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第7章PLC应用系统设计及实例
本章要点
● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法
●应用举例
● PLC的装配、检测和维护
7.1 应用系统设计概述
在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC 的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是：
1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。
2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。
3. 保证控制系统安全可靠。
4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。
5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。
7.2 PLC应用系统的设计
7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤
1. PLC控制系统的设计内容
（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。
（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。
（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。
（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。
（5）编写程序并调试。
（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。
（7）编写设计说明书和使用说明书。
2. 设计步骤
（1）工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
（2）选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：
1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。
2I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。
3内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。
（3）分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（4）程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。
（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。
（6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。
（7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。
7.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试
1. PLC的硬件设计
PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。
选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
2. PLC的软件设计
软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。
3. 软件硬件的调试
调试分模拟调试和联机调试。
软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。如果有PLC的硬件，可以用小开关和按钮模拟PLC的实际输入信号（如起动、停止信号）或反馈信号（如限位开关的接通或断开），再通过输出模块上各输出位对应的指示灯，观察输出信号是否满足设计的要求。需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。在编程软件中可以用状态图或状态图表监视程序的运行或强制某些编程元件。
硬件部分的模拟调试主要是对控制柜或操作台的接线进行测试。可在操作台的接线端子上模拟PLC外部的开关量输入信号，或操作按钮的指令开关，观察对应PLC输入点的状态。用编程软件将输出点强制ON/OFF，观察对应的控制柜内PLC负载（指示灯、接触器等）的动作是否正常，或对应的接线端子上的输出信号的状态变化是否正确。
联机调试时，把编制好的程序下载到现场的PLC中。调试时，主电路一定要断电，只对控制电路进行联机调试。通过现场的联机调试，还会发现新的问题或对某些控制功能的改进。
7.2.3 PLC程序设计常用的方法
PLC程序设计常用的方法主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、逻辑设计法、顺序控制设计法等。
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，如起保停电路、脉冲发生电路等，这些电路在前面的章节中已经介绍过。
2. 继电器控制电路转换为梯形图法
继电器接触器控制系统经过长期的使用，已有一套能完成系统要求的控制功能并经过验证的控制电路图，而PLC控制的梯形图和继电器接触器控制电路图很相似，因此可以直接将经过验证的继电器接触器控制电路图转换成梯形图。主要步骤如下：
（1）熟悉现有的继电器控制线路。
（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。
（3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。
（4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。
这种方法对简单的控制系统是可行的，比较方便，但较复杂的控制电路，就不适用了。
【例7-1】图7-1为电动机Y/△减压起动控制主电路和电气控制的原理图。
（1）工作原理如下：按下启动按钮SB2,KM1、KM3、KT通电并自保，电动机接成Y型起动，2s后，KT动作，使KM3断电，KM2通电吸合，电动机接成△型运行。按下停止按扭SB1，电动机停止运行。
图7-1电动机Y/△减压起动控制主电路和电气控制的原理图
（2）I/O分配
输入输出
停止按钮SB1：I0.0 KM1：Q0.0 KM2：Q0.1
起动按钮SB2：I0.1 KM3：Q0.2
过载保护FR：I0.2
（3）梯形图程序
图7-2 例1梯形图程序
转换后的梯形图程序如图7-2所示。按照梯形图语言中的语法规定简化和修改梯形图。为了简化电路，当多个线圈都受某一串并联电路控制时，可在梯形图中设置该电路控制的存
储器的位，如M0.0。简化后的程序如图7-3所示。
图7-3 例1简化后的梯形图程序
3. 逻辑设计法
逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。该方法在单一的条件控制系统中，非常好用，相当于组合逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。
下面将介绍一个交通信号灯的控制电路。
【例7-2】用PLC构成交通灯控制系统。
（1）控制要求：如图7-4所示，起动后，南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿
2s
（2）I/O分配
输入输出
起动按钮：I0.0 南北红灯：Q0.0 东西红灯：Q0.3
南北黄灯：Q0.1 东西黄灯：Q0.4
南北绿灯：Q0.2 东西绿灯：Q0.5
南北车灯：Q0.6 东西车灯：Q0.7 （3）程序设计
根据控制要求首先画出十字路口交通信号灯的时序图，如图7-5所示。
起动I0.0
东西绿灯Q0.5
东西车灯甲Q0.7
东西黄灯Q0.4
东西红灯Q0.3
南北绿灯Q0.2
南北车灯乙Q0.6
南北黄灯Q0.1
南北红灯Q0.0
图7-5 十字路口交通信号灯的时序图
根据十字路口交通信号灯的时序图，用基本逻辑指令设计的信号灯控制的梯形图如图7-6所示。分析如下：
首先，找出南北方向和东西方向灯的关系：南北红灯亮（灭）的时间=东西红灯灭（亮）的时间，南北红灯亮25S（T37计时）后，东西红灯亮30S（T41计时）后。
其次，找出东西方向的灯的关系：东西红灯亮30S后灭（T41复位）→东西绿灯平光亮20S（T43计时）后→东西绿灯闪光3S（T44计时）后，绿灯灭→东西黄灯亮2S（T42计时）。
再其次，找出南北向灯的关系：南北红灯亮25S（T37计时）后灭→南北绿灯平光25S（T38计时）后→南北绿灯闪光3S（T39计时）后，绿灯灭→南北黄灯亮2S（T40计时）。
最后找出车灯的时序关系：东西车灯是在南北红灯亮后开始延时（T49计时）1S后，东西车灯亮，直至东西绿灯闪光灭（T44延时到）；南北车灯是在东西红灯亮后开始延时（T50计时）1S后，南北车灯亮，直至南北绿灯闪光灭（T39延时到）。
根据上述分析列出各灯的输出控制表达式：
东西红灯：Q0.3=T37 南北红灯Q0.0=M0.0·T3
东西绿灯：Q0.5=Q0.0·T43+T43·T44·T59 南北绿灯Q0.2=Q0.3·T38+T38·T39·T59 东西黄灯：Q0.4=T44·T42 南北黄灯Q0.1=T39·T40
东西车灯：Q0.7=T49·T44 南北车灯Q0.6=T50·T39
图7-6 基本逻辑指令设计的信号灯控制的梯形图
4. 顺序控制设计法
根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功能流程图。首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步，并指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象。这种工艺流程图集中了工作的全部信息。在进行程序设计时，可以用中间继电器M 来记忆工步，一步一步地顺序进行，也可以用顺序控制指令来实现。下面将详细介绍功能流程图的种类及编程方法。
（1）单流程及编程方法
图7-7 单流程结构
功能流程图的单流程结构形式简单，如图7-7所示，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M 来记忆工步的编程方法。
在图7-7中，当n-1为活动步时，转换条件b 成立，则转换实现，n 步变为活动步，同时n-1步关断。由此可见，第n 步成为活动步的条件是：X n-1=1，b=1；第n 步关断的条件只有一个X n+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n 步开通和关断条件为：
11)(+-?+?=n n X Xn b X Xn 式中等号左边的Xn 为第n 步的状态，
等号右边X n+1表示关断第n 步的条件，Xn 表示自保持信号，b 表示转换条件。
【例7-3】根据图7-8所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方
法。
1使用起保停电路模式的编程方法
在梯形图中，为了实现前级步为活动步且转换条件成立时，才能进行步的转换，总是将代表前级步的中间继电器的常开接点与转换条件对应的接点串联，作为代表后续步的中间继电器得电的条件。当后续步被激活，应将前级步关断，所以用代表后续步的中间继电器常闭接点串在前级步的电路中。
图7-8 例7-3题图
如图7-8所示的功能流程图，对应的状态逻辑关系为：
2.0 1.0
2.0 1.0
0.0
0.0
)2.0
1.0
1.0
(
2.0
2.0
)1.0
0.0
0.0
(
1.0
1.0
)0.0
2.0
2.0
1.0
(
0.0
M
Q
M M
Q
M
M
I
M
M
M
M
I
M
M
M
M
I
M
SM
M
=+
=
?
