第7章 PLC控制系统设计

1、绪论12022-5-302第7章 PLC控制系统设计 主 要 内 容n PLC控制系统设计步骤 n PLC控制系统设计实例 绪论37.1 PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤 分析控制对象分析控制对象 PLC的选择的选择 I/O地址分配地址分配 程序设计程序设计 系统调试系统调试 固化程序固化程序 编写技术文件编写技术文件 绪论41.分析控制对象分析控制对象 明确了控制任务和要求，拟定控制方案。明确了控制任务和要求，拟定控制方案。 2.PLC的选择的选择 n 选择合适的机型选择合适的机型 n I/O点数的估算点数的估算 n 用户存储器容量的估算用户存储器容量的估算 n CPU功能与结构的选择

2、功能与结构的选择3.I/O地址分配地址分配 n 对软件设计来说，对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程；地址分配以后才可进行编程；n 对控制柜及对控制柜及PLC的外围接线来说，只有的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。 4.程序设计程序设计 根据控制要求设计出梯形图、或功能块图、或语句表等语言的程序，这是整根据控制要求设计出梯形图、或功能块图、或语句表等语言的程序，这是整个设计的核心工作。个设计的核心工作。 绪论57.2 PLC控制

3、系统设计实例控制系统设计实例 例：台车呼车控制例：台车呼车控制 1 1工艺过程工艺过程 一部电动运输车供一部电动运输车供8个加工点使用。个加工点使用。PLC上电后，车停在某个加上电后，车停在某个加工点（工位），若无用车呼叫（呼车）时，则各工位的指示灯亮，表工点（工位），若无用车呼叫（呼车）时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各位的示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，小车不动；指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，小车不动；呼车工位号大于停车位时，小车自动向高位行驶；

4、当呼车位号小于停呼车工位号大于停车位时，小车自动向高位行驶；当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶；当小车到呼车工位时自动停车。停车位号时，小车自动向低位行驶；当小车到呼车工位时自动停车。停车时间为车时间为30s供呼车工位使用，其他加工点不能呼车。从安全角度出供呼车工位使用，其他加工点不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，小车不会自行启动。发，停电再来电时，小车不会自行启动。 绪论62系统控制方案系统控制方案 绪论73 3 PLCPLC系统选择系统选择选择选择S7-200 CPU224基本单元（基本单元（14入入/10出）出）1台及台及EM221扩展单元（扩展单元（8入）入）1台组成系

5、统。台组成系统。 4 4I/OI/O地址分配地址分配 输输 入入输输 出出限位开关限位开关ST1ST1I0.0I0.0呼车按钮呼车按钮SB1SB1I2.0I2.0电机正转接触器电机正转接触器Q0.0Q0.0限位开关限位开关ST2ST2I0.1I0.1呼车按钮呼车按钮SB2SB2I2.1I2.1电机反转接触器电机反转接触器Q0.1Q0.1限位开关限位开关ST3ST3I0.2I0.2呼车按钮呼车按钮SB3SB3I2.2I2.2可呼车指示可呼车指示Q0.2Q0.2限位开关限位开关ST4ST4I0.3I0.3呼车按钮呼车按钮SB4SB4I2.3I2.3限位开关限位开关ST5ST5I0.4I0.4呼车按

6、钮呼车按钮SB5SB5I2.4I2.4限位开关限位开关ST6ST6I0.5I0.5呼车按钮呼车按钮SB6SB6I2.5I2.5限位开关限位开关ST7ST7I0.6I0.6呼车按钮呼车按钮SB7SB7I2.6I2.6限位开关限位开关ST8ST8I0.7I0.7呼车按钮呼车按钮SB8SB8I2.7I2.7系统启动按钮系统启动按钮I1.0I1.0系统停止按钮系统停止按钮I1.1I1.1表表7-1 7-1 呼车系统输入呼车系统输入/ /输出端口安排输出端口安排绪论8绪论95 5程序设计程序设计 绪论10位置开关位置开关呼车按钮呼车按钮绪论11绪论12设计一个三相异步电动机设计一个三相异步电动机Y/降压

7、启动的降压启动的PLC控制系统控制系统三相异步电动机三相异步电动机Y/降压启动接触器降压启动接触器继电器控制原理图，其控制要继电器控制原理图，其控制要求求:按下启动按钮按下启动按钮SB2，KM1和和KM3吸合，电动机吸合，电动机Y型起动，型起动，8 s后，后，KM3断开，断开，KM2吸合，电动机运行，启动完成；吸合，电动机运行，启动完成；按下停止按钮按下停止按钮SB1，接触器全部断开，电动机停止运行；，接触器全部断开，电动机停止运行；如果电动机超负荷运行，热继电器如果电动机超负荷运行，热继电器FR断开，电动机停止运行。断开，电动机停止运行。绪论13三相异步电动机三相异步电动机Y/降压启动电气控

