第五章通过编程使开关输入产生开关输出.

1第5章通过编程使开关输入产生开关输出目标：描述PLC触点（输入）的功能。描述PLC线圈（输出）的功能。描述安装PLC开关控制程序的步骤。将工业控制问题转化为PLC逻辑图。阐述PLC系统相比继电器逻辑的优点。编写包括故障保护的PLC程序。针对工业应用问题开发PLC梯形图。25.1概述这一章将讲述如何通过开关输入输出设备为线路操作编写PLC程序。不同厂家的输入标记不一样，常用的标记包括：测试开/测试关、字、字母、数字序号、字-字母组合以及指令。本书使用输入前缀和数字，比如IN009。不同厂家的输出标记也不一样，一般输出标记为：OUT、数字、字母和CR（控制继电器）。本书使用CR，比如CR013。本章将首先介绍不同种类的输入，然后介绍输出及其与PLC系统的关系，最后是一些典型的开关量编程的操作步骤。书中有许多开关编程的例子，如闭锁/开启线路。此外还涉及到故障保护线路以及工业应用中开关编程的例子。35.2PLC输入PLC有许多种输入形式，它们可以实现开与关的功能。不同的输入包括：1．常开触点。当触点闭合时，执行功能产生某个动作。2．常闭触点。当触点开启时，执行功能产生某个动作。3．锁定/解锁系统。开启锁定功能的输入以激活锁定功能或使它处于改变状态，即使锁定输入被关闭，锁定功能也将保持。要使该功能关闭，必须打开另一个输入（即解锁）。如果随后关闭解锁输入，该锁定功能仍将保持关闭。4．上升沿脉冲。在输入信号的上升沿打开该功能。5．下降沿脉冲。在输入信号的下降沿打开该功能。在一个PLC系统中，每一个输入在输入模块和CPU中都要分配一个编号，这个编号可以是数字或字母。在某些PLC中，可能用到前缀，如IN。若使用前缀系统，第5个输入对应的PLC程序编号是IN0005。典型的输入方案如图5.1所示。输入终端对应一系列编号，如IN0001到IN0016。IN1X1IN2X2IN3X3IN7X7Y1Y2Y3Y7COMCOMDC24V＋－PLCL1KV1KM1KM2FU1AC220V图5-1PLC输入输出接口电路示意图假如我们将电压送到终端5，所有已经编程的触点（如IN0005）将会改变状态，输入信号被检测，并产生正确的动作。所有常闭IN0005触点在PLC程序中将处于打开状态。在学习PLC编程时，要重点理解常闭触点的开启。这些输入指令有可能会产生混扰，尤其对于继电器伺服电路更是如此。这里不妨换一个角度来看这个问题。如图5.1所示，当电压送到输入终端4时，处理器在内存的某个位置放一个1来处理这个输入。当电压送到终端4，PLC的NO符号（）提出这样的问题：“输入终端有电压吗？”在这种情况下，回答是“是”（或正确）。PLC的NC符号（）提出这样的问题：“输入终端无电压吗？”在这种情况下，回答是“不是”（或错误）。也可用“开状态检查”和“关状态检查”理解这些符号。其他理解方法包括：“开状态正确”和“关状态正确”、“开状态激活”和“关状态激活”、“内存中有1即正确”和“内存中有0即正确”等。还有一个与输入有关的触点问题需要注意。假定内部程序的触点为IN0018，也假定连接好的输入只有IN0001到IN0016。已经编程的IN0018触点将会因为外部信号而改变状态吗？答案是否定的，因为输入模块没有使能信号影响内部CPU的状态。85.3输出：线圈、指示器及其他内部PLC程序的线圈与输出信号相关，该输出信号传到外部设备。当PLC梯形图中感应线圈得电导通时，通过输出模块产生输出。注意不是所有的线圈都有相应的输出，许多线圈只用于内部逻辑。典型的输出流程图如图5.3所示。输出设备的电压和电流应该与输出模块的值相匹配。与线圈输出相连的一些典型输出设备如图5.4所示。以前提到的一个关键问题是，当PLC输出关闭时，小型输出模块存在电流泄漏。如果输出设备对低电压敏感，则必须考虑电流泄漏。