OMRON CPM1A PLC教程(六)

12PLC控制系统设计概述逻辑设计法时序图设计法经验设计法顺序控制设计法继电器控制电路转换设计法多种工作方式系统的程序设计3PLC控制系统设计概述一、PLC控制系统设计的基本步骤1.对控制任务作深入的调查研究●弄清哪些是PLC的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；●哪些是PLC的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；●弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容，；4●了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；●了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；●了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施等；●了解是否有通信连网要求等。52.确定系统总体设计方案在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。●确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；3.确定系统的硬件构成●确定保护、报警、显示元件的种类和数量；●计算所需PLC的输入/输出点数，并参照其他要求选择合适的PLC机型。64．确定PLC的输入/输出点分配确定各输入/输出元件并作出PLC的I/O分配表。●根据控制要求，拟订几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案。●当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接起来。5．设计应用程序76．应用程序的调试编写的程序必须先进行模拟调试。经过反复调试和修改，使程序满足控制要求。●在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制主回路电路图。7．制做电气控制柜和控制盘●要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。●在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。●要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。88．连机调试程序●调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。●程序调试完毕，必须运行实际一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。9．编写技术文件整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，整理电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制系统说明书等。9二、PLC的应用程序1．应用程序的内容应能最大限度地满足控制要求。（1）初始化程序。将某些数据区清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出位置位/复位；显示某些初始状态等。初始化程序可以为系统启动作好必要的准备，如：应用程序还应包括以下内容：10（2）检测、故障诊断、显示程序。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时，它们也是相对独立的程序段。（3）保护、连锁程序。其作用为：杜绝由于非法操作等引起的逻辑混乱，保证系统安全、可靠地运行。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。112．应用程序的质量（1）程序的正确性。正确的程序必须能经得起系统运行实践的考验。（2）程序的可靠性。●能保证系统在正常和非正常（短时掉电、某些被控量超标、某个环节有故障等）情况下都能安全可靠地运行。●能保证在出现非法操作（如按动或误触动了不该动作的按钮等）情况下不至于出现系统失控。12（3）参数的易调整性好。经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。（4）程序结构简练。简练的程序，可以减少程序扫描时间、提高PLC对输入信号的响应速度。（5）程序的可读性好。13逻辑设计法①根据控制功能，将输入与输出信号之间建立起逻辑函数关系（可先列出逻辑状态表）；②对上述所得的逻辑函数进行化简或变换；③对化简后的函数，利用PLC的逻辑指令实现其函数关系（作出I/O分配，画出PLC梯形图）；逻辑设计法的基本步骤④添加特殊要求的程序。⑤上机调试程序，进行修改和完善。14逻辑设计法举例之一某系统中有3台通风机，欲用一台指示灯显示通风机的各种运行状态。要求：2台及2台以上风机开机时，指示灯常亮；若只有一个台开机时，指示灯以0.5Hz的频率闪烁；全部停机时，指示灯以2Hz的频率闪烁。用一个开关控制系统的工作。分析控制要求可知：反映台风机运行状态的信号是PLC的输入信号；要用PLC的输出信号来控制指示灯的亮、灭。15对逻辑关系简单的控制，可以直接进行I/O分配。I/O分配为如下：输入输出风机1风机2风机3控制开关指示灯000000000100002000030100016用辅助继电器20000~20002表示指示灯的几种状态。输入输出000000000100002200002000120002000001010011001010010100100101110111010100100100由表可看出：20001=20000·20002常亮2Hz闪0.5Hz闪风机1风机3风机2设开机为‘1’、停为‘0’；指示灯亮和闪为‘1’，灭为‘0’。20000=00000·00001·00002+00000·00001·0000200000·00001·00002+00000·00001·0000220002=00000·00001·0000217将20000~20002的逻辑表达式化简：化简得：20000=00000·00001+00000·00002+00001·0000220002=00000·00001·0000220001=20000·2000220000=00000·00001·00002+00000·00001·0000200000·00001·00002+00000·00001·0000218设计梯形图程序20002=00000·00001·0000220000=00000·00001+00000·00002+00001·0000220001=20000·20002常亮控制开关2Hz闪0.5Hz闪0000300001000022000020002200010100000000000020000000001000000000100002200002000220001TIM00020002TIM002TIM001TIM000#0010TIM001#0010TIM00020000aTIM003#0003TIM002TIM002#0002TIM003a19逻辑设计法举例之二某系统中有4台通风机，欲用两台指示灯显示通风机的各种运行状态。