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1、第七章第七章 西门子西门子PLC的编程举例的编程举例学习目的学习目的：学习：学习PLC控制系统的设计方法，提高实控制系统的设计方法，提高实 际应际应 用的能力。用的能力。学习内容学习内容：综合：综合PLC硬件及软件知识，联系工业控硬件及软件知识，联系工业控 制的实际，介绍小型制的实际，介绍小型PLC控制系统设计控制系统设计 方法方法.学习要求学习要求：（1）了解）了解 PLC控制系统设计的内容和步骤。控制系统设计的内容和步骤。（2）掌握）掌握PLC控制系统硬件配置的方法。控制系统硬件配置的方法。（3）掌握）掌握PLC应用程序设计方法及其设计技巧。应用程序设计方法及其设计技巧。（4）结合工业控制
2、中的应用实例的设计，提高）结合工业控制中的应用实例的设计，提高 实际应用能力实际应用能力。7.17.1 PLCPLC控制系统设计与编程方法控制系统设计与编程方法设计原则设计原则1.最大限度地满足被控对象对生产工艺的要最大限度地满足被控对象对生产工艺的要求。求。2.力求控制系统安全、可靠、优质、经济。力求控制系统安全、可靠、优质、经济。3.应考虑到今后控制规模的发展和工艺的改应考虑到今后控制规模的发展和工艺的改进。进。设计内容设计内容1拟定控制系统设计的技术条件。拟定控制系统设计的技术条件。2选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。3选择选择PLC
3、机型和扩展模块，配置系统硬件；机型和扩展模块，配置系统硬件；4编制编制PLC的输入的输入/输出分配表和绘制输入输出分配表和绘制输入/输出端输出端 子接线图；子接线图；5根据系统对控制的要求设计用户程序；根据系统对控制的要求设计用户程序；6设计操作台、电气柜，选择所需的电器元件。设计操作台、电气柜，选择所需的电器元件。7编写设计说明书和操作使用说明书。编写设计说明书和操作使用说明书。根据具体控制对象，上述内容可适当调整根据具体控制对象，上述内容可适当调整。设计步骤设计步骤 (一一)分析控制对象分析控制对象(二二)PLC系统的硬件配置系统的硬件配置(三三)程序设计程序设计(四四)输入程序并调试程序
4、输入程序并调试程序(五五)程序固化程序固化PLCPLC控制系统的硬件配置控制系统的硬件配置一、选择一、选择PLC机型机型 在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比。1I/O点数的估算（数字量的点数预留1520%）2用户存储器容量的估算 3CPU性能的选择二、开关量二、开关量I/OI/O模块的模块的选择选择三、模拟量三、模拟量I/OI/O模块的选择模块的选择四、智能四、智能I/OI/O模块的选择模块的选择(包括通讯模块包括通讯模块)PLCPLC控制系统应用程序的设计控制系统应用程序的设计 PLC系系统统硬硬件件配配置置后后，可可进进行行应应用用程程序序设设计计。PLC应应用用程程序序
5、的的设设计计是是软软、硬硬件件知知识识的的综综合合应应用用，有有时时硬硬件件设设计计与与应应用程序设计可同时进行。用程序设计可同时进行。一、程序设计的步骤一、程序设计的步骤1系统框图设计系统框图设计2分配分配I/O编号编号3设计应用程序设计应用程序4程序调试程序调试5编写程序说明书编写程序说明书二、应用程序的设计方法二、应用程序的设计方法 应用程序设计过程中，应正确选择能应正确选择能反映生产过程的变化参数作为控制参量进反映生产过程的变化参数作为控制参量进行控行控（例如：取水泵站的控制选用水位作控制参量）；应正确处理各执行电器、各应正确处理各执行电器、各编程元件之间的互相制约、互相配合的关编程元
6、件之间的互相制约、互相配合的关系，即联锁关系系，即联锁关系（例，水不能溢出水池）。PLC应用程序的设计方法有多种，常用的设常用的设计方法有经验设计法、顺序功能图法等。计方法有经验设计法、顺序功能图法等。（一）经验设计法（一）经验设计法 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的具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起来。其设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足被控对象的控制要求。可以用设计继电器电路图的方法来设计比较简单的数字量控制系统的梯形图，即在一些典型电路的基础上，
7、根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法叫做经验设计法，它可以用于较简单的梯形图(例如手动程序)的设计。（二）顺序控制能图法（二）顺序控制能图法 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过
8、程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。有的PLC为用户提供了顺序功能图语言，在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作。它是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。某厂有经验的电气工程师用经验设计法设计某控制系统的梯形图，花了两周的时间，同一系统改用顺序控制设计法，只用了不到半天的时间，就完成了梯形图的设计和模拟调试，现场试车一次成功。顺序功能图(Sequential Function Chart)是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。7.2 7.2 基础编程
