第5章可编程序控制器程序设计基础

第5章可编程序控制器程序设计基础PLCI0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1COM~SB1+24VKMFSB2SB3FRKMR1第5章PLC程序设计基础5.1梯形图的编程规则5.2典型控制功能的梯形图5.3PLC程序的移植和经验设计法5.4PLC程序的顺序控制设计法2淮海工学院电气工程系制作5.1梯形图的编程规则一、梯形图的编程规则(1)每一个网络要起于左母线，然后连接触点，中止于输出线圈。()()()淮海工学院电气工程系制作3(2)触点可以任意串并联，输出线圈只能并联

()()()()(3)同一个触点的使用次数不受限制淮海工学院电气工程系制作4()()I0.0I0.3I0.2I0.1I0.4Q0.0Q0.1()I0.3I0.0I0.2Q0.0I0.1()I0.0I0.3I0.2Q0.1I0.4(4)触点只能画在水平方向的支路上，而不能画在纵向支路上淮海工学院电气工程系制作5()I0.1I0.0I0.2Q0.0(5)关于电路块的串并联STLLDI0.1LDI0.2OI0.0ALD=Q0.0STLLDI0.1OI0.0AI0.2=Q0.1()I0.2I0.0I0.1Q0.0栈装载与指令淮海工学院电气工程系制作6(5)关于电路块的串并联LDI0.0OI0.1ANI0.2LDM0.0OM0.1OV10.0ALD=Q0.0LDM0.0OM0.1OV10.0LDI0.0OI0.1ALDANI0.2=Q0.0

淮海工学院电气工程系制作7LDM0.2LDM0.1AI0.1OLDLDM0.0AI0.0ANI0.2OLD=Q0.0(5)关于电路块的串并联LDM0.0AI0.0ANI0.2LDM0.1AI0.1OLDOM0.2=Q0.0栈装载或指令淮海工学院电气工程系制作8(6)关于双线圈输出同一个输出线圈一般只使用一次。多次使用同一个输出线圈称为双线圈输出。不同PLC对双线圈输出的处理：有些PLC将其视为语法错。有些PLC以最后一次输出为准（S7－200）。有些PLC在限定指令中可以使用。淮海工学院电气工程系制作9(6)关于双线圈输出

无语法错误，编译通过。如果：

I0.0=ON，I0.1=OFF

则：

Q0.0=OFF，Q0.1=ON←以最后一次输出为准网络1网络2网络3淮海工学院电气工程系制作10

避免双线圈输出的解决方法：网络1网络2修改方案1网络1修改方案2网络1网络2网络3淮海工学院电气工程系制作11(7)外部输入触点用常开或常闭触点均可起动按钮可以用常开或常闭触点。停止按钮可以用常开或常闭触点。淮海工学院电气工程系制作12二、建立功能规范(1)确定输入/输出（I/O）点。(2)操作的功能描述（画流程图）。(3)每个执行设备（线圈、电机、驱动器）执行前应满足的状态。(4)操作接口描述。P132

(5)突然断电时，输出应当怎样处理：P132~134输出状态是否保持？输出是否强制在某种状态？淮海工学院电气工程系制作135.2典型控制功能的梯形图一、具有自锁和互锁功能的梯形图

1.具有自锁功能的程序

停止优先

起动优先以上程序也可以用置位SET指令和复位RET指令来实现淮海工学院电气工程系制作142.具有互锁功能的程序网络1网络2淮海工学院电气工程系制作15网络1网络2二、定时器应用程序(a)梯形图(b)时序图1.占空比可调脉冲信号发生器程序延时接通延时断开I0.1接开关问题：如果I0.1是一个按钮，如何实现连续信号的产生？淮海工学院电气工程系制作16(a)梯形图2.顺序脉冲发生器程序(b)时序图网络1网络2网络3网络4网络5网络6如果要求以下顺序控制，梯形图如何？淮海工学院电气工程系制作17(a)梯形图3.长定时程序(b)时序图网络1网络2网络3网络4如果用计数器如何实现长定时？淮海工学院电气工程系制作18(a)梯形图4.用接通延时定时器实现断开延时功能程序(b)时序图网络1网络2也可以使用断开延时定时器指令TOF能否直接用Q0.3代替M0.0？实际应用：按下SB后，指示灯亮，延时5秒后熄灭淮海工学院电气工程系制作195.单脉冲发生器程序(b)时序图(a)梯形图网络1网络2以上梯形图实现每次按下I0.5就发一个单脉冲淮海工学院电气工程系制作20三、计数器应用程序1.计数器与定时