要求：3台及3台以上风机开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。分析控制要求得知：反映各台风机运行状态的信号是PLC的输入信号；要用PLC的输出信号来控制各指示灯的亮、灭。上述几种运行情况可分开考虑，以简化程序设计。20本例，用A、B、C、D表示4台通风机，红灯为F1，绿灯为F2；设灯亮为“1”、灯灭为“0”；风机开为“1”、停为“0”。1.红灯（F1）常亮的程序设计当4台风机都不开机时，红灯常亮，其逻辑关系可列表为：由表可得函数：F1=ABCD（1）ABCDF1由式（1）可画出梯形图如下：ABCDF100001212.绿灯（F2）常亮的程序设计ABCDF20111110111110111110111111能引起绿灯常亮的情况有5种，列逻辑状态表如下：由此得逻辑函数为：将式（2）化简为：F2=AB（D+C）+CD（A+B）（3）F2=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD（2）根据式（3）画梯形图：F2CABDACDB223.红灯（F1）闪烁的程序设计ABCDF100011001010100110001根据红灯闪烁的情况列表如下（设闪烁为“1”）：由表得逻辑函数为：将式（4）化简为：F1=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD（4）根据式（5）画梯形图：F1CDAB25501CDABCDABF1=AB（CD+CD）+CD（AB+AB）（5）25501产生5Hz的脉冲234.绿灯（F2）闪烁的程序设计ABCDF2001110101101101100111010111001根据绿灯闪烁的情况列表如下（设闪烁为“1”）：由此得逻辑函数为：将式（6）化简为：F2=ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD+ABCD（6）F2=（AB+AB)(CD+CD）+ABCD+ABCD（7）24F2=（AB+AB)(CD+CD）+ABCD+ABCD（7）根据式（7）画梯形图如下：F2ABCD25501ABCDABCDABCD255.根据所选用的PLC机型，作出I/O分配表。用PLC的I/O点编号替换梯形图中的变量。（1）作I/O分配表（本例使用的PLC是CPM1A）：输入输出ABCDF1F2001010010200103001040110101102（2）将上面各梯形图中的A、D、C、D、F1、F2用表中的PLC输入/输出点编号替换。作其梯形图如下：ABCDF10010100102001030010401101F1=ABCD26下面以红灯的程序为例说明合并的方法。00101001020010300104F1F1001030010400101001022550100103001040010100102001030010400101001026.综合几个梯形图，得出最后的程序。两张图的合并应作如图处理。照此处理绿灯及整个程序。红灯的程序7.上机调试程序，进一步修改、完善。27时序图设计法若PLC各输出信号的状态变化有一定的时间顺序，可由时序图入手进行程序设计。(1)根据各输入、输出信号之间的时序关系，画出输入和输出信号的工作时序图。(2)把时序图划分成若干个区段，确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点，弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。一般方法为：28(3)确定所需的定时器个数，分配定时器号，确定各定时器的设定值。(4)明确各定时器开始定时和定时到两个时刻各输出信号的状态。最好作一个状态转换明细表。(5)作PLC的I/O分配表。(6)根据时序图、状态转换明细表和I/O分配表，画出PLC梯形图。(7)作模拟实验，进一步修改、完善程序。29时序图设计法举例图为十字路口上的红、黄、绿交通信号灯。绿灯亮放行、红灯亮禁行。控制要求：①放行时间：南北方向为30秒，东西方向为20秒。②禁行预告：欲禁行方向的黄灯和欲放行方向的红灯以5Hz的频率闪烁5秒，5秒后另一个方向放行。③只用一个控制开关对系统进行运行控制。南北西东30（1）分析控制要求，确定输入和输出信号。原则：在满足控制要求的前提下，应尽量少占用PLC的I/O点数。对本例，由控制开关输入的信号是输入信号；指示灯的亮、灭由PLC的输出信号控制。由于同方向的同色灯在同一时间亮、灭，可将同色灯并联，用一个输出信号控制。这样只占6个输出点。南北西东31（2）画出各方向三色灯的工作时序图。5s5s南北黄灯南北绿灯30s30s5s东西红灯5s20s20s东西绿灯东西黄灯5s5s南北红灯20s5s20s5s启动t0t1t2t3t4一个循环一个循环（3）由时序图分析各输出信号之间的时间关系。红灯和绿灯常亮的时间相同（30s/20s）；黄灯和红灯闪烁的时间相同（5s）。32一个循环有4个时间分界点：t1、t2、t3、t4。在这4个分界点处信号灯的状态将发生变化。5s5s南北黄灯南北绿灯30s30s5s东西红灯5s20s20s东西绿灯东西黄灯5s5s南北红灯20s5s20s5s启动t0t1t2t3t4（4）确定信号灯的状态转换点。33用TIM000~TIM0034个定时器控制信号灯的状态转换。（5）确定定时器的个数及编号。5s5s南北黄灯南北绿灯30s30s5s东西红灯5s20s20s东西绿灯东西黄灯5s5s南北红灯20s5s20s5s启动t0t1t2t3t4TIM000TIM001TIM002TIM00334（6）列出定时器的功能明细表。5s5s南北黄灯南北绿灯30s30s5s东西红灯5s20s20s东西绿灯东西黄灯5s5s南北红灯20s5s20s5s启动t0t1t2t3t4TIM000TIM001TIM002TIM003定时器t0t1t2t3t4TIM000(通电延时OFF控制)开始定时。(为南/北绿灯、东/西红灯亮定时）TIM000ON。南/北绿灯灭，南/北黄、东西红灯开始闪。ONON开始下一个循环的定时。355s5s南北