9、举例基础编程举例7.2.1 单按钮控制电动机起停 用一个按钮控制一台电动机的起停以节省输入。7.2.1 7.2.1 单按钮控制电动机起停单按钮控制电动机起停7.2.2 7.2.2 水塔水位的控制水塔水位的控制Network 1/ON指示灯LD I0.5LD I0.6NOTA Q0.3OLD=Q0.3Network 2/OFF指示灯LD I0.6LD I0.5NOTA Q0.4OLD=Q0.47.2.3 7.2.3 工件分拣系统设计工件分拣系统设计7.2.3 7.2.3 工件分拣系统设计工件分拣系统设计工件由左端进入，由传送带运往右端，并进行分类。工件有红色、黄色、蓝色三种。SB_1传感器可以检
10、测是否有工件；SB_2传感器可以检测工件是否为红色；SB_3传感器可以检测工件是否为黄色；当有工件进入传送带，传送带运转22s，工件向右运动；若工件为红色，第一块挡板动作6s，挡住红色工件，使其进入导轨1；若工件为黄色，第二块挡板动作10s，挡住黄色工件，使其进入导轨2；若工件为蓝色，两块挡板都不动作，固定挡板使其进入导轨3；7.2.3 7.2.3 工件分拣系统设计工件分拣系统设计Network 1/传送带电动机，转动=1，不转动=0LDI0.0OQ0.0ANT1=Q0.0ANI0.0TONT38,220Network 2/第一块挡板，=1，挡住红色挡板LDI0.1EUOQ0.1ANT39=Q
11、0.1ANI0.0TONT39,607.2.3 7.2.3 工件分拣系统设计工件分拣系统设计Network 3/第二块挡板，=1，挡住黄色挡板LDI0.2EUOQ0.2ANT40=Q0.2TONT40,1007.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制用PLC控制十字路口交通信号灯，在南北方向红灯30S期间，东西方向绿灯25S，后变成绿灯闪烁3S，最后是黄灯亮2S；然后切换成；东西方向红灯30S，期间，南北方向绿灯25S，后变成绿灯闪烁3S，最后是黄灯亮2S；7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制
12、7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制7.2.5 7.2.5 十字路口交通灯控制十字路口交通灯控制交通灯控制作业、四台电动机顺序启、停控制作业、四台电动机顺序启、停控制现有四台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为M1M2M3M4，时间间隔为1分钟分钟。停车时的顺序为M4M3M2M1，时间间隔为为
13、30秒秒。可选用S7-200PLC（CPU222）进行控制。输入输出分配表输入输出分配表 输入输入信号信号停止按钮停止按钮SB1I 0.0启动按钮启动按钮SB2I 0.1输出输出信号信号接触器接触器KM1Q 0.0接触器接触器KM2Q 0.1接触器接触器KM3Q 0.2接触器接触器KM4Q 0.3四台电机顺序启动四台电机顺序启动I/OI/O接线图接线图作业、四台电动机顺序启、停控制作业、四台电动机顺序启、停控制作业、四台电动机顺序启、停控制作业、四台电动机顺序启、停控制Network 1/按下起动按钮，进入状态S0.0LDI0.0AB=SB0,0SS0.0,1Network 2 LSCRS0.
14、0Network 3/起动第一台KM1，定时1分钟，2分钟，3分钟LDSM0.0SQ0.0,1TONT37,60TONT38,120TONT39,180Network 4/1分钟后起动第二台KM2LDT37SQ0.1,1Network 5/2分钟后起动第三台KM3LDT38SQ0.2,1Network 6/3分钟后起动第四台KM4LDT39SQ0.3,1Network 7 LDI0.1SCRTS0.1Network 8 SCRENetwork 9 LSCRS0.1Network 10/停第四台KM4，定时30S，60S，90SLDSM0.0RQ0.3,1TONT40,30TONT41,60TO
15、NT42,90Network 11/30后停止第三台KM3LDT40RQ0.2,1Network 12/60秒后停止第二台KM2LDT41RQ0.1,1Network 13/90秒后停止第一台KM1LDT42RQ0.0,1Network 14 LDI0.1SCRTS0.2Network 15 SCRE三、程序设计过程中应注意的几个问题三、程序设计过程中应注意的几个问题1先编制I/O分配表，后设计梯形图2合理排列梯形图，使输入、输出响应滞后现象不影响实际 响应速度。3在PLC输入端子接线图中，对于同一个发信元件通常只需 选其中某一接点（例常开接点或常闭点）接入输入端子，即对一个发信元件它只能占一个输 入地址编号。4.合理接入输入信号的触点（常开或常闭触点），提高设 备可靠性安全性。5.从安全考虑，重大安全部分不接入PLC的输入端而作硬件处理。6应保证有效输入信号的电平保持时间。7PLC指令的执行条件有信号电平有效和跳变有效的区别，编程时应加以注意。8由电气控制图转换为梯形图时应注意的问题。