器组合的定时

程序网络2//控制灯点亮80s后熄灭//延时10s//计数8次淮海工学院电气工程系制作212.计数器组合扩大计数范围的程序//计数10万次使输出接通网络1网络2网络3网络4淮海工学院电气工程系制作22淮海工学院电气工程系制作23四、微分指令应用程序1.系统时钟的读取与设置淮海工学院电气工程系制作242.主令开关故障保护淮海工学院电气工程系制作253.一个开关控制两组设备交替工作5.3PLC程序的移植设计法和经验设计法一、PLC程序的移植设计法1.分析原有系统的工作原理了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器控制电路图分析和掌握控制系统的工作原理。2.PLC的I/O分配

(1)分析系统有哪些输入变量和输出变量；

(2)选定输入设备和输出设备；

(3)I/O分配并画出PLC外部接线图。

3.建立元器件之间的对应关系淮海工学院电气工程系制作264.设计梯形图(1)继电器控制电路→

准梯形图。(2)准梯形图→符合梯形图的语法。(3)主令电器的常开触点不一定对应I的常开触点，主令电器的常闭触点不一定对应I的常闭触点。5.程序调试淮海工学院电气工程系制作27例5-1设计电动机的正、反转控制程序。

主电路

控制电路淮海工学院电气工程系制作28解：(1)I/O分配淮海工学院电气工程系制作29(2)画梯形图网络2正转按钮反转按钮停车按钮热继电器触点问题：能否停车按钮的触点改为常开触点？淮海工学院电气工程系制作30例5-2

设计电动机Y－△起动控制程序。

主电路

控制电路淮海工学院电气工程系制作31解：(1)I/O分配淮海工学院电气工程系制作32(2)设计梯形图淮海工学院电气工程系制作33二、PLC程序的经验设计法

经验设计法的设计步骤：(1)分析控制要求，选择控制原则。(2)分析有哪些控制信号→输入变量I，有哪些被控制信号→输出变量Q。(3)选定输入设备和输出设备。(4)进行I/O分配，画出PLC外部接线图。(5)设计执行元件的控制程序。(6)检查控制功能是否达到，修改、完善程序，最后进行程序调试。淮海工学院电气工程系制作34例5-3设计送料小车的两位行程控制程序。解：(1)I/O分配停止信号SB1（I0.0)正转启动信号SB2（I0.1）反转启动信号SB3（I0.2)淮海工学院电气工程系制作35(2)梯形图网络2网络1注：未考虑FR。

淮海工学院电气工程系制作36网络3网络4淮海工学院电气工程系制作37例5-4设计送料小车的三位行程控制程序。解：(1)控制要求：小车在A位装料，第一次运送到B位，卸料后自动返回到A位再装料，第二次运送到C位，卸料后自动返回到A位再装料。以上过程自动往复。淮海工学院电气工程系制作38例5-4设计送料小车的三位行程控制程序。解：(2)I/O分配SB1：停止按钮SB2：正转按钮SB3：反转按钮淮海工学院电气工程系制作39(3)梯形图网络1网络2右行正传左行反传B点限位C点限位A点限位淮海工学院电气工程系制作40I0.4网络3网络4网络5生成记忆信号装料信号，A位装料定时卸料信号，B位和C位卸料定时淮海工学院电气工程系制作41例5-5

设计一个密码锁程序。密码为“352”。(1)当开锁密码正确和有开锁信号（代表有钥匙）时，则发出开锁信号。(2)当开锁密码错误和有开锁信号或按错键时，则发出报警信号，同时还设有专用的报警键。(3)操作结束应复位，报警时可以复位。(4)设密码锁有六个按键。淮海工学院电气工程系制作42解：密码锁梯形图程序（密码为“352”）第三位密码计数，若误按复位键，则计数清零淮海工学院电气工程系制作43有复位信号，则报警信号清零淮海工学院电气工程系制作44例5-6多位送料小车定位控制程序。解：要求用PLC设计一个多位送料小车定位控制的程序。在生产线上有5个工位，当某工位需要运送原料时，按下呼叫按钮SB，小车根据当前位置与呼叫位置之间的关系，左行或右行至呼叫位置。淮海工学院电气工程系制作45解：(1)I/O分配。呼叫信号与位置信号均为输入信号；输出为控制小车右行（电动机正传）或左转（电动机反转）两个信号输入：输出：I0.0：S起动开关I1.1：SQ1Q0.0：左行