+
?
=
?
+
?
=
?
+
?
+
=
对于输出电路的处理应注意：Q0.0输出继电器在M0.1、M0.2步中都被接通，应将M0.1和M0.2的常开接点并联去驱动Q0.0；Q0.1输出继电器只在M0.2步为活动步时才接通，所以用M0.2的常开接点驱动Q0.1。
使用起保停电路模式编制的梯形图程序如图7-9所示。
2使用置位、复位指令的编程方法
S7-200系列PLC有置位和复位指令，且对同一个线圈置位和复位指令可分开编程，所以可以实现以转换条件为中心的编程。
当前步为活动步且转换条件成立时，用S将代表后续步的中间继电器置位（激活），同时用R将本步复位（关断）。
图7-8所示的功能流程图中，如用M0.0的常开接点和转换条件I0.0的常开接点串联作为M0.1置位的条件，同时作为M0.0复位的条件。这种编程方法很有规律，每一个转换都对应一个S/R的电路块，有多少个转换就有多少个这样的电路块。用置位、复位指令编制的梯形图程序如图7-10所示。
图7-9 例7-3梯形图程序图7-10 置位、复位指令编制的梯形图
3使用移位寄存器指令编程的方法
单流程的功能流程图各步总是顺序通断，并且同时只有一步接通，因此很容易采用移位寄存器指令实现这种控制。对于图7-8所示的功能流程图，可以指定一个两位的移位寄存器，用M0.1、M0.2代表有输出的两步，移位脉冲由代表步状态的中间继电器的常开接点和对应的转换条件组成的串联支路并联提供，数据输入端（DATA）的数据由初始步提供。对应的梯形图程序如图7-11所示。在梯形图中将对应步的中间继电器的常闭接点串联连接，可以禁止流程执行的过程中移位寄存器DATA端置“1”，以免产生误操作信号，从而保证了流程的顺利执行。
图7-11 移位寄存器指令编制的梯形图
4使用顺序控制指令的编程方法
使用顺序控制指令编程，必须使用S状态元件代表各步，如图7-12所示。其对应的梯形图如图7-13所示。
图7-12 用S状态元件代表各步
图7-13 用顺序控制指令编程
（2）选择分支及编程方法
选择分支分为两种，如图7-14为选择分支开始，7-15为选择分支结束。
选择分支开始指：一个前级步后面紧接着若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件，在图中则表示为代表转换条件的短划线在各自分支中。
选择分支结束，又称选择分支合并，是指：几个选择分支在各自的转换条件成立时转换到一个公共步上。
在图7-14中，假设2为活动步，若转换条件a=1，则执行工步3；如果转换条件b=1，则执行工步4；转换条件c=1，则执行工步5。即哪个条件满足，则选择相应的分支，同时关断上一步2。一般只允许选择其中一个分支。在编程时，若图7-14中的工步2、3、4、5分别用M0.0、M0.1、M0.2、M0.3表示，则当M0.1、M0.2、M0.3之一为活动步时，都将导致M0.0=0，所以在梯形图中应将M0.1、M0.2和M0.3的常闭接点与M0.0的线圈串联，作为关断M0.0步的条件。
2
3 4 5 a b c
e d f
6 7 8 9 图7-14 选择分支开始 图 7-15 选择分支结束
在图7-15中，如果步6为活动步，转换条件d=1，则，则工步6向工步9转换；如果步7为活动步，转换条件e=1，则工步7向工步9转换；如果步8为活动步，转换条件f=1，则工步8向工步9转换。若图7-15中的工步6、7、8、9分别用M0.4、M0.5、M0.6、M0.7表示，则M0.7（工步9）的起动条件为：M0.4·d+ M0.5·e+ M0.6·f ，在梯形图中，则为M0.4的常开接点串联与d 转换条件对应的触点、M0.5的常开接点串联与e 转换条件对应的触点、M0.6的常开接点串联与f 转换条件对应的触点，三条支路并联后作为M0.7线圈的起动条件。
【例7-4】根据图7-16所示的功能流程图，设计出梯形图程序。
图7-16 例7-4题图
1使用起保停电路模式的编程对应的状态逻辑关系为：
对应的梯形图程序如图7-17所示。
2使用置位、复位指令的编程
对应的梯形图程序如图7-18所示。 3使用顺序控制指令的编程
对应的功能流程图如图7-19所示。对应的梯形图程序如图7-20所示。
3.02.02.01.01.00.00
.0)3.02.01.01.0(3.03.0)2.02.00.0(2.03
.0)1.00.00.0(1.02
.01.0)0.04.03.01.0(0.0M Q M Q M Q M I M I M M M M I M M M M I M M M M M I M SM M ===??+?=?+?=?+?=??+?+=
图7-17 例7-4用起保停电路模式的编程图7-18 例7-4用置位、复位指令的编程
图7-19功能流程图
图7-20 例7-4用顺序控制指令的编程
（3）并行分支及编程方法
并行分支也分两种，图7-21a 为并行分支的开始，图7-21b 为并行分支的结束，也称为合并。并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图7-21a 中，当工步2处于激活状态，若转换条件e=1，则工步3、4、5同时起动，工步2必须在工步3、4、5都开启后，才能关断。并行分支的合并是指：当前级步6、7、8都为活动步，且转换条件f 成立时，开通步9，同时关断步6、7、8。
【例7-5】根据图7-22所示的功能流程图，设计出梯型图程序。
图7-21a 并行分支开始 图7-21b 并行分支结束 图7-21 并行分支
2
3 4 5 e f 6 7 8
9
1使用起保停电路模式的编程，对应的梯形图程序如图7-23所示。
图7-23 例7-5用起保停电路模式的编程
图7-22 例7-5题图
2使用置位、复位指令的编程，对应的梯形图程序如图7-24所示。
图7-24 例7-5用置位、复位指令的编程
3使用顺序控制指令的编程
对应的功能流程图如图 7-25所示。对应的梯形图程序如图7-26所示。
图7-25例7-5题图
图7-26 例7-5用用顺序控制指令的编程
（4）循环、跳转流程及编程方法
在实际生产的工艺流程中，若要求在某些条件下执行预定的动作，则可用跳转程序。若需要重复执行某一过程，则可用循环程序。如图7-27所示。
跳转流程：当步2为活动步时，若条件f=1，则跳过步3和步4，直接激活步5。
循环流程：当步5为活动步时，若条件e=1，则激活步2，循环执行。
编程方法和选择流程类似，不再详细介绍。
需要注意的是：
??转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。
若转换的顺序从下到上，箭头不能省略。
??只有两步的闭环的处理。
在顺序功能图中只有两步组成的小闭环如图7-28a所示，因为M0.3既是M0.4的前级步，又是它的后续步,所以对应的用起保停电路模式设计的梯形图程序如图7-28b所示。从梯形图中
可以看出，M0.4线圈根本无法通电。解决的办
法是：在小闭环中增设一步，这一步只起短延
时（≤0.1s）作用，由于延时取得很短，对系
统的运行不会有什么影响，如图7-28c所示。
图7-27 循环、跳转流程
7.2.4 PLC 程序设计步骤
PLC 程序设计一般分为以下几个步骤： 1. 程序设计前的准备工作
程序设计前的准备工作就是要了解控制系统的全部功能、规模、控制方式、输入/输出信号的种类和数量、是否有特殊功能的接口、与其它设备的关系、通信的内容与方式等，从而对整个控制系统建立一个整体的概念。接着进一步熟悉被控对象，可把控制对象和控制功能按照响应要求、信号用途或控制区域分类，确定检测设备和控制设备的物理位置，了解每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模及之间的关系。
2. 设计程序框图
根据软件设计规格书的总体要求和控制系统的具体情况，确定应用程序的基本结构、按程序设计标准绘制出程序结构框图，然后再根据工艺要求，绘出各功能单元的功能流程图。
3. 编写程序
根据设计出的框图逐条地编写控制程序。编写过程中要及时给程序加注释。 4. 程序调试
