第12章可编程控制器应用系统设计

1、12.1 可编程控制器的系统设计可编程控制器的系统设计 12.2 可编程控制器系统设计的应用实例可编程控制器系统设计的应用实例 12.1 可编程控制器的系统设计可编程控制器的系统设计 本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步本节介绍可编程控制器应用系统设计的原则、方法和步骤骤 。12.1.1 PLC应用系统设计的内容和原则应用系统设计的内容和原则 1.1.最大限度地满足被控对象的控制要求。最大限度地满足被控对象的控制要求。2.2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。使用及维修方便。3.3.保证控制系统的安全

2、、可靠。保证控制系统的安全、可靠。4.4.考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLCPLC容量时，应适容量时，应适当留有余量。当留有余量。1. 熟悉被控对象，制定控制方案熟悉被控对象，制定控制方案 2. 确定确定IO点数及类型点数及类型 3.3.选择选择PLCPLC机型机型4.4.选择输入输出设备，分配选择输入输出设备，分配PLCPLC的的I/OI/O地址地址5.5.设计设计PLCPLC应用系统电气图纸应用系统电气图纸 6.6.程序设计程序设计 7. 系统调试系统调试 8.8.建立文档建立文档 12.1.2 可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤

3、12.1.2 可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 1. 熟悉被控对象，制定控制方案熟悉被控对象，制定控制方案 在分析被控对象的基础上，根据在分析被控对象的基础上，根据PLC的技术特点，的技术特点，与继电接触器控制系统、与继电接触器控制系统、DCS系统、微机控制系统进行系统、微机控制系统进行比较，优选控制方案。比较，优选控制方案。 2. 确定确定IO点数及类型点数及类型 根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，根据被控对象，确定用户所需的输入、输出设备，并确定并确定PLC的的I/O点数和类型。确定点数和类型。确定I/OI/O点数时则要按实点数时则要按实际际I/OI/O点数再向上

4、附加点数再向上附加20203030的备用量。的备用量。 选择选择I/O类型主要考虑：数字量模拟量、电流容量、类型主要考虑：数字量模拟量、电流容量、电压等级、工作速度等。电压等级、工作速度等。12.1.2 可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 3. 3. 选择选择PLCPLC机型机型 对于以开关量控制为主的系统，对于以开关量控制为主的系统，PLC响应时间无需考虑。响应时间无需考虑。一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是一般的机型都能满足要求。对于有模拟量控制的系统，特别是闭环控制系统，则要注意闭环控制系统，则要注意PLC响应时间，根据控制的实时性要响应时间，根据控制的

5、实时性要求，选择合适的高速求，选择合适的高速PLC。有时也可选用快速响应模块和中断。有时也可选用快速响应模块和中断输入模块来提高响应速度。输入模块来提高响应速度。 若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如若被控对象不仅有逻辑运算处理，同时还有算术运算，如A/DA/D、D/AD/A、BCDBCD码、码、PIDPID、中断等控制，则需选择指令功能丰富、中断等控制，则需选择指令功能丰富的的PLCPLC。 若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信若控制系统需要进行数据传输通信，则应选用具有联网通信功能的功能的PLC。一般。一般PLC都带有通信接口如都带有通信接口如RS232、RS

6、422、RS485，但有些，但有些PLC通信口仅能用于连接手持式编程器。通信口仅能用于连接手持式编程器。 12.1.2 可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤 4. 4. 选择输入输出设备，分配选择输入输出设备，分配PLCPLC的的I/OI/O地址地址 根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、根据生产设备现场需要，确定控制按钮、行程开关、接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规接触器、电磁阀、信号灯等各种输入输出设备的型号、规格、数量；根据所选的格、数量；根据所选的PLC的型号，列出输入输出设备与的型号，列出输入输出设备与PLC的的I/O端子的对照表，以便绘制端子的对

7、照表，以便绘制PLC外部外部I/O接线图和接线图和编制程序。编制程序。5. 5. 设计设计PLCPLC应用系统电气图纸应用系统电气图纸 PLC应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、应用系统电气线路图主要包括电动机的主电路、PLC外部外部IO电路图、系统电源供电线路、电气元件清单，电路图、系统电源供电线路、电气元件清单，以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工以及电气控制柜内电器安装位置图、电气安装接线图等工艺设计。艺设计。12.1.2 可编程控制器系统设计步骤可编程控制器系统设计步骤6. 6. 程序设计程序设计 根据程序设计思想，绘出程序流程框图，然根据程序设计思想，绘出程序流程

