PLC原理与设计应用：第6章 PLC应用系统设计

第6章

PLC应用系统设计

1.梯形图的基本电路2梯形图的经验设计方法3梯形图的顺序控制设计方法4PLC控制举例PLC控制系统设计的一般步骤

深入了解控制要求。确定控制的操作方式、应完成的动作。确定所需的信号的输入元件、输出执行元件，据此确定PLC的点数。进行I/O点的分配。选定PLC型号。绘制PLC外部接线图，设计控制系统的主电路。PLC控制程序一般包括有控制程序、初始化程序、检测与故障诊断及显示程序、保护和连锁程序的。模拟调试制作控制柜。进行现场调试。编写技术文件。梯形图的基本电路

起保停电路双向控制电路定时器和计数器的应用程序梯形图的基本电路

——启保停电路

控制要求如下：按下启动按钮SB1，电机起动，然后就一直保持转动状态，当按下停止SB2时，电机停转。KMSB1SB2AC220VCOMI0.0I0.1Q0.0S7_200PLCFUDC24VCOMKMSB1SB2AC220VCOMI0.0I0.1Q0.0S7_200PLCFUDC24VCOM梯形图的基本电路

——启保停电路

根据上述要求，我们分析出输入信号为起动按钮SB1和停止按钮SB2，输出信号为接触器KM，所以I/O分配如下：输入信号：启动按钮SB1I0.0停止按钮SB2I0.1输出信号：KM接触器Q0.0梯形图的基本电路

——启保停电路说明：这种电路具有自锁或自保持作用。按一下停止按钮I0.1，常闭触点断开，使Q0.0线圈断电，接触器KM也断电，电机停转。

梯形图的基本电路

——双向控制电路

电机的正、反转控制是常用的控制形式。如图5.4所示，要求按下正转启动按钮SB1时，电机正转，按下反转启动按钮SB2时，电机反转，按下停止按钮SB3时，电机停转。KM2SB2SB3AC220VCOMI0.0I0.1Q0.0S7_200PLCFUDC24VCOMSB1I0.2KM1Q0.1KM2KM1KM2SB2SB3AC220VCOMI0.0I0.1Q0.0S7_200PLCFUDC24VCOMSB1I0.2KM1Q0.1KM2KM1梯形图的基本电路

——双向控制电路

经分析，I/O分配如下：输入信号：正转启动按钮SB1I0.0反转启动按钮SB2I0.1停止按钮SB3I0.2输出信号：电机正转Q0.0电机反转Q0.1梯形图的基本电路

——双向控制电路梯形图的基本电路

——双向控制电路说明：在梯形图中，用两个启保停电路来分别控制电机的正转和反转。Q0.0、Q0.1的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会同时为ON，称为互锁电路。I0.1、I0.1的常闭触点接入对方的回路，称为按钮互锁电路。设电机在正转，改成反转时，可不按停止按钮SB3，直接按反转按钮SB2，I0.1常闭触点断开Q0.0线圈。梯形图中的互锁和按钮互锁电路只能保证输出模块中与Q0.0、Q0.1对应的硬件继电器的触点不能同时接通，但不能保证控制电机的主触点由于电弧熔焊等故障，不能正常断开时，造成三相短路的事故。

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（单脉冲电路）

T38INTONPT100msM0.020T38Q0.0M0.0T38M0.0I0.0I0.0Q0.02S2S梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（单脉冲电路）

说明：控制输入I0.0接通时，M0.0线圈得电并自锁，M0.0常开触点闭合，使T38开始定时、Q0.0线圈得电，2S到，T38常闭触点断开，使Q0.0线圈断电。如果用断开延时定时器能否实现呢？梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（闪烁电路）

当输入信号I0.0接通后，定时器T37开始计时，2S后使输出信号Q0.0激励，同时定时器T38开始计时；3S后，T37复位，定时器T38也复位；一个扫描周期后，定时器T37又开始计时，重复上述过程。输出线圈Q0.0每隔2S接通3S的时间，如果负载是灯的话，就会出现闪烁现象。这里的I0.0在工作期间，始终保持接通状态，直至工作结束时再断开。梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（周期性脉冲序列发生器）