调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。各功能单元调试完成后，再调试全部程序，调试各部分的接口情况，直到满意为止。程序调试可以在实验室进行，也可以在现场进行。如果在现场进行测试，需将可编程控制器系统与现场信号隔离，可以切断输入/输出模板的外部电源，以免引起机械设备动作。程序调试过程中先发现错误，后进行纠错。基本原则是“集中发现错误，集中纠正错误”。
5. 编写程序说明书
图7-28只有两步的闭环的处理
I0.5（a ）
（b ）
（c ）
在说明书中通常对程序的控制要求、程序的结构、流程图等给以必要的说明，并且给出程序的安装操作使用步骤等。
7.3 应用举例
7.3.1 机械手的模拟控制
图7-29为传送工件的某机械手的工作示意图，其任务是将工件从传送带A搬运到传送带B。
1. 控制要求
按起动按钮后，传送带A运行直到光电开关PS检测到物体，才停止，同时机械手下降。下降到位后机械手夹紧物体，2s后开始上升，而机械手保持夹紧。上升到位左转，左转到位下降，下降到位机械手松开，2s后机械手上升。上升到位后，传送带B开始运行，同时机械手右转，右转到位，传送带B停止，此时传送带A运行直到光电开关PS再次检测到物体，才停止循环。
机械手的上升、下降和左转、右转的执行，分别由双线圈二位电磁阀控制汽缸的运动控制。当下降电磁阀通电，机械手下降，若下降电磁阀断电，机械手停止下降，保持现有的动作状态。当上升电磁阀通电时，机械手上升。同样左转/右转也是由对应的电磁阀控制。夹紧/放松则是由单线圈的二位电磁阀控制汽缸的运动来实现，线圈通电时执行夹紧动作，断电时执行放松动作。并且要求只有当机械手处于上限位时才能进行左/右移动，因此在左右转动时用上限条件作为联锁保护。由于上下运动，左右转动采用双线圈两位电磁阀控制，两个线圈不能同时通电，因此在上/下、左/右运动的电路中须设置互锁环节。
为了保证机械手动作准确，机械手上安装了限位开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4，分别对机械手进行下降、上升、左转、右转等动作的限位，并给出动作到位的信号。光电开关PS负责检测传送带A上的工件是否到位，到位后机械手开始动作。
2. I/O分配
输入输出
起动按钮：I0.0 上升YV1：Q0.1
停止按钮：I0.5 下降YV2：Q0.2
上升限位SQ1：I0.1 左转YV3：Q0.3
下降限位SQ2：I0.2 右转YV4：Q0.4
左转限位SQ3：I0.3 夹紧YV5：Q0.5
右转限位SQ4：I0.4 传送带A：Q0.6
光电开关PS：I0.6 传送带B：Q0.7
PLC 编程实例PLC 经典练习第二章一 第2章 基本逻辑控制 图2-1 交通信号灯控制PLC 配置示意图 C P U 输出单元 停止I0.2 启动I0.1 东西人行道红Q1.3 东西人行道绿Q1.2 南北人行道红Q1.1 南北人行道绿Q1.0 东西主车道红Q0.7 东西主车道黄Q0.6 东西主车道直行绿Q0.5 东西主车道左转绿Q0.4 南北主车道红Q0.3 南北主车道黄Q0.2 南北主车道直行绿Q0.1 南北主车道左转绿Q0.0
0 10 13 40 4345 55 58 85 8890 （秒）I0.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q1.3 Q1.2 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.1 Q1.0 图2-2 交通信号灯系统正常工作时序图
I0.1 M0.2 Q0.1 Q0.2 T1 T1 T3 T8 T9（3S ） T8（30S ） T7 T5 T4 T6（2S ） T7（10S ） M0.2 M0.1 T1 T5（3S ） T4（30S ） T3（10S ） T1（45S ） T2（45S ） I0.2 M0.1 M0.1 启停控制 Q0.4 Q0.5 M0.2 严重故障 M0.1 T2 红灯工作延时 东西左转绿灯工作延时 东西直行绿灯工作延时 东西绿灯闪烁延时 东西黄灯工作延时 南北左转绿灯工作延时 周期循环控制 南北直行绿灯工作延时 南北绿灯闪烁延时
... T12（0.5S ） T11 M0.1 T12 T9 T10（2S ） 南北黄灯工作延时 T11 闪烁频率设定 T5 T6 T5 T4 T3 T4 Q0.5 Q0.3 T3 Q0.4 T9 T10 T8 T9 T11 T7 T8 Q0.1 Q0.7 T1 Q0.3 Q0.7 M0.2 M0.1 T1 东西主干道红灯 南北主干道红灯 T7 Q0.0 南北主干道左转绿灯 南北主干道直行绿灯 南北主干道绿闪 Q0.2 南北主干道黄灯 东西主干道左转绿灯 T11 Q0.6 东西主干道直行绿灯 东西主干道绿闪 东西主干道黄灯
PLC控制系统的应用与设计 1.1 PLC设计的基本原则和步骤 一个实际的PLC控制系统是以PLC为核心组成的电气控制系统，实现对生产设备和工业过程的自动控制。PLC控制系统设计的好坏直接影响中这产品的质量和企业的生产效率，关系到企业的经济效益。英雌，在设计PLC控制系统时要全面了解被控制对象的组成、特点、要求，同时力求使控制系统简单、经济，并且使用及维护方便，同时还要保证控制系统安全可靠。 PLC是一种特殊的计算机，在体系结构、运行，方式和编程语言等方面有别于普通计算机，因此在设计方法和步骤上有特殊性。用户在使用PLC进行实际系统设计的过程中，会自觉地遵循一定的方法和步骤。虽然不能要求必须先做什么，后做什么，具体应该怎么做，但必须遵循一些共同的原则，是PLC应用系统的设计方法和步骤符合科学化、工程化和标准化的要求。 1.1.1设计原则及方法 1. 系统设计的基本原则 在进行PLC控制系统的设计时，一般应遵循以下几个原则 （1）完全满足对象的要求。充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统最基本和最重要的要求，也是设 计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进 行调查研究，收集现场的资料和相关的国内、国外的先进资料。同时 要注意和现场的工程管理人员，工程技术人员，现场操作人员紧密配 合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 （2）在满足控制要求和技术指标的前提下，尽量是控制系统简单、经济。 保证PLC抠门男之系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计系统 控制的重要原则。这就要设计者在系统设计、元器件选择、软件编程 上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。列如，应该保证PLC程序 不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、 按钮按错等），也能正常工作。 （3）控制系统要安全可靠。一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入，技术的培训， 设备的维护夜间个导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前 提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意尽量 降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济、 而且要使控制系统的使用和维护方面、成本低，不宜盲目追求自动化 和高指标。 （4）在设计是要给控制系统的容量和功能预留一定的裕度，便于以后的调整和扩充。由于技术的不断发展，控制系统的性能要求也会不断的提 高，设计时要适当考虑今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在 选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时要适当留有裕量， 以满足今后生产的发展和工艺的改进。 2. 设计的主要内容
