第7章 PLC控制系统设计.ppt

1、1,主讲教师：朱清友,长江师范学院物理学与电子工程学院,可编程控制器教程,第7章 PLC控制系统设计,主 要 内 容,PLC控制系统设计步骤 PLC控制系统设计实例,3,7.1 PLC控制系统设计步骤,分析控制对象 PLC的选择 I/O地址分配 程序设计 系统调试 固化程序 编写技术文件,4,1.分析控制对象,明确了控制任务和要求，拟定控制方案。,2.PLC的选择,选择合适的机型 I/O点数的估算 用户存储器容量的估算 CPU功能与结构的选择,3.I/O地址分配,对软件设计来说，I/O地址分配以后才可进行编程； 对控制柜及PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配

2、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,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。,5,7.2 PLC控制系统设计实例,例：台车呼车控制,1工艺过程 一部电动运输车供8个加工点使用。PLC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；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。停车时间为30s供呼车工位使用

3、，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。,6,2系统控制方案,7,3 PLC系统选择 选择S7-200 CPU224基本单元（14入/10出）1台及EM221扩展单元（8入）1台组成系统。,4I/O地址分配,表7-1 呼车系统输入/输出端口安排,8,9,5程序设计,10,位置开关,呼车按钮,11,12,设计一个三相异步电动机Y/降压启动的PLC控制系统 三相异步电动机Y/降压启动接触器继电器控制原理图，其控制要求: 按下启动按钮SB2，KM1和KM3吸合，电动机Y型起动，8 s后，KM3断开，KM2吸合，电动机运行，启动完成； 按下停止按钮SB1，接触器全部断开，

4、电动机停止运行； 如果电动机超负荷运行，热继电器FR断开，电动机停止运行。,13,三相异步电动机Y/降压启动电气控制原理图,14,(1)I/O端口分配,15,(2)三相异步电动机Y/降压启动的PLC控制系统外部接线图如图所示。,16,(3) 程序设计,17,要求：用I0.0控制接在Q0.0Q0.7上的8个彩灯循环移位，从右到左以0.5s的速度依次点亮，保持任意时刻只有一个指示灯亮，到达最左端后，再从右到左依次点亮。分析：8个彩灯循环移位控制，可以用字节的循环移位指令。根据控制要求，首先应置彩灯的初始状态为QB0=1，即右边第一盏灯亮；接着灯从右到左以0.5s的速度依次点亮，即要求字节QB0中的

5、“1”用循环左移位指令每0.5s移动一位，因此须在ROL-B指令的EN端接一个0.5s的移位脉冲(可用定时器指令实现)。,彩灯循环移位控制设计,18,LD SM0.1 /首次扫描时 MOVB 1 QB0 /置8位彩灯初态 LD I0.0 /T37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,19,设计一个按钮控制的8彩灯依次点亮的PLC控制系统 要求：当按下启动按钮SB1时，点亮彩灯L1，之后每按一次SB2彩灯后移一位彩灯亮，按钮SB3为停止按钮，如果按下停止按钮SB3时，所有的彩灯都熄灭。,20,(1)

6、I/O端口分配,21,(2)按钮控制的8彩灯依次点亮的PLC控制系统的外部接线图如图所示。,22,(3)程序设计,23,控制要求:用HL1HL4四个霓虹灯，分别做成“欢迎光临”四个字。其闪烁要求见表，其时间间隙为1s，反复循环进行。,设计霓虹灯闪烁的PLC控制,24,(1)I/O端口分配,25,(2) PLC外部接线如图所示。,26,(3)程序设计。,27,七段显示译码指令,28,七段显示码的编码规则,29,七段显示码指令的用法,a)梯形图程序,b)执行结果,30,停车场数码显示PLC控制系统,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

7、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,31,(1)I/O端口分配,32,停车场控制电路接线图,33,(3)程序设计。,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，首先南北红灯亮，东西绿灯亮，南北红灯亮维持15s，东西绿灯亮维持10s；到10s时，东西绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1s（亮0.

8、5s，熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，东西黄灯亮，并维持2s，到2s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10s；到10s时，南北绿灯闪亮，绿灯闪亮周期为1s（亮0.5s，熄0.5s），绿灯闪亮3s后熄灭，南北黄灯亮，并维持2s，到2s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，所有信号灯熄灭。,交通信号灯的PLC控制系统,35,36,（1）I/O端口分配,37,(2)十字路口交通灯控制系统的PLC外部接线图,38,(3)程序设计,39,任务： 液体搅拌机的PLC控制系统,如图所示为一液

9、体A和液体B混合搅拌机示意图。在图中，H为高液面，ST1为高液位传感器；M为中液面，ST2为中液位传感器；L为低液面，ST3为低液位传感器；YV1、YV2、YV3为电磁阀；当液面到达相应位置时，相应的传感器送出ON信号，否则为OFF。 控制要求：初始状态下，容器为空容器，电磁阀YV1、YV2、YV3为关闭状态；传感器ST1、ST2、ST3为OFF状态，搅拌器M未启动。其控制要求是： 按下启动按钮SB1，电磁阀YV1打开，液体A开始注入容器内，经过一定时间，液体达到低液面(L)处，低液位传感器ST3ON，继续往容器内注入液体A。 当液面到达中液面(M)处时，中液面传感器ST2ON，此时电磁阀YV

10、1关闭，电磁阀YV2打开，液体A停止注入，液体B开始注入容器中。,40,液体混合搅拌机示意图,41,当液体到达高液面(H)处时，高液面传感器ST1ON，电磁阀YV2关闭，液体B停止注入，同时搅拌电动机M启动运转，对液体进行搅拌。 经过1 min后，搅拌机停止搅拌，电磁阀YV3打开，放出液体。 当液面低于低液面时，低液面传感器ST3OFF，延时8 s后，容器中的液体放完，电磁阀YV3关闭，搅拌机又开始执行下一个循环。,42,（1）I/O端口分配,I/O端口分配表,43,（2）液体搅拌机控制系统的PLC外部接线图如图所示。,44,(3)程序设计,45,循环指令(FOR、NEXT),循环指令的功能是

11、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)。,46,循环开始指令有3个数据输入端，输入数据类型均为整数型。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

12、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。,47,练习： 1.求1+2+3+100之和（要求用FOR循环指令） 2.求连续数平方之和,48,编程技巧 1.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 。,49,2. 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I/O点数有关，因此减少I/O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

13、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PLC输出端的负载串联，不必将它们作为PLC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。,50,3.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短路，应在PLC外部设置硬件联锁电路。 4.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动额定电压AC 220V的负载，交流接触器的线圈应选用220V的。,51,PLC程序设计常用的方法,1. 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环节，才能达到控制要求。 这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。 经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如前面已经介绍过起保停电路等。,52,继电器控制电路转换为梯形图设计方法的主要步骤如下： 1.熟悉现有的继电器控制线路。 2.对照PLC的