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（周期性脉冲序列发生器）

说明：

电路中定时器的线圈串接自身的常闭触点，定时时间到时，常闭触点断开使其自身线圈断电，因此，这种电路又称自复位定时器。同自复位定时器一样，自复位计时器也可以产生周期性脉冲序列。

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（周期性脉冲序列发生器）

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（定时一小时）

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（定时一小时）

C50I0.0C5160S60个（1小时）梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（定时一小时）

梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（延时接通/断开）

10T37Q0.0T37INTONPT100msI0.030Q0.0I0.0T38INTONPT100msT38Q0.010T37Q0.0T37INTOFPT100msI0.030Q0.0I0.0T38INTOFPT100msT38Q0.0梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（延时接通/断开）

T38INTOFPT100msT3710T38Q0.0T37INTONPT100msI0.030T38INTOFPT100msI0.010T38Q0.0T37INTONPT100msI0.030T37Q0.0Q0.0梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（延时接通/断开）

10T37Q0.0T37INTONPT100msI0.030T38INTOFPT100msT38Q0.0梯形图的基本电路

——定时器和计数器的应用程序（延时接通/断开）

说明：当I0.0闭合时，定时器T37开始计时I0.0断开，Q0.0自我保持有输出，同时定时器T38开始计时当T37计时3秒后，常开触点T37闭合，Q0.0有输出

当T38计时1秒后，常闭触电T38断开，Q0.0自我保持消失，Q0.0无输出。

梯形图的经验设计方法

有一些简单的梯形图可以借鉴继电器控制的电路图来设计，即在一些经典电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，进行修改和改善，得到符合控制要求的梯形图。因此把这种设计方法叫经验设计方法。经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多的典型应用程序的基本环节。根据被控对象对控制系统地具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地结合起来。梯形图的经验设计方法

——送料小车自动控制系统

ST1ST2左行右行设计要求：送料小车可以左行，也可以右行，到左端碰到行程开关ST1后，小车就开始装料，10秒后，小车就自动右行，右行到右端的行程开关ST2后，小车就开始卸料，5秒后，小车就开始自动左行，左行到左端碰到行程开关ST1后，就又开始装料，10秒后，又开始右行。。。。。。，如此循环往复。梯形图的经验设计方法

——送料小车自动控制系统设计步骤：理解控制策略I/O分配设计梯形图梯形图的经验设计方法

——送料小车自动控制系统I/O分配输入：

右行启动按钮SB1I0.0

左行启动按钮SB2I0.1

停止按钮SB3

I0.2

右端行程开关ST2

I0.3

左端行程开关ST1I0.4输出：

右行接触器

Q0.0左行接触器

Q0.1装料电磁阀

Q0.2卸料电磁阀

Q0.3梯形图的经验设计方法

——送料小车自动控制系统梯形图的经验设计方法

——两处卸料的小车自控制系统左行右行ST1ST3ST2梯形图的经验设计方法

——两处卸料的小车自控制系统控制要求：和例1中不同的是，小车在两处卸料，即奇数次在ST3出卸料，偶数次在ST3出卸料，虽然偶数次也经过ST3，但是不卸料。装卸料的时间和例1同。梯形图的经验设计方法