直流电机电枢并励磁场串励磁场复励磁场线圈并励串励（4个回路）（3个回路）（2个回路）信号器铃蜂鸣器喇叭、警报器等表字母代表类型指示灯字母代表颜色不按下测试按下测试VMAMA115.4操作流程下面用一个简单程序来描述如何使用PLC。假定希望对PLC编程实现以下离散操作过程：当两个触发开关和一个限位开关动作时，继电器线圈将被激励。第一步是给输入输出点分配PLC编号。输入常常有前缀I或IN，输出通常有前缀O或CR（控制继电器）。可以分配如下编号：继电器开关1IN001继电器开关2IN002继电器限位开关IN003继电器输出CR001第二步是画一张逻辑梯形图来表达操作线路，见图5.5。接着，设计出输入输出点与输入输出模块的具体连接形式。如果输入和输出模块各有8个终端，则有必要设定模块的开关，这样输出模块就可以确认1-8个输入和1-8个输出。输入输出的连接按照图5.6进行。注意每一个输入或输出只能连接到某一个模块，不允许彼此在模块外部相互连接。开关1限位开关继电器线圈开关2图5.5继电器输出的逻辑梯形图输入模块输出模块至CPU的连接口继电器线圈V开关1开关2限位开关T1端子T2输入1T3输入2T4输入3T5输入4T6输入5T7输入6T8输入7T9输入8T10接地热端子T1输出1T2输出2T3输出3T4输出4T5输出5T6输出6T7输出7T8输出8T9接地T10V最后，必须通过键盘方式将梯形图输入CPU。按梯形图格式输入的一般步骤是：1．将CPU置于停止位，清理PLC程序内存。具体方法会以提纲形式出现在屏幕菜单中或参考PLC操作手册。2．在EDIT模式，按以下步骤插入继电器控制行。a．按下NO触点；b．按下输入键；c．按下001数字键；d．按下输入键，触点将在监视器上显示；e．向右移动一格指针；f．重复步骤a和步骤b；g．按下002数字键；h．按下输入键，第二个触点将在监视器上显示；i．再向右移动一格指针，为003数字键重复同样的过程；j．将线延伸到右边；k．按下线圈/输出键，线圈将在监视器上显示；l．按下001数字键；m．按下输入键；n．如果该行正确，按下插入梯形图的键，并回车。最终的PLC梯形图如下：IN001IN002IN003CR001165.5触点和线圈I/O编程实例本节有使用触点和线圈进行PLC编程的6个典型例子。前5个例子难度范围是从初级到中级，第6个是较复杂的报警系统。对于前三个例子，既给出了PLC方法，也给出了逻辑继电器方法。对于后三介例子，只给出了PLC解决方案。这6个例子是：例5.1简单的单触点、单线圈电路例5.2标准启动-停止-闭合电路，锁定/解锁电路例5.3带双向联锁的前向-反向-停止电路例5.4可直接反向的前向-反向-停止电路例5.5启动-停止-点动例5.6报警系统在给出这些例子前，先简要回顾一下继电器逻辑电路图。继电器的面板如图1.1所示。继电器的电气图包括：（1）继电器线圈，当上电时，继电器动作；（2）继电器的相应触点；（3）这些线圈和触点与其他设备和电源接口的相互连接。当继电器线圈动作时，其触点从开到关或者从关到开，取决于触点的类型是NO还是NC。而在PLC编程中，连接是通过内部编程来实现的，可代替许多配线。再简要回顾一下电机和启动器的连接图。参见图7.4，这是电机电源及其启动器触点的连接图。电机启动器实际上是大功率继电器，该继电器具有允许流过大电流的触点。三相电机电源由三个M触点控制，当启动器M线圈（图中未标出）通电时，这些触点关闭。然后电机的三相电从端子L1、L2、L3传到端子T1、T2、T3。对于单向电机，电机只有两根线，只有两个M触点。要改变三相电机方向，只需使T1、T2、T3中任何两根线分别与L1、L2或L3相反接即可。利用两个放在一个盒子中的启动器继电器和适当的接线输出，就可以实现电机换向。L1L2L3MMMOLOLOLT1T2T3控制图的电源三相电机19例5.1简单的单触点、单线圈电路第一个例子是一个简单电路，它具有一个开关（触点）和一个输出（线圈）。当开关打开或关闭时，输出会使能或禁能。图5.8显示了继电器逻辑和梯形逻辑的梯形图。