海为PLC精彩应用案例及使用体会 2012年我进入济南某自动化公司，临危受命编写一个矿井跑车防护装置的程序，使用海为PLC，矿井跑车防护装置的工艺如下： 图1：工艺示意图 如上图所示，在1300米长的矿井井下斜坡巷道上平均安置6道挡车栏，当矿车到达挡车栏附近时挡车栏打开，将矿车放行。当矿车离开时，将挡车栏放下，从而阻拦上方花落下来的矿车，从而保护巷道。每个挡车栏有电机一个，上升到位传感器1个，下降到位传感器1个，撞栏传感器1个。矿车的位置通过安装在提升机附近的编码器获得。方案难点： ①线路多，每个挡车栏光控制信号线不少，再加上巷道布线要尽可能的少，否则影响行车安全以及美观。 ②电机多，相应的配置的从站也多。 解决方案：采用分散集中控制的原则
图2：方案结构图 每个挡车栏的电机，传感器，PLC为一个从站，电机，传感器经从站PLC检测和控制，从站与主站之间采用海为PLC内部的海为BUS通讯方式。 以上方案解决了繁琐的布线方式，而且从站中没有程序，所有的程序均在主站PLC里编写，大大的方面了布线和后期维护。 采用海为PLC进行该方案有两个优点： ①海为PLC与海为PLC之间通过海为BUS指令组网方面，如上图方案结构图。海为PLC与海为PLC之间采用haiwellBus时，只需要在haiwellBus指令表中设置好主站与从站的对应发送与接收寄存 器即可，如图3，通讯相当简单方面。
图3：HaiwellBus通讯设置 ②程序管理方便。每个从站程序建立一个子程序，如1号从站程序，2号从站程序，另外建议位置与速度检测程序，所有程序在主程序中一块调用，图中右侧。这样的好处是，编写调试程序的时候可以很方便的找到需要的程序。其次，维护方便，若从站需要更换PLC，则只需要设置好从站的地址，通讯参数即可，根本不需要再下载程序。 图4：海为PLC的子程序使用
第7章PLC应用系统设计及实例 本章要点 ● PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法 ●应用举例 ● PLC的装配、检测和维护 7.1 应用系统设计概述 在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC 的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是： 1. 充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。 2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。 3. 保证控制系统安全可靠。 4. 考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。 5. 软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。 7.2 PLC应用系统的设计 7.2.1 PLC控制系统的设计内容及设计步骤 1. PLC控制系统的设计内容 （1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。 （2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。 （3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。 （5）编写程序并调试。 （6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 （7）编写设计说明书和使用说明书。 2. 设计步骤 （1）工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。 （2）选择合适的PLC类型 在选择PLC机型时，主要考虑下面几点： 1功能的选择。对于小型的PLC主要考虑I/O扩展模块、A/D与D/A模块以及指令功能（如中断、PID等）。 2I/O点数的确定。统计被控制系统的开关量、模拟量的I/O点数，并考虑以后的扩充（一般加上10%～20%的备用量），从而选择PLC的I/O点数和输出规格。 3内存的估算。用户程序所需的内存容量主要与系统的I/O点数、控制要求、程序结构长短等因素有关。一般可按下式估算：存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。 （3）分配I/O点。分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （4）程序设计。对于较复杂的控制系统，根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。 （5）控制柜或操作台的设计和现场施工。设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。 （6）应用系统整体调试。如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后连接起来总调。 （7）编制技术文件。技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸，电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图和说明。 7.2.2 PLC的硬件设计和软件设计及调试 1. PLC的硬件设计 PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。 选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 2. PLC的软件设计 软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。 3. 软件硬件的调试 调试分模拟调试和联机调试。 软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。如果有PLC的硬件，可以用小开关和按钮模拟PLC的实际输入信号（如起动、停止信号）或反馈信号（如限位开关的接通或断开），再通过输出模块上各输出位对应的指示灯，观察输出信号是否满足设计的要求。需要模拟量信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。在编程软件中可以用状态图或状态图表监视程序的运行或强制某些编程元件。
PLC应用系统设计开发步骤 学习了PLC的硬件系统、指令系统和编程方法以后，对设计—个较大的PLC控制系统时，要全面考虑许多因素，不管所设计的控制系统的大小，一般都要按图所示的设计步骤进行系统设计。 图7．42 PLC应用系统设计开发步骤 分析任务、确定总体控制方案 随着PLC功能的不断提高和完善，PLC几乎可以完成工业控制领域的所有任务。但PLC还是有它最适合的应用场合，所以在接到一个控制任务后，要分析被控对象的控制过程和要求，看看用什么控制装备(PLC、单片机、DCS或IPC)来完成该任务最合适。比如仪器仪表装置、家电的控制器就要用单片机来做；大型的过程控制系统大部分要用DCS来完成。而PLC最适合的控制对象是：工业环境较差，而对安全性、可靠性要求较高，系统工艺复杂，输入／输出以开关量为主的工业自控系统或装置。其实，现在的可编程序控制器不仅处理开关量，而且对模拟量的处理能力也很强。所以在很多情况下，已可取代工业控制计算机(IPC)作为主控制器，来完成复杂的工业自动控制任务。 控制对象及控制装置(选定为PLC)确定后．还要进一步确定PLC的控制范围。一般来说，能够反映生产过程的运行情况，能用传感器进行直接测量的参数，控制逻辑复杂的部分都由PLC完成。另外一部分，如紧急停车等环节，对主要控制对象还要加上手动控制功能，这就需要在设计电气系统原理图与编程时统一考虑。