I0.1：SB1I1.2：SQ2Q0.1：右行

I0.2：SB2I1.3：SQ3

I0.3：SB3I1.4：SQ4I0.4：SB4I1.5：SQ5I0.5：SB5淮海工学院电气工程系制作46(2)梯形图存储呼叫号码5网络1网络2网络3网络4网络5淮海工学院电气工程系制作47存储位置号码网络6网络7网络8网络9网络10左行右行停止信号左行信号右行信号网络11网络12网络13网络14网络15淮海工学院电气工程系制作48PLC经验设计法特点：适用于控制要求比较简单的程序设计或复杂系统的某一局部控制程序的设计，可以收到快速、简单的效果。但是对设计人员的要求比较高，如果用来设计复杂控制系统的程序则存在以下问题：1、考虑不周、设计麻烦、设计周期长2、程序的可读性差、系统维护困难。淮海工学院电气工程系制作495.4PLC程序的顺序控制设计法如果一个控制系统可以分解成一些独立的控制动作，而且这些动作必须严格按照一定的先后顺序才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统成为顺序控制系统。所谓顺序控制设计方法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。顺序控制设计方法的特点：易于接受，提高设计效率；程序的调试、修改和阅读也方便淮海工学院电气工程系制作505.4PLC程序的顺序控制设计法一、顺序控制设计法的设计步骤1.步（状态）的划分彩灯顺序点亮控制的时序图加热炉自动上料的控制过程淮海工学院电气工程系制作512.确定转换条件：前步转入下一步的信号3.绘制功能表图

：又叫状态转移图4.编制梯形图二、功能表图的绘制1.步与动作

：用矩形框表示2.有向连线、转换与转换条件淮海工学院电气工程系制作523.功能表图的基本结构(a)单控制流(b)控制流的选择性分支

(c)选择性控制流的合并

(d)控制流的并行分支(e)并行控制

流的合并4.绘制功能表图应注意的问题

淮海工学院电气工程系制作534.绘制功能表图应注意的问题（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开；（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开；（3）功能表图中初始步是必不可少的，它一般对应于系统等待启动的初始状态；（4）只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有能变成活动步。淮海工学院电气工程系制作54

彩灯控制系统的功能表图加热炉上料控制系统的功能表图SM0.1：初始脉冲。PLC由ＳＴＯＰ转为ＲＵＮ时的第一个扫描周期为１态。淮海工学院电气工程系制作55三、梯形图的顺序控制设计法1.使用位逻辑指令的编程方法使用位逻辑指令的编程方法淮海工学院电气工程系制作56网络2网络3网络4网络5网络6彩灯控制的梯形图:这里为什么有一个复位？淮海工学院电气工程系制作57网络8网络9网络10网络11网络12网络13淮海工学院电气工程系制作58加热炉自动上料控制的梯形图之一:网络2网络3网络4网络5炉门开启送料前进送料后退炉门关闭淮海工学院电气工程系制作59加热炉自动上料控制的梯形图之二:网络2网络3网络4网络5网络6淮海工学院电气工程系制作602.使用顺序控制继电器指令的编程方法小车自动送料控制系统的功能表图淮海工学院电气工程系制作61小车自动送料控制系统的梯形图（之三）