在这个例子中，电机M的控制电压可以是24VDC、120VAC或其他电压。M的电流相对很小，对于继电器或PLC控制，通过电源触点控制的电流可能非常大。电源电压可以是DC或AC的任何值，具体数值由电源触点的工作能力决定。基本梯形图继电器逻辑连接图屏幕显示的梯形图PLC逻辑连接图L1L2SW13IN001CR017SW1V输入输出V端子12345678端子1718192021222324MM3L2T1T2T3L3L2L1电源触点SW13L1MPLC图5.8简单的单开关单线圈控制21例5.2标准启动-停止-闭合电路，锁定/解锁电路当按下启动按钮时，线圈通电；当按钮松开时，线圈保持通电状态。这种保持是利用了与启动按钮并行的保持式触点。当输出线圈导通时，该触点关闭。如果按下这个停止按钮，线圈断开并保持断开状态。而且控制电源关闭，线圈断开。与例5.1比较，该例子的优点是：当控制电源恢复供电时，必须按下启动键，重新给线圈通电。而在例5.1中，当电源恢复时，线圈会迅速通电，可能给无防备的操作员或维修人员带来安全问题。继电器逻辑基本梯形图连接图PLC逻辑PLC锁存/解锁逻辑连接图—类似于PLC逻辑屏幕显示方式IN002IN001CR017CR017停止启动VL1L2L33433L14启动停止4L2T3T2T1辅助L2M启动停止34M-Aux连接图输入输出端子12345678端子12345678PCVM608L608UONOFF至MOut7608IN2IN1L1锁定/解锁功能:一个输入开关控制输出导通，另一个输入开关控制输出停止23例5.6报警系统第6个例子是报警系统。当产生操作故障时，有4个故障信号传到报警系统。此例中没有定义这些故障具体是什么。对于PLC操作演示，我们只利用了这个事实，即有4个故障输入。系统运作如下：如果一个输入导通，系统不做任何响应。如果两个输入导通，红色指示灯亮。如果任意三个输入导通，发出报警声音。如果4个输入都导通，将通知消防部门。由于这个例子与以前的例子相比要难懂一些，让我们花点时间来对输入输出进行编号。PLC输入输出编号按下表分配。输入输出AIN001红色指示灯CR017BIN002报警（警报器）CR018CIN003通知消防部门CR019DIN004红色指示灯PLC逻辑图报警器火灾报警器PLC连接图IN001IN002CR017IN001IN003IN001IN004IN002IN003IN002IN004IN003IN004IN001IN002IN003CR018IN001IN002IN004IN004IN004IN003IN003IN002IN001IN001IN002IN003IN004CR019至全部ABCD输入输出端子12345678910111213141516端子17181920212223242526272829303132VR报警器火灾报警器PLCCPU265.6故障保护电路一些PLC电路编程后，可以通过给一个信号电压使电路关断，例如锁定/解锁功能要求解锁信号将线圈或输出关闭。因为系统需要控制电源进行关断，如果系统掉电，则按停止按钮后系统没有反应，线圈仍将保持导通状态。PLC电路还需要急停开关或按钮，它与PLC通断电路独立。图5.14给出了一个实用的故障保障电路。通过断开右图故障保障电路中的运行停止开关，可以使所有的线圈断电。锁存器解锁输出输出输入模式无故障保护功能，要关掉输出0027，需要两个控制电源。有故障保护功能，除PLC电路，还需要常规电路，按下停止开关或者将电源断电会使输出关闭。IN00040022IN00050022L0022U27或者IN0007IN0008CR0027CR0027SW007SW008V运行停止CR-FSGdCR-FS输出模式光阀门线圈启动器或者IN0001IN0002CR-FSCR-FSCR-FS285.7半自动钻压控制实例护罩向下限位开关工件就位限位开关与电机外壳连接在一起的凸台系统停止按钮系统启动按钮主系统控制指示灯启动按钮停止按钮