PLC的选型 当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面是选择多大容量的PLC，另一方面是选择什么公司的PLC及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I／O点找出来，包括开关量I／O和模拟量I／O以及这些I／O点的性质。I／O点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，电压多大，输出是用继电器型还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果它们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有直流24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际点数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们被交流220V的负载使用，则直流24V的负载只能使用其他组的输出端了。这样有可能造成输出点数的浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下，继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，如运动控制时的高速脉冲输出，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。知道了这些以后，就可以定下选用多少点和I/O是什么类型的PLC了。对第二个问题，则有以下几个方面要考虑： （1）功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力完成控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通讯要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以做出正确的选择。 （2）价格方面 不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I／O点数相当的PLC的价格能相差40％以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价是必须考虑的因素。 （3）个人喜好方面 有些工程技术人员对某种品牌的PLC熟悉，所以一般比较喜欢使用这种产品。另外，甚至一些政治因素或个人情绪有时也会成为选择的理由。PLC的主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。如模拟量单元、显示设定单元、位置控制单元或热电偶单元等。 （4）输出接口电路 若模块的输出为继电器型，其输出电路的等效电路如图7.5所示。外部电源及负载与PLC内部是充分隔离的，内外绝缘要求为1 500VAC一分钟，继电器的响应时间为10 ms，在5～30VDC／150VAC电压下的最大负载电流为2A／点。但要注意，驱动电感性负载时，要降低额定值使用，以免烧坏触点，尤其是直流感性负载；要并联浪涌吸收器，以延长触点的寿命。但并联浪涌吸收器后，整个开关延时会加长。该模块输出端中有一个公共点，当输出点较多时，会有多个输出公共端，一般4个或8个输出端公用一个公共端，由于公共端是相互隔离的，因此不同组的负载可以有不同的驱动电源。 对晶体管型输出，在环境温度40度以下时，最大负载电流为0.7 A／点；若环境温度上升则，应该减低负载的电流。使用晶体管输出的好处是其响应速度快，约为25 μs(通)和120μs (断)。 （5）输入接口电路 PLC所有的输入都与内部电路之间有光电隔离电路，其等效的电路如图7.4所示。 （6）I／O点数扩展和编址 CPU 22*系列的每种主机所提供的本机I／O点的I／O地址是固定的，进行扩展时，可以在CPU右边连接多个扩展模块，每个扩展模块的组态地址编号取决于各模块的类型和该模块在I／O链中所处的位置。编址方法是同种类型输入或输出点的模块在链中按与主机的位置而递增，其他类型模块的有无以及所处的位置不影响本类型模块的编号。 I/O地址分配 输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。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、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。分配输出点地址时，要注意前文提到的负载类型问
Plc 编程实例之1用四个按钮分别控制四个灯 PLC 编程实例中，稻草人PLC 编程培训中心通过四个按钮分别控制四个灯的方式举例，用四个按钮分别控制四个灯，当其中任意一个按钮按下时对应的灯亮，多个按钮按下时灯不亮。 控制方案设计1.输入/输出元件及控制功能 如表7-1所示，介绍了实例7中用到的输入/ 输出元件及控制功能。 2. 电路设计用四个按钮分别控制四个灯的接线图和梯形图，如图7-1所示。
3.控制原理 梯形图1：当任何一个按钮Xn按下时，对应的常开接点闭合，输出线圈得电自锁。其常闭接点断开，其他输出线圈失电。 梯形图2：初始状态时，没有按钮按下，K1X0=0,执行SUM指令， K1M0=0,M0=0,M0常开接点断开，不执行MOV指令，当任何一个按钮按下时，执行SUM指令，K1M0=1(M3=0、M2=0、M1=0、M0=1)，M0常开接点闭合，执行MOV指令，将K1X0的数据传送给K1Y0。 例如，按一下按钮SB3，X2＝1，K1X0=0100，执行SUM指令， K1M0=0001，执行MOV指令，K1X0—K1Y0=0100，即Y2＝1，EL3灯亮。松开按钮时，数据保持不变，仍然Y2＝1。如果再按一下按钮 SB2，X1＝1，K1X0＝0010，执行SUM指令，K1M0=0001，执行MOV指令，K1X0—K1Y0＝0010，即Y1=1，EL2灶亮。松开按钮时，数据保持不变，仍然 Y1＝1。
实例8 用信号灯显示三台电动机的运行情况用红、黄、绿三个信号灯显示三台电动机的运行情况，要求：1)当无电动机运行时红灯亮。2)当1台电动机运行时黄灯亮。3)当2台及以上电动南运行时绿灯亮。控制方案设计1.输入/输出元件及控制功能如表8-1所示，介绍了实例8中用到的输入/ 输出元件及控制功能。 2.电路设计根据控制要求列出真值表如表8-2 所示。根据真值表写出逻辑表达式：
PLC控制系统设计 PLC控制系统设计的一般步骤可以分为以下几步：熟悉控制对象并计算输入/输出设备、PLC选型及确定硬件配置、设计电气原理图、设计控制台（柜）、编制控制程序、程 序调试和编制技术文件。 一、明确控制要求，了解被控对象的生产工艺过程 熟悉控制对象设计工艺布置图这一步是系统设计的基础。首先应详细了解被控对象 的工艺过程和它对控制系统的要求，各种机械、液压、气动、仪表、电气系统之间的关系，系统工作方式（如自动、半自动、手动等），PLC与系统中其他智能装置之间的关系，人 机界面的种类，通信联网的方式，报警的种类与范围，电源停电及紧急情况的处理等等。 此阶段，还要选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号指示灯等执行元件），以及由输出设备驱动的控制对象（电动 机、电磁阀等）。 同时，还应确定哪些信号需要输入给PLC，哪些负载由PLC驱动，并分类统计出各输 入量和输出量的性质及数量，是数字量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的大小等级，为PLC的选型和硬件配置提供依据。 最后，将控制对象和控制功能进行分类，可按信号用途或按控制区域进行划分，确定检测设备和控制设备的物理位置，分析每一个检测信号和控制信号的形式、功能、规模、 互相之间的关系。信号点确定后，设计出工艺布置图或信号图。 二、PLC控制系统的硬件设计 随着PLC的推广普及，PLC产品的种类和数量越来越多。近年来，从国外引进的PLC 产品、国内厂家或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方法、价格等各有不同，使用场合也各有侧重。因 此，合理选择PLC对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。 1、PLC机型的选择 PLC机型的选择应是在满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使用方便以及最佳的