8、框图，然后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程后以编程指令为基础，画出程序梯形图，编写程序注释。序注释。 7. 系统调试系统调试 根据电气接线图安装接线，用编程工具将用根据电气接线图安装接线，用编程工具将用户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、户程序输入计算机，经过反复编辑、编译、下载、调试、运行，直至运行正确。调试、运行，直至运行正确。8. 8. 编制技术文件编制技术文件 12.1.3 应用程序设计方法应用程序设计方法 1. 应用程序设计的基本内容应用程序设计的基本内容 PLC程序设计的基本内容一般包括程序设计的基本内容一般包括参数表的定义及地址分配参数表的定义及地址分配程序流程框

9、图绘制程序流程框图绘制程序编制程序编制程序调试程序调试程序使用说明书程序使用说明书五项内容五项内容2 .参数表的定义及地址分配参数表的定义及地址分配 3 . 梯形图的功能流程图设计梯形图的功能流程图设计 12.2 PLC系统设计的应用实例系统设计的应用实例（机械手控制系统机械手控制系统 ）1.工艺过程控制要求工艺过程控制要求2.操作面板布置操作面板布置3.输入输入/输出端子地址分配输出端子地址分配4.整体程序结构整体程序结构5.实现单操作工作的程序实现单操作工作的程序6.自动操作程序自动操作程序1.工艺过程控制要求工艺过程控制要求驱动部分：驱动部分：机械手的全部动作由汽缸驱动，而汽缸机械手的全

10、部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。又由相应的电磁阀控制。单线圈两位电磁阀：单线圈两位电磁阀：放松放松/夹紧电磁阀由一个单线夹紧电磁阀由一个单线圈两位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹圈两位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧，当该线圈断电时，机械手放松。紧，当该线圈断电时，机械手放松。双线圈两位电磁阀：双线圈两位电磁阀：上升上升/下降、左移下降、左移/右移分别由右移分别由双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，双线圈两位电磁阀控制。下降电磁阀通电时，机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降机械手下降；下降电磁阀断电时，机械手下降停止。只有当上升电磁阀通电时，机械手才上停止。只有当上

11、升电磁阀通电时，机械手才上升，上升电磁阀断电时，机械手下降停止。升，上升电磁阀断电时，机械手下降停止。机械手的动作过程机械手的动作过程原点原点右位右位1.下下降降下限位开关下限位开关3.上上升升2.夹紧夹紧夹紧电磁阀夹紧电磁阀上升电磁阀上升电磁阀下降电磁阀下降电磁阀右移电磁阀右移电磁阀4.右移右移8.左移左移5.下下降降7.上上升升6.放松放松夹紧电磁阀夹紧电磁阀启动启动光电开关光电开关机械手操作方式：机械手操作方式：自自动动操操作作单步工作单步工作: 每按一次启动按钮，机械手完成每按一次启动按钮，机械手完成一步动作后自动停止。一步动作后自动停止。单周期工作：单周期工作：机械手从原点开始，按一

12、下启机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动完成一个周期的动作动按钮，机械手自动完成一个周期的动作后停止。后停止。连续工作：连续工作： 机械手从原点开始，按一下启动机械手从原点开始，按一下启动按钮，机械手自动地、连续不断地周期性按钮，机械手自动地、连续不断地周期性循环。按停止按钮，机械手完成一个周期循环。按停止按钮，机械手完成一个周期动作后，回到原点自动停止。动作后，回到原点自动停止。手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独控制手动操作：用按钮对机械手的每一步运动单独控制2.操作面板布置操作面板布置左左/右右I1.3上上/下下I1.4夹紧夹紧/放松放松I1.5加载选择加载选择动作选择动作选

13、择单操作单操作I0.7连续操作连续操作I1.2单周期操作单周期操作I1.1步进步进I1.0停止按钮停止按钮I0.6工作方式选择工作方式选择3.输入输入/输出端子地址分配输出端子地址分配采用采用S7-200CPU214,共用了共用了14个输入，个输入，6个个输出。输出。FR1FR11L1LQ0.0Q0.0Q0.1Q0.1Q0.2Q0.2Q0.3Q0.31L1LQ0.4Q0.4Q0.5Q0.5下下降降电电磁磁阀阀上上升升电电磁磁阀阀夹夹紧紧电电磁磁阀阀右右行行电电磁磁阀阀左左行行电电磁磁阀阀原原点点指指示示启启动动按按钮钮下下限限位位开开关关上上限限位位开开关关右右限限位位开开关关左左限限位位开开