网络5网络3网络2网络6网络4网络8网络11网络9网络10网络7小车送料卸料开始B点限位淮海工学院电气工程系制作62网络12网络14网络13网络15网络16网络17网络18网络19网络20网络22网络21网络23网络24小车后退小车装料C点限位A点限位小车前进淮海工学院电气工程系制作63网络29网络26网络27网络25网络30网络32网络31网络28网络33小车卸料小车后退淮海工学院电气工程系制作64四、复杂顺控系统梯形图的设计方法1.选择性控制流的编程方法选择性控制流的功能表图举例淮海工学院电气工程系制作65选择性控制流的梯形图之一:网络2淮海工学院电气工程系制作66续:网络3网络4淮海工学院电气工程系制作67选择性控制流的梯形图之二:网络5网络3网络2网络6网络4网络8网络7淮海工学院电气工程系制作68续:网络13网络11网络10网络14网络12网络16网络15网络18网络17淮海工学院电气工程系制作692.并行控制流的编程方法并行控制流的功能表图举例淮海工学院电气工程系制作70并行控制流的梯形图之一:网络2网络3淮海工学院电气工程系制作71并行控制流的梯形图之一:网络4网络5网络6淮海工学院电气工程系制作72并行控制流的梯形图之二:网络6网络2网络3网络4网络5网络7网络8网络9网络10网络12网络13网络11淮海工学院电气工程系制作73续:网络14网络16网络15网络17网络18淮海工学院电气工程系制作743.仅有两步的闭环的处理淮海工学院电气工程系制作75具体方法:淮海工学院电气工程系制作765.5实用程序两例一、实用的异步电动机正反转控制程序淮海工学院电气工程系制作77设计考虑以下问题1、设置旋转方向标志；正转标志M1.0，反转标志M1.1。2、设置方向使能标志位：正转使能标志M2.1，反转使能标志M2.2。3、设置正反转互锁标志位：M2.0，避免主回路短路。4、设置停机等待时间：5s，避免反方向启动电动机轴承受较大扭矩。5、设计强制等待标志：M2.3，在停机等待时间内，不能反方向启动6、设置运行状态指示灯。淮海工学院电气工程系制作78设置互锁解除互锁正转使能反转使能网络1网络2网络3网络4淮海工学院电气工程系制作79正转反转点亮停机指示灯网络5网络6网络7淮海工学院电气工程系制作80检测边沿I0.2关机过程等待状态指示网络8网络9网络10SM0.5是什么信号？淮海工学院电气工程系制作81二、实用的异步机Y－△起动控制程序淮海工学院电气工程系制作82本设计考虑以下问题1、设置互锁标志位：M10.0，防止误动作。2、设置启动过程标志位：M10.1。3、设置Y型启动时间定时：5s。4、设置各个接触器工作状态反馈信号：I0.3,I0.4和I0.5是交流接触器的的常开触点，用于反馈各个接触器的接通状态。5、设置故障信号定时：2s。这段时间对应交流接触器动作的最长时间。6、设置故障信号灯：由输出Q0.3驱动。7、设置故障复位信号按钮SB3：I0.6是用于复位启动过程中所产生的故障信号。淮海工学院电气工程系制作83设置互锁解除互锁起动过程Y形联结网络1网络2网络3网络4启动停止淮海工学院电气工程系制作84起动定时器接通主开关、Y形起动△形运行网络5网络6网络7淮海工学院电气工程系制作85接触器工作状态反馈设置接触器故障信号人工排除故障后，复位故障信号淮海工学院电气工程系制作86PLC系统设计基础一、PLC系统总体设计二、PLC硬件系统设计三、PLC软件系统设计87淮海工学院电气工程系制作一、PLC系统总体设计1、PLC系统设计的基本原则①最大限度地满足被控对象提出的要求和各项性能指标。设计前，设计人员除要理解被控对象的技术要求外，还应深入现场进行实地的调查研究，收集资料，访问有关的技术人和实际操作人员，共同拟定设计方案，协同解决设计中出现的各种问题。②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。③保证控制系统的安全、可靠。④考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。88淮海工学院电气工程系制作2、PLC系统设计的基本内容明确设计任务和技术条件明确用户输入和输出设备选择合适的PLC机型合理分配I/O端口，绘制I/O接线图设计控制程序必要时设计非标准设备编制控制系统的技术文件技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、1/O接线图和控制程序（如梯形图、语句表等）。89淮海工学院电气工程系制作3、PLC系统设计的基本步骤分析被控对象并提出控制要求确定输入／输出设备选择PLC分配I/O点并设计PLC外围硬件线路a)分配I/O点b)设计PLC外围硬件电路⑤程序设计(1)程序设计a)初始化程序b)检测、故障诊断和显示等程序c)保护和连锁程序(2)程序模拟调试：硬件模拟法和软件模拟法⑥硬件实施⑦联机调试⑧编制技术文件90淮海工学院电气工程系制作二、PLC硬件系统设计1、PLC型号选择（1）对输入输出点的选择（2）对存储容量的选择（3）对I/