閃亮周期為為1s1s（亮（亮0.5s0.5s，熄，熄0.5s0.5s），綠燈閃亮），綠燈閃亮3s3s后熄滅，東西黃燈亮，并維持后熄滅，東西黃燈亮，并維持2s2s，到，到2s2s時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄滅，南北時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，同時南北紅燈熄滅，南北綠燈亮，綠燈亮維持綠燈亮，綠燈亮維持10s10s；到；到10s10s時，南北綠燈閃亮，

13、綠燈閃亮周期為時，南北綠燈閃亮，綠燈閃亮周期為1 1 s s（亮（亮0.5s0.5s，熄，熄0.5s0.5s），綠燈閃亮），綠燈閃亮3s3s后熄滅，南北黃燈亮，并維持后熄滅，南北黃燈亮，并維持2s2s，到到2s2s時，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄滅，東西綠燈時，南北黃燈熄滅，南北紅燈亮，同時東西紅燈熄滅，東西綠燈亮；開始第二周期的動作，以后周而復始地循環(huán)。當啟動開關斷開時，亮；開始第二周期的動作，以后周而復始地循環(huán)。當啟動開關斷開時，所有信號燈熄滅。所有信號燈熄滅。交通信號燈的交通信號燈的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)緒論35緒論36輸入信號輸出信號PLC地址電氣符號功能說明PLC地址電氣

14、符號功能說明I0.0SB1啟動按鈕，常開Q0.3HL1南北綠燈I0.1SB2停止開關, 常閉Q0.4HL2南北黃燈Q0.5HL3南北紅燈Q0.0HL4東西綠燈Q0.1HL5東西黃燈Q0.2HL6東西紅燈緒論37緒論38緒論39 如圖所示為一液體如圖所示為一液體A A和液體和液體B B混合攪拌機示意圖。在圖中，混合攪拌機示意圖。在圖中，H H為高為高液面，液面，ST1ST1為高液位傳感器；為高液位傳感器；M M為中液面，為中液面，ST2ST2為中液位傳感器；為中液位傳感器；L L為低為低液面，液面，ST3ST3為低液位傳感器；為低液位傳感器；YV1YV1、YV2YV2、YV3YV3為電磁閥；當液

15、面到達相為電磁閥；當液面到達相應位置時，相應的傳感器送出應位置時，相應的傳感器送出ONON信號，否則為信號，否則為OFFOFF。 控制要求：初始控制要求：初始狀態(tài)下，容器為空容器，電磁閥狀態(tài)下，容器為空容器，電磁閥YV1YV1、YV2YV2、YV3YV3為關閉狀態(tài)；傳感器為關閉狀態(tài)；傳感器ST1ST1、ST2ST2、ST3ST3為為OFFOFF狀態(tài)，攪拌器狀態(tài)，攪拌器M M未啟動。其控制要求是：未啟動。其控制要求是：按下啟動按鈕按下啟動按鈕SB1SB1，電磁閥，電磁閥YV1YV1打開，液體打開，液體A A開始注入容器內，經(jīng)過一定開始注入容器內，經(jīng)過一定時間，液體達到低液面時間，液體達到低液面(

16、L)(L)處，低液位傳感器處，低液位傳感器ST3ST3ONON，繼續(xù)往容器內，繼續(xù)往容器內注入液體注入液體A A。 當液面到達中液面當液面到達中液面(M)(M)處時，中液面?zhèn)鞲衅魈帟r，中液面?zhèn)鞲衅鱏T2ST2ONON，此時電磁閥，此時電磁閥YV1YV1關閉，電磁閥關閉，電磁閥YV2YV2打開，液體打開，液體A A停止注入，液體停止注入，液體B B開始注入容器中。開始注入容器中。緒論40液體混合攪拌機示意圖液體混合攪拌機示意圖 緒論41當液體到達高液面當液體到達高液面(H)(H)處時，高液面?zhèn)鞲衅魈帟r，高液面?zhèn)鞲衅鱏T1ST1ONON，電磁閥，電磁閥YV2YV2關閉，關閉，液體液體B B停止注入

17、，同時攪拌電動機停止注入，同時攪拌電動機M M啟動運轉，對液體進行攪拌。啟動運轉，對液體進行攪拌。經(jīng)過經(jīng)過1 min1 min后，攪拌機停止攪拌，電磁閥后，攪拌機停止攪拌，電磁閥YV3YV3打開，放出液體。打開，放出液體。當液面低于低液面時，低液面?zhèn)鞲衅鳟斠好娴陀诘鸵好鏁r，低液面?zhèn)鞲衅鱏T3ST3OFFOFF，延時，延時8 s8 s后，容器中的后，容器中的液體放完，電磁閥液體放完，電磁閥YV3YV3關閉，攪拌機又開始執(zhí)行下一個循環(huán)。關閉，攪拌機又開始執(zhí)行下一個循環(huán)。緒論42輸入信號輸出信號PLC地址電氣符號功能說明PLC地址電 氣符號功能說明I0.0SB1啟動按鈕，常開觸點Q0.0YV1電磁閥