江西省南昌市2015-2016学年度第一学期期末试卷 （江西师大附中使用）高三理科数学分析 一、整体解读 试卷紧扣教材和考试说明，从考生熟悉的基础知识入手，多角度、多层次地考查了学生的数学理性思维能力及对数学本质的理解能力，立足基础，先易后难，难易适中，强调应用，不偏不怪，达到了“考基础、考能力、考素质”的目标。试卷所涉及的知识内容都在考试大纲的范围内，几乎覆盖了高中所学知识的全部重要内容，体现了“重点知识重点考查”的原则。 1．回归教材，注重基础 试卷遵循了考查基础知识为主体的原则，尤其是考试说明中的大部分知识点均有涉及，其中应用题与抗战胜利70周年为背景，把爱国主义教育渗透到试题当中，使学生感受到了数学的育才价值，所有这些题目的设计都回归教材和中学教学实际，操作性强。 2．适当设置题目难度与区分度 选择题第12题和填空题第16题以及解答题的第21题，都是综合性问题，难度较大，学生不仅要有较强的分析问题和解决问题的能力，以及扎实深厚的数学基本功，而且还要掌握必须的数学思想与方法，否则在有限的时间内，很难完成。 3．布局合理，考查全面，着重数学方法和数学思想的考察 在选择题，填空题，解答题和三选一问题中，试卷均对高中数学中的重点内容进行了反复考查。包括函数，三角函数，数列、立体几何、概率统计、解析几何、导数等几大版块问题。这些问题都是以知识为载体，立意于能力，让数学思想方法和数学思维方式贯穿于整个试题的解答过程之中。 二、亮点试题分析 1．【试卷原题】11.已知,,A B C 是单位圆上互不相同的三点，且满足AB AC → → =，则A BA C →→ ?的最小值为（ ） A ．1 4- B ．12- C ．34- D ．1-
1 ．系统设计的主要内容 （ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据； （ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构； （ 3 ）选定 PLC 的型号； （ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图； （ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计； （ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； （ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件； （ 8 ）编写设计说明书和使用说明书； 根据具体任务，上述内容可适当调整。 2 ．系统设计的基本步骤 （ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 a ．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。 b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。 （ 2 ）确定 I/O 设备 根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
（ 3 ）选择合适的 PLC 类型 根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。 （ 4 ）分配 I/O 点 分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。 （ 5 ）设计应用系统梯形图程序 根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。 （ 6 ）将程序输入 PLC 当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。 （ 7 ）进行软件测试 程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。 （ 8 ）应用系统整体调试 在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 （ 9 ）编制技术文件 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。
LOGO!Learn Advanced Introduction The LOGO!Learn – Advanced Training Kit is specially designed to match the features of the new LOGO! 0BA6 generation. It is mounted on a stable aluminum base. Eight push/latch buttons (4 of which are debounced) are available for signal inputs as well as 4 potentiometers for voltage setting (0 to 10 V) for analog value inputs. The signal output (status) is indicated by 4 LEDs (5 mm). In addition, you can connect external simulators (e.g., motor controller, traffic light, etc.) via a 24-pin interface plug connector. Four sliding switches on the board switch the digital inputs (I1, I2, I7 and I8) to analog inputs. The "IR receiver" sliding switch switches input I3 to IR receiving. This allows you to implement 10 different switching states on the LOGO! via the IR remote control. The "proximity simulation" sliding switch activates input I4. This allows a frequency of 60 Hz to 5 KHz to be linearly set via the potentiometer and fed to the LOGO! for internal processing. When the "signal encoder on/off" sliding switch is switched on or off, the acoustic signal encoder (i.e., buzzer/beeper) is also switched on or off as necessary. Expansion modules (e.g., Pt100 module, etc.) can be plugged into the LOGO! Learn Advanced and mechanically locked via the 8-pin socket strip. The LOGO! TD can be connected to the "Display" terminal. The small LOGO! controller (version: 0BA6) is mounted on the training PCB in accordance with industrial standards. It can be installed or removed at all times with a screwdriver.