8、制原理图降压启动电气控制原理图 绪论14输入信号输入信号输出信号输出信号PLC地址地址电气符号电气符号功能说明功能说明PLC地址地址电气符号电气符号功能说明功能说明I0.1SB2启动按钮，常开触点启动按钮，常开触点Q0.1KM1接触器线圈接触器线圈I0.2SB1停止按钮，常闭触点停止按钮，常闭触点Q0.2KM2接法接触接法接触器线圈器线圈I0.3FRFR热继电器，常闭触点热继电器，常闭触点Q0.3KM3Y Y接法接触接法接触器线圈器线圈绪论15绪论16绪论17彩灯循环移位控制设计彩灯循环移位控制设计绪论18LD SM0.1 /首次扫描时MOVB 1 QB0 /置8位彩灯初态LD I0.0 /T

9、37产生周期为 AN T37 0.5s的移位脉冲 TON T37 +5 LD T37 /每来一个脉冲RLB QB0 1 彩灯循环左移1位 绪论19绪论20输入信号输出信号P L C 地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SB1启动按钮，常开Q0.0Q0.8L1L88个彩灯I0.1SB2控制按钮，常开I0.2SB3停止按钮，常开绪论21绪论22绪论23步序灯号12345678HL1亮亮亮HL2亮亮亮HL3亮亮亮HL4亮亮亮绪论24输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气符号功能说明I0.0SB1起 动 按 钮 ，常开Q0.0HL1“欢“字灯Q0.1HL2“迎“字灯

10、Q0.2HL3“光“字灯Q0.3HL4“临“字灯绪论25绪论26绪论27梯形图LAD语句表STL功能 SEG IN，OUT 当使能位EN为1时，将输入字节IN的低四位有效数字值，转换为七段显示码，并输出到字节OUT 绪论28段 码 显 示七段显示码的编码规则绪论29七段显示码指令的用法 a)梯形图程序 b)执行结果绪论30 某停车场最多可停50辆车，用2位数码管显示停车数量。用出入传感器检测进出车辆数，每进一辆车停车数量增1，每出一辆车停车数量减1。场内停车数量小于45时，入口处绿灯亮，允许入场；等于和大于45但小于50时，绿灯闪烁，提醒待进场车辆司机注意将满场；等于50时，红灯亮，禁止车辆入

11、场。停车场输入、输出设备位置示意图如图所示。停车场输入/输出设备位置示意图绪论31输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址功能说明I0.0传感器IN检测进场车辆Q0.6Q0.0个位数显示I0.1传感器OUT检测出场车辆Q1.0绿灯，允许信号Q1.1红灯，禁行信号Q2.6Q2.0十位数显示绪论32停车场控制电路接线图绪论33绪论34 要求：在十字路口的东西南北方向装设红、绿、黄灯，它们按照要求：在十字路口的东西南北方向装设红、绿、黄灯，它们按照一定时序轮流发亮。信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，一定时序轮流发亮。信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作

12、，首先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维信号灯系统开始工作，首先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持持15s15s，东西绿灯亮维持，东西绿灯亮维持10s10s；到；到10s10s时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为为1s1s（亮（亮0.5s0.5s，熄，熄0.5s0.5s），绿灯闪亮），绿灯闪亮3s3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s2s，到，到2s2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮，绿灯亮维持绿灯亮，绿灯亮维持10s10s；到；到10s10s时，南北绿灯闪亮，

13、绿灯闪亮周期为时，南北绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1 1 s s（亮（亮0.5s0.5s，熄，熄0.5s0.5s），绿灯闪亮），绿灯闪亮3s3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s2s，到到2s2s时，南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时东西红灯熄灭，东西绿灯时，南北黄灯熄灭，南北红灯亮，同时东西红灯熄灭，东西绿灯亮；开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。当启动开关断开时，亮；开始第二周期的动作，以后周而复始地循环。当启动开关断开时，所有信号灯熄灭。所有信号灯熄灭。交通信号灯的交通信号灯的PLC控制系统控制系统绪论35绪论36输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电气

14、符号功能说明I0.0SB1启动按钮，常开Q0.3HL1南北绿灯I0.1SB2停止开关, 常闭Q0.4HL2南北黄灯Q0.5HL3南北红灯Q0.0HL4东西绿灯Q0.1HL5东西黄灯Q0.2HL6东西红灯绪论37绪论38绪论39 如图所示为一液体如图所示为一液体A A和液体和液体B B混合搅拌机示意图。在图中，混合搅拌机示意图。在图中，H H为高为高液面，液面，ST1ST1为高液位传感器；为高液位传感器；M M为中液面，为中液面，ST2ST2为中液位传感器；为中液位传感器；L L为低为低液面，液面，ST3ST3为低液位传感器；为低液位传感器；YV1YV1、YV2YV2、YV3YV3为电磁阀；当液

15、面到达相为电磁阀；当液面到达相应位置时，相应的传感器送出应位置时，相应的传感器送出ONON信号，否则为信号，否则为OFFOFF。 控制要求：初始控制要求：初始状态下，容器为空容器，电磁阀状态下，容器为空容器，电磁阀YV1YV1、YV2YV2、YV3YV3为关闭状态；传感器为关闭状态；传感器ST1ST1、ST2ST2、ST3ST3为为OFFOFF状态，搅拌器状态，搅拌器M M未启动。其控制要求是：未启动。其控制要求是：按下启动按钮按下启动按钮SB1SB1，电磁阀，电磁阀YV1YV1打开，液体打开，液体A A开始注入容器内，经过一定开始注入容器内，经过一定时间，液体达到低液面时间，液体达到低液面(