18、I0.1SB2停止按鈕，常開觸點Q0.1YV2電磁閥I0.2ST1高液面?zhèn)鞲衅?，常開觸點Q0.2YV3電磁閥I0.3ST2中液面?zhèn)鞲衅?，常開觸點Q0.3KM,電機控制接觸器I0.4ST3低液面?zhèn)鞲衅鳎ｉ_觸點I/O端口分配表緒論43緒論44緒論45 循環(huán)指令的功能是重復執(zhí)行相同功能的計算和邏輯處理程序段，極大地優(yōu)化了程序結構。該指令有兩個，分別為循環(huán)開始指令(FOR)和循環(huán)結束指令(NEXT)。梯形圖梯形圖LAD語句表語句表STL 功功 能能FOR INDX，INIT，F(xiàn)INAL條件滿足時，循環(huán)開始條件滿足時，循環(huán)開始NEXT循環(huán)結束循環(huán)結束緒論46循環(huán)開始指令有3個數(shù)據(jù)輸入端，輸入數(shù)據(jù)類型均

19、為整數(shù)型。INDX為當前循環(huán)計數(shù)，INIT為循環(huán)初值，F(xiàn)INAL為循環(huán)終值。其中，當前循環(huán)計數(shù)INDX，其操作數(shù)為VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、 AC、*VD、*AC和*CD；循環(huán)初值INIT，循環(huán)終值FINAL，它們的操作數(shù)為：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常數(shù)、*VD、*AC和*CD。循環(huán)結束指令的功能是結束循環(huán)體。執(zhí)行循環(huán)指令時，F(xiàn)OR和NEXT指令必須配合使用。循環(huán)指令可以嵌套使用，但最多不能超過8層，且循環(huán)體之間不可有交叉。使能有效時，循環(huán)指令各參數(shù)將自動復位。緒論47練習：練習：1.1.求求1+2+3+1001+2+3+100之和（

20、要求用之和（要求用FORFOR循環(huán)指令）循環(huán)指令）2.2.求連續(xù)數(shù)平方之和求連續(xù)數(shù)平方之和緒論48編程技巧編程技巧1.設置中間單元設置中間單元在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路，在梯形圖中可設置該電路控制的存制，為了簡化電路，在梯形圖中可設置該電路控制的存儲器的位，這類似于繼電器電路中的中間繼電器儲器的位，這類似于繼電器電路中的中間繼電器 。緒論492. 盡量減少可編程控制器的輸入信號和輸出信號盡量減少可編程控制器的輸入信號和輸出信號 可編程控制器的價格與可編程控制器的價格與I/O點數(shù)有關，因此減少點數(shù)有關，因此減少

21、I/O點點數(shù)是降低硬件費用的主要措施。如果幾個輸入器件觸點的數(shù)是降低硬件費用的主要措施。如果幾個輸入器件觸點的串并聯(lián)電路總是作為一個整體出現(xiàn)，可以將他們作為可編串并聯(lián)電路總是作為一個整體出現(xiàn)，可以將他們作為可編程控制器的一個輸入信號，只占可編程控制器的一個輸入程控制器的一個輸入信號，只占可編程控制器的一個輸入點。如果某器件的觸點只用一次并且與點。如果某器件的觸點只用一次并且與PLC輸出端的負載輸出端的負載串聯(lián)，不必將它們作為串聯(lián)，不必將它們作為PLC的輸入信號，可以將它們放在的輸入信號，可以將它們放在PLC外部的輸出回路，與外部負載串聯(lián)。外部的輸出回路，與外部負載串聯(lián)。緒論503.外部聯(lián)鎖電路

22、的設立外部聯(lián)鎖電路的設立為了防止控制正反轉的兩個接觸器同時動作造成三相電源為了防止控制正反轉的兩個接觸器同時動作造成三相電源短路，應在短路，應在PLC外部設置硬件聯(lián)鎖電路。外部設置硬件聯(lián)鎖電路。4.外部負載的額定電壓外部負載的額定電壓PLC的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅動額定電壓動額定電壓AC 220V的負載，交流接觸器的線圈應選用的負載，交流接觸器的線圈應選用220V的。的。 緒論511. 經(jīng)驗設計法經(jīng)驗設計法 經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調試和修改梯形圖，有時需的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程