14、关关光光电电开开关关停停止止按按钮钮单单操操作作步步进进操操作作单单周周期期操操作作连连续续操操作作工作方式选择工作方式选择加载选择加载选择左左/ /右右上上/ /下下夹夹/ /松松I0.0I0.0I0.1I0.1I0.2I0.2I0.3I0.3I0.4I0.4I0.5I0.5I0.6I0.6I0.7I0.7I1.0I1.0I1.1I1.1I1.2I1.2I0.3I0.3I0.4I0.4I0.5I0.54.整整体体程程序序结结构构单操作程序单操作程序1JMPI1.2I0.7在单操作方式断开在单操作方式断开LBL1I1.02JMP步进操作方式步进操作方式步进操作程序步进操作程序LBL2I1.1I

15、1.23JMP单周期单周期连续连续I0.0M1.0S1连续连续启动启动M1.0R1I1.1连续连续启动启动I0.6自动操作程序自动操作程序LBL3SM0.0END5.实现单操作工作的程序实现单操作工作的程序Q0.4Q0.3I1.3I0.2左左/右右上限上限I0.0右行右行I0.6Q0.3左行左行Q0.4I1.5夹夹/松松I0.0夹紧夹紧Q0.2I0.6放松放松Q0.2S11RI1.4上上/下下I0.0Q0.1下降下降Q0.0I0.6Q0.0上升上升Q0.1三选一，三选一，只能有一只能有一个接通个接通三选一，三选一，只能有一只能有一个接通个接通三选一，三选一，只能有一只能有一个接通个接通6.自动

16、操作程序自动操作程序S0.0S0.1S0.2I0.1下限下限Q0.0复位复位I0.4I0.2 上限上限Q0.5I0.0M2.0原点指示原点指示下降下降Q0.2S1 T37 IN PTTON17 T37S0.3启动启动下限下限定时器定时器夹紧夹紧S0.3S0.4S0.5I0.3Q0.3Q0.1I0.2上升上升右行右行 IN PTTON15 I0.1S0.6上限上限右限右限M2.2I0.3I0.5光电开关光电开关Q0.0M2.1松开松开下限下限Q0.2R1 T38S0.7定时器定时器 T38下降下降Q0.1上升上升M2.3S0.7 I0.2S1.0左行左行上限上限Q0.4 I0.4左限左限M1.0

17、连续连续M1.0单周期单周期梯形图梯形图I0.2I0.4左限左限SM0.1EN INMOV-W0OUTSW0S0.0S1上限上限SCRS0.0SM0.0Q0.5S0.1I0.0 SCRT SCRE初始化初始化原位原位启动启动SCRS0.1SM0.0M2.0S0.2I0.1 SCRT SCRE1.下降下降2.夹紧夹紧SCRS0.2SM0.0Q0.2S1 T37 IN PTTON17夹紧夹紧S0.3 SCRT SCRE T37SCRS0.3SM0.0M2.2S0.4I0.2 SCRT SCRESCRS0.4SM0.0Q0.3 T37 IN PTTON17S0.5 SCRT SCRE I0.33.上

18、行上行4.右行右行I0.3 I0.5梯形图梯形图SCRS0.5SM0.0M2.1S0.6I0.1 SCRT SCRESCRS0.6SM0.0Q0.2 T38 IN PTTON15S0.7 SCRT SCRET385.下降下降6.放松放松Q0.2R1SCRS0.7SM0.0M2.3S1.0I0.2 SCRT SCRESCRS1.0SM0.0Q0.4S0.1 SCRT SCRE I0.47.上行上行8.左行左行 M1.0 M1.0S0.0 SCRTQ0.0 M2.0 M2.1Q0.1 M2.2 M2.3下降下降上升上升两次两次上升上升下降下降组合组合o步进操作功能图与自动操作类似步进操作功能图与自动操作类似o只是每步动作都需增加一启动按钮。只是每步动作都需增加一启动按钮。期期 末末 复复 习习 o1 1、常用低压控制电器、常用低压控制电器 o重点掌握：元器件的结构、原理、用途、主要参重点掌握：元器件的结构、原理、用途、主要参数、选择方法、