16、L)(L)处，低液位传感器处，低液位传感器ST3ST3ONON，继续往容器内，继续往容器内注入液体注入液体A A。 当液面到达中液面当液面到达中液面(M)(M)处时，中液面传感器处时，中液面传感器ST2ST2ONON，此时电磁阀，此时电磁阀YV1YV1关闭，电磁阀关闭，电磁阀YV2YV2打开，液体打开，液体A A停止注入，液体停止注入，液体B B开始注入容器中。开始注入容器中。绪论40液体混合搅拌机示意图液体混合搅拌机示意图 绪论41当液体到达高液面当液体到达高液面(H)(H)处时，高液面传感器处时，高液面传感器ST1ST1ONON，电磁阀，电磁阀YV2YV2关闭，关闭，液体液体B B停止注入

17、，同时搅拌电动机停止注入，同时搅拌电动机M M启动运转，对液体进行搅拌。启动运转，对液体进行搅拌。经过经过1 min1 min后，搅拌机停止搅拌，电磁阀后，搅拌机停止搅拌，电磁阀YV3YV3打开，放出液体。打开，放出液体。当液面低于低液面时，低液面传感器当液面低于低液面时，低液面传感器ST3ST3OFFOFF，延时，延时8 s8 s后，容器中的后，容器中的液体放完，电磁阀液体放完，电磁阀YV3YV3关闭，搅拌机又开始执行下一个循环。关闭，搅拌机又开始执行下一个循环。绪论42输入信号输出信号PLC地址电气符号功能说明PLC地址电 气符号功能说明I0.0SB1启动按钮，常开触点Q0.0YV1电磁阀

18、I0.1SB2停止按钮，常开触点Q0.1YV2电磁阀I0.2ST1高液面传感器，常开触点Q0.2YV3电磁阀I0.3ST2中液面传感器，常开触点Q0.3KM,电机控制接触器I0.4ST3低液面传感器，常开触点I/O端口分配表绪论43绪论44绪论45 循环指令的功能是重复执行相同功能的计算和逻辑处理程序段，极大地优化了程序结构。该指令有两个，分别为循环开始指令(FOR)和循环结束指令(NEXT)。梯形图梯形图LAD语句表语句表STL 功功 能能FOR INDX，INIT，FINAL条件满足时，循环开始条件满足时，循环开始NEXT循环结束循环结束绪论46循环开始指令有3个数据输入端，输入数据类型均

19、为整数型。INDX为当前循环计数，INIT为循环初值，FINAL为循环终值。其中，当前循环计数INDX，其操作数为VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、 AC、*VD、*AC和*CD；循环初值INIT，循环终值FINAL，它们的操作数为：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、T、C、AC、常数、*VD、*AC和*CD。循环结束指令的功能是结束循环体。执行循环指令时，FOR和NEXT指令必须配合使用。循环指令可以嵌套使用，但最多不能超过8层，且循环体之间不可有交叉。使能有效时，循环指令各参数将自动复位。绪论47练习：练习：1.1.求求1+2+3+1001+2+3+100之和（

20、要求用之和（要求用FORFOR循环指令）循环指令）2.2.求连续数平方之和求连续数平方之和绪论48编程技巧编程技巧1.设置中间单元设置中间单元在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器的位，这类似于继电器电路中的中间继电器储器的位，这类似于继电器电路中的中间继电器 。绪论492. 尽量减少可编程控制器的输入信号和输出信号尽量减少可编程控制器的输入信号和输出信号 可编程控制器的价格与可编程控制器的价格与I/O点数有关，因此减少点数有关，因此减少

21、I/O点点数是降低硬件费用的主要措施。如果几个输入器件触点的数是降低硬件费用的主要措施。如果几个输入器件触点的串并联电路总是作为一个整体出现，可以将他们作为可编串并联电路总是作为一个整体出现，可以将他们作为可编程控制器的一个输入信号，只占可编程控制器的一个输入程控制器的一个输入信号，只占可编程控制器的一个输入点。如果某器件的触点只用一次并且与点。如果某器件的触点只用一次并且与PLC输出端的负载输出端的负载串联，不必将它们作为串联，不必将它们作为PLC的输入信号，可以将它们放在的输入信号，可以将它们放在PLC外部的输出回路，与外部负载串联。外部的输出回路，与外部负载串联。绪论503.外部联锁电路

22、的设立外部联锁电路的设立为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，应在短路，应在PLC外部设置硬件联锁电路。外部设置硬件联锁电路。4.外部负载的额定电压外部负载的额定电压PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压动额定电压AC 220V的负载，交流接触器的线圈应选用的负载，交流接触器的线圈应选用220V的。的。 绪论511. 经验设计法经验设计法 经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程