《可编程控制器技术》课程标准 一、课程基本信息 1、课程名称：可编程控制器应用技术 2、适用专业：机电技术应用 3、适用学制：三年制 4、课程学时：120 二、课程性质与作用 本课程是理论+实践课，它是机电技术应用专业的一门专业核心课程。它的任务是培养学生掌握可编程控制器的工作过程及其主要参数，掌握可编程控制器使用方法及电气控制系统设计方法，了解可编程控制系统应用范围和应用环境等。使学生具备从事工业电气控制工作所必需的PLC可编程控制器应用技术的基本知识及应用能力。 本课程根据电气自动化生产企业中可编程控制系统生产实际，设计教学情境，通过相应的教学载体，采用“教、学、做”一体化式教学方式组织教学，培养学生掌握可编程控制器技术的基本知识和基本技能，锻炼学生的可编程控制器技术的基本应用能力；使学生能够在生产现场进行简单的程序设计，能够完成控制系统电气设备安装、调试、运行、检修、维护等实践操作，初步形成解决生产现场实际问题的应用能力；培养学生能动脑会思考的思维能力和一丝不苟、踏实严谨的科学精神，培养学生探索新知识和新技术的学习能力；提高学生爱岗敬业、
团结友爱的综合素质和积极动脑、开拓进取的创新意识。 三、学习领域（课程）目标 （一）知识目标 1、掌握可编程控制器的概念、基本原理，了解其发展状况、分类、作用、应用领域等。 2、掌握可编程控制系统的基本组成和硬件配置。 3、掌握西门子S7-200系列PLC硬件系统安装、检修、维护方法。 4、掌握西门子S7-200系列PLC编程软件STEP7Micro/Win32的使用方法。 5、学会使用S7-200系列PLC进行程序的设计、编写、下载、调试和运行。 6、学会使用S7-200系列PLC控制三相异步电动机启动、正反转、停止等。 7、学会使用S7-200系列PLC对电气典型工程案例的控制方法。 8、学会S7-200系列PLC的主从站通信方法。 9、学会使用组态软件MCGS实时监控PLC电气系统运行。（二）能力目标 1、专业能力 （1）能够正确安装可编程控制器，正确完成硬件接线。 （2）能够编制、调试、运行程序并掌握S7-200系列编程软件的使用。
PLC控制系统设计原则 实用性 实用性是控制系统设计的基本原则。工程师在研究被控对象的同时，还要了解控制系统的使用环境，使得所设计的控制系统能够满足用户所 有的要求。硬件上要尽量的小巧灵活，软件上应简洁、方便。 可靠性 可靠性是控制系统极其重要的原则。对于一些可能会产生危险的系统，必须要保证控制系统能够长期稳定、安全、可靠的运行，即使控制系 统本身出现问题，起码能够保证不会出现人员和财产的重大损失。在系统规划初期，应充分考虑系统可能出现的问题，提出不同的设计方案， 选择一种非常可靠且较容易实施的方案；在硬件设计时，应根据设备的重要程度，考虑适当的备份或冗余；在软件设计时，应采取相应的保 护措施，在经过反复测试确保无大的疏漏之后方可联机调试运行。 经济性这要求工程师在满足实用性和可靠性的前提下，应尽量使系统的软、硬件配置经济、实惠，切勿盲目追求新技术、高性能。硬件选型 时应以经济、合用为准；软件应当在开发周期与产品功能之间作相应的平衡。还要考虑所使用的产品是否可以获得完备的技术资料和售后服 务，以减少开发成本。 这要求工程师，在系统总体规划时，应充分考虑到用户今后生产发展和工艺改进的需要，在控制器计算能力和有适当的裕量， I/O端口数量上应当留同时对外要留有扩展的接口，以便系统扩展和监控的需要。 先进性 这要求工程师在硬件设计时，优先选用技术先进，应用成熟广泛的产品组成控制系统，保证系统在一定时间内具有先进性，不致被市场淘汰。 此原则与经济性共同考虑，使控制系统具有较高的性价比。 PLC g制系统设计流程
设计控制系统时应遵循一定的设计流程，掌握设计流程，可以增加控制系统的设计效率和正确性。 被控对象的分析与描述 分析被控对象就是要详细分析被控对象的工艺流程，了解其工作特性。此阶段一定要与用户进行深入的沟通，确保分析的全面而准确 在控制系统设计时，往往需要达到一些特定的指标和要求，即满足实际应用或是客户需求。在分析被控对象时，必须考虑这些指标和 要求。在全面的分析之后，就需要按照一定的原则，准确地用工程化的方法描述被控对象，为控制系统设计打好基础。 系统规模 PLc e 制系统的一般设计流程如图 i-i 所示:
第一章 S7-300/400的基本结构 1、 S7-300/400属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备（工程师、操作员站和操作屏）组成。 图1-1 PLC控制系统示意图 PLC的主要生产厂家：德国的西门子(Siemens)公司，美国Rockwell公司所属的AB公司，GE-Fanuc公司，法国的施耐德(Schneider)公司，日本的三菱和欧姆龙(OMRON)公司。PLC的工作过程 表1-1 逻辑运算关系表 与或非 Q4.0=I0.0*I0.1 Q4.1 = I0.2+I0.3 Q4.2 =/I0.4 I0.0 I0.1 Q4.0 I0.2 I0.3 Q4.1 I0.4 Q4.2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 在CPU模块上有存储器(用来存放系统程序、用户程序、逻辑变量和其它一些信息)，包括ROM和RAM。可通过扩展槽扩展用户RAM。 l RAM：主程序区OB1+子程序区（FB、FCB、定时中断块等）断电时由锂电池供电（几年）以免RAM中信息丢失。锂电池电压< 规定值，灯报警，换电池（期间靠电容充电几分钟）。 l PLC采用循环执行用户程序的方式。 OB1是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块(FB, SFB, FC 或SFC)。 循环程序处理过程可以被某些事件中断。 在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区。批量输入、批量输出。 梯形图中Q4.0的线圈（称为内部线圈）“通电”时，对应的输出过程映像位为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈（外部线圈）通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 外部输入电路接通时，对应的输入过程映像位(例如I0.0)为1状态，梯形图中对应的输入位的常开触点接通，常闭触点断开。 某一编程元件对应的过程映像位为1状态时，称该编程元件为ON，过程映像位为0状态时，称该编程元件为OFF。 循环时间（Cycle time）: 是指操作系统执行一次图1-4所示的循环操作所需的时间，又称为扫描循环时间（Scan Cycle Time）或扫描周期。如0.7ms、1.7ms等 l 性能指标： I/O点数、扫描周期、指令数目、功能模块多少、
WORD格式编辑整理 ***公司***PLC自动控制系统设计方案 公司 2015年6月25日