——两处卸料的小车自控制系统I/O分配输入：

右行启动按钮SB1I0.0

左行启动按钮SB2I0.1

停止按钮SB3I0.2

右端行程开关ST2I0.3

左端行程开关ST1I0.4

中间行程开关ST3I0.5输出：

右行接触器Q0.0

左行接触器Q0.1

装料电磁阀Q0.2

卸料电磁阀Q0.3梯形图的经验设计方法

——两处卸料的小车自控制系统I0.0I

0.5I

0.2I

0.3I

0.1

Q0.1

Q0.0

Q0.0M0.0T38I

0.1I

0.2I

0.4I0.0

Q0.0

Q0.1

Q0.1T37I

0.3

Q0.0

Q0.1

Q0.3I

0.5I

0.4

Q0.2I

0.5

Q0.1I

0.3M0.0M0.0T37INTONPT100ms100T38INTONPT100ms150右行左行卸料装料I/O分配输入：

右行启动按钮SB1I0.0

左行启动按钮SB2I0.1

停止按钮SB3I0.2

右端行程开关ST2I0.3

左端行程开关ST1I0.4

中间行程开关ST3I0.5输出：

右行接触器Q0.0

左行接触器Q0.1

装料电磁阀Q0.2

卸料电磁阀Q0.3电动机优先启动控制

控制要求有5个电动机M1～M5，都有启动和停止控制按钮，要求按顺序启动，即前级电动机不启动时，后级电动机也无法启动；前级电动机停，后级电动机也都停。I/O分配输入：5个启动按钮SB1～SB5I0.0I0.2I0.4I0.6I1.05个停止按钮SB6～SB10I0.1I0.3I0.5I0.7I1.1输出：5个控制电动机的接触器Q0.0～Q0.4通风机监视控制要求有三个通风机，设计一个监视系统，监视通风机的运转。如果两个或两个以上在运转，信号灯就持续发亮；如果只有一个通风机在运转，信号灯就以0.5Hz的频率闪烁；如果有三个通风机都不运转，信号灯就以2Hz的频率闪烁。用一个开关来控制系统的工作，开关闭合时系统工作，开关断开时，系统不工作，信号灯熄灭。设计步骤（1）理解控制策略。（2）I/O分配。（3）设计梯形图。I/O分配

输入：风机状态1～3I0.0～I0.2

控制开关I0.3输出：信号灯Q0.0梯形图的顺序控制设计方法

顺序功能图中的各“歩”实现转换时，使前级歩的活动结束而使后续歩的活动开始，歩之间没有重叠。这可以时系统中大量复杂的连锁关系在“歩”的转换中得以解决。对于每一步的程序段，只需处理极其简单的逻辑关系。编程方法简单、易学，规律性强。程序结构清晰、可读性好，调试方便，工作效率高。梯形图的顺序控制设计方法

ST1ST2左行右行1装料2右行4左行3卸料碰到ST1碰到ST215秒后10秒后梯形图的顺序控制设计方法

——功能表图及其对应的梯形图

功能表的组成步+转向条件+有向连线+动作（功能表图又叫状态转移图、状态图或流程图）1234启动15秒后碰到ST1后10秒后碰到ST2后卸料左行右行装料图6-27送料小车自动控制系统功能表图123acb图6-28单序列结构图6-29选择序列结构5876def(a)5876def(b)图6-30并行结构5687b135h7图6-31综合结构Q0.0Q0.5Q1.6Q1.5Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q0.6Q0.7Q1.0Q0.4Q0.3Q0.2Q1.7Q0.1I0.0I0.1T0I0.2C1I1.0I0.3T2I0.4I0.5I0.6T3I1.2I1.3I1.4C4功能表图对应的梯形图

（1）步Q0.0为起始歩，它的前面有两条分支。Q0.1

Q0.0Q1.7I1.4Q0.0I0.0图6-31综合结构功能表图对应的梯形图

（2）步Q0.1的后面有了3条并行序列的分支。Q0.2

Q0.1Q0.1Q0.0I0.1图6-31综合结构功能表图对应的梯形图

（3）步Q0.6是单序列的步，步Q0.5、步Q0.7为其前级步和后续步。Q0.7

Q0.6Q0.6Q0.5I1.0图6-31综合结构功能表图对应的梯形图

（4）步Q1.1后面有2条选择序列分支。Q1.2

Q1.1Q1.1Q0.1T0Q1.5图6-31综合结构功能表图对应的梯形图

（5）步Q1.4的前面有2条选择序列分支。Q1.7

1.4Q1.4Q1.3I1.2Q1.6C4图6-31综合结构功能表图对应的梯形图

（6）步Q1.7的前面有3条选择序列分支（并行