一项目简介 本系统是给空化热能机提供自动化控制的配套设备。传统的做法需靠操作人员的实际经验去启动或者停止主泵，循环泵，调整手动阀门的开度，手动打开或者关闭排污阀，手动打开或者关闭进水阀门补水，系统运行的优劣要靠工作人员的业务能力等决定，实际温度的变 化范围大，室内温度舒适度差。配套本系统后，业主无需手动操作，只需通过触摸屏设定或者修改系统参数就可以实现空化能热泵的自动控制。系统方案二系统自动控制方案 1.系统自动控制方案 此控制系统采用西门子新出的1200系列PLC其强大的通讯能力和强大的扩展能力深受市场的好评，上位机采用威纶通的HMI。控 制系统分为手动和自动两种控制模式，手动控制模式下，可以随意的打开或者关闭系统内的阀门，启动或者停止系统内的泵。自动控制模式下，系统可以按照设定程序自动运行，当实际测得温度值高于系统设定的温度值后，可以自动停止主泵或者可以关闭电动球阀，一保证室内舒适度，这样也可以起到节能的功效，系统要求的温度可以实时的设置。另外，还可以分时段设置温度的参考值，满足不同用户的不同需要，实时显示现场就地监测仪表的数值值，显示泵的运行和故障等信息，故障报表可以显示系统的故障信息，方便设备的故障排除，数据记录功能可以将温度和压力的值实时的记录，方便系统的运行和
后续工艺的升级等。 2.系统控制流程图 系统自动控制流程图如下图所示: 3. PLC框架图 系统的控制框架图如下图所示:
泵运行信号检测~ 泵故障信号检测阀 门反馈检测备用 控制节点 三、控制对象 1.主泵： 数量：1台 功率：3 KW 作用：系统热源的制造者 2.循环泵： 数量：1台 功率：0.5 KW 作用：主要作用是保证水在系统内正常的循环3.压力检测： 数量：1只 技术参数：二线制，4-20ma
常见的PLC程序实例详解（附图），看得多才能会的多！ 十字路口的交通指挥信号灯布置： 一、控制要求 （1）信号灯系统由一个启动开关控制，当启动开关接通时，该信号灯系统 开始工作，当启动开关关断时，所有信号灯都熄灭。 （2）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并 立刻报警。 （3）南北红灯亮维持25s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s。到20s 时，东西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭，此时，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。 （4）东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s 后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s 后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
（5）以上南北、东西信号灯周而复始地交替工作状态，指挥着十字路口的交通，其时序如下所示。
二、PLC 接线 三、定义符号地址 四、梯形图程序
三层楼电梯控制 电梯的上升、下降由一台电动机控制；正转时电梯上升、反转时电梯下降。各层设一个呼叫开关（SB1、SB2、SB3）、一个呼叫指示灯（H1、H2、H3）、一个到位行程开关（ST1、ST2、ST3）。 一、控制要求： （1）各层的呼叫开关为按钮式开关，SB1、SB2 及SB3 均为瞬间接通有效 （即瞬间接通的即放开仍有效）。 （2）电梯箱体上升途中只响应上升呼叫，下降途中只响应下降呼叫，任何反方向呼叫均无效，简称为不可逆响应。具体动作要求，如下表。 （3）各楼层间有效运行时间应小于10S，否则认为有故障、自动令电动机停转。
多种液体自动混合装置的PLC 控制如图所示为三种液体混合装置，SQ1、SQ2、SQ3 和SQ4 为液面传感器，液面淹没时接通，液体A、B、C 与混合液阀由电磁阀YV1、YV2、YV3、YV4 控制，M 为搅匀电动机，其控制要求如下： 1.初始状态 装置投入运行时,液体A、B、C 阀门关闭，混合液阀门打开20s 将容器放空后关闭。 2.起动操作 按下启动按钮SB1,装置开始按下列给定规律运转： ①液体 A 阀门打开，液体 A 流入容器。当液面达到SQ3 时，SQ3 按通，关闭液体 A 阀门，打开液体 B 阀门。 ②当液面达到SQ2 时，关闭液体 B 阀门，打开液体 C 阀门。 ③当液面达到SQ1 时，关闭液体 C 阀门，搅匀电动机开始搅拌。 ④搅匀电动机工作1min 后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。 ⑤当液面下降到SQ4 时，SQ4 由接通变断开，再过20s 后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。
一、应用范围： 1、用于开关量逻辑控制 2、用于闭环过程控制：大中型PLC都具有PID控制功能。PLC的PID控制已广泛用于各种生产机械的闭环位置控制和速度控制以及锅炉、冷冻、反应堆等方面。 3、PLC配合数字控制：PLC和机械加工中的数字控制及计算机数控组成一体，实现数值控制，有的已将CNC控制功能与PLC融为一体，实现PLC和CNC 设备间的内部数据自由传送，通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC使用。 4、用于工业机器人控制：机器人越来越多地用于自动化生产线上，许多厂家采用了PLC控制。 5、用于组成多级控制系统： 二、控制线路举例： 1、三相异步电动机启、停控制： SB1为起动按钮，SB2为停止按钮，KH为热继电器。在该回路中，两个按钮都使用动合触点，实际上，也可以使用动断触点，与PLC的输出点及程序配合使用就可以。 提问：如果使用SB1、SB2的动断触点，PLC的梯形图和语句表是怎样的？ 2、三相异步电动机正反转控制： SB1为正向起动按钮，SB2为反向起动按钮，SB3为停止按钮，KM1为正向接触器，KM2为反向接触器。正反向转动是通过改变电动机的相序实现的。重要问题是保证正反向接触器在任何时候都不能接通，为此，图中采用了正反转按钮互锁，和两个输出继电器430。431的动断触点互锁来保证的。 3、三相异步电动机星形、三角形启动控制： Y－△降压起动是异步电动机常用的起动控制线路之一。SB1为起动按钮，SB2为停止按钮，KM为电源接触器，KMY为Y形起动接触器，KM△为△形起动接触器。
启动过程如下： 按下起动按钮SB1，动合触点400闭合，输出继电器430接通并自保，电源接触器KM闭合给电动机供电，定时器450开始计时，同时中间继电器100接通，主控条件得到满足，且触点450。432闭合，输出继电器431接通，Y形接触器闭合，电动机被接成Y形开始启动。当定时器450延时10s时间后，动断触点断开，使431断开，切断Y形接触器，电动机断电。同时，动断触点431 闭合，定时器451开始计时，经2s延时后，动合触点451闭合，432接通，使△形接触器KM△闭合，电动机接成△形继续启动到额定转速使正常运行。动断触点432使定时器450和451复位，正常工作后不起作用。按下停止按钮SB2，动断触点401断开，使输出继电器430断开，切断电源接触器KM，电动机断开，同时中间继电器100断开，主控条件不满足，切断△接触器，恢复断电常态。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解台达PLC、西门子PLC、施耐德plc、欧姆龙PLC的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/8b7194943.html,/