PLC控制系统设计教程

自动化工程教程AutomationEngineering自动化工程教程AutomationEngineering熟练掌握梯形图的基本电路，并能够灵活应用；熟练掌握梯形图程序的设计方法：逻辑设计法、时序设计法、经验设计法、顺序设计法、继电器控制电路转换设计法。掌握多种工作方式系统的设计。基本要求自动化工程教程AutomationEngineering§4-1梯形图的基本电路§4-4梯形图的经验设计方法§4-6继电器控制电路转换设计法§4-3梯形图的时序设计方法§4-2梯形图的逻辑设计方法§4-5梯形图的顺序控制设计方法§4-7多种工作方式系统的程序设计自动化工程教程AutomationEngineering§4-1-1.PLC控制系统设计概述§4-1概述一.PLC控制系统的组成PLC控制系统信号输入元件：向PLC输入指令信号或被控对象的状态信号。（如按钮、限位开关、传感器等）信号输出元件：控制被控对象的工作。（电磁阀、接触器、信号灯等）PLC：通过执行软件程序来完成控制功能。信号输入元件输出执行元件PLC自动化工程教程AutomationEngineering二、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；●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；●了解是否有通信联网要求等。自动化工程教程AutomationEngineering2.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。4．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。自动化工程教程AutomationEngineering●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6．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。自动化工程教程AutomationEngineering●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。8．联机调试程序●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，必须运行一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。自动化工程教程AutomationEngineering9．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。自动化工程教程AutomationEngineering三、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：（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。自动化工程教程AutomationEngineering（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。自动化工程教程AutomationEngineering2．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。（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。自动化工程教程AutomationEngineering（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。自动化工程教程AutomationEngineering§4-1-2梯形图的基本电路1.启保停电路01000000010100000002PLCKM∼SB1SB2DC24V0000100002COMCOMFUAC220V010002.双向控制电路其中SB1为启动按钮，SB2为停止按钮。010000000101000000000000200001010010100101001000020000001000PLCKM1∼SB1SB2DC24V0000000001COMCOMFUAC220V01000SB3KM20100100002（其中SB3为停止按钮）自动化工程教程AutomationEngineering定时未到，为ON为ON，自锁TIM00020000200000000020000TIM00001000TIM000#00203.定时器和计数器的应用（1）.单脉冲电路控制要求：在控制信号的上升沿产生脉宽一定的单脉冲2s2s0000001000无论00000接通时间长短，01000产生的脉宽均为TIM000定时时间2s。闭合为ON为ON为ON开始定时定时到，断开为OFF自动化工程教程AutomationEngineering（2）.闪烁电路作用：产生周期性方波脉冲2s3s00000010002s3sTIM00000000TIM00101000TIM001#0030TIM000#0020当00000为OFF时，停止脉冲输出。定时到定时到定时2s定时3s复位TIM000复位TIM001自动化工程教程AutomationEngineering（3）.周期性脉冲序列发生器作用：产生一定周期的脉冲序列（a）.自复位定时器作用：在控制信号的作用下，用定时器产生一定周期的脉冲序列5s00000TIM000Ts00000TIM000TIM000#0050下一个周期，TIM000线圈得电，开始第二次定时、循环。由于Ts很小，可以近似认为脉冲序列的周期为5s。定时5s定时到TIM000复位自动化工程教程AutomationEngineering（b）.自复位定时器作用：在控制信号的作用下，用计数器产生一定周期的脉冲序列5s00000CNT000Ts25500为0.1s时钟脉冲序列，计数器的SV＝5050×0.1＝5s可以实现5s的定时。CNT0002550000000CNT000#0050CPR00000为ON，则R为OFF，不复位。CNT000开始对25500计数→计数到CNT000线圈得电→CNT000常开点闭合→CNT000复位→CNT000常开点打开在下一个扫描周期，因为CNT000常开点已经打开，不复位。CNT000开始对25500计数→…..如此循环。自动化工程教程AutomationEngineering0.1s时钟脉冲（4）.定时/计数范围的扩展PLC中定时器或计数器的定时、计数范围有限（定时器：0～999.9s、高速定时器：0～99.99s；计数器：0～9999），若想实现长时间定时、计数，可以用两个以上的定时器、计数器串联。例：用两个计数器实现1小时定时CNT0002550000000CNT000#0600CPR00000CNT000CNT001#0060CPR60s00000CNT000….60个（1小时）CNT00160s自复位定时器对1分钟脉冲计数自动化工程教程AutomationEngineering4.移位寄存器的应用（1）.在自动化生产线上的应用某生产线有5个工位1号工位：检查站，检查产品是否合格合格：00000为OFF不合格：00000为ON5号工位：剔除站，不合格产品被机械手剔除12345检查站剔除站产品要从1工位移入2工位，检测结果装入20000中，经过4次移动移到5号站，检测结果装入20003中，产品合格则继续下面的工艺，产品不合格则被机械手剔除。2000020001200022000300000的状态01000000010000000002SFT(10)200200CPR20003IN01000传送带的主动轴上装有移位信号传感器，产品每移一位，传感器发出一个移位脉冲，由00001输入。00002为工作控制信号，01000带动机械手工作。自动化工程教程AutomationEngineering（2）.彩灯控制移位寄存器20000～20007通过01000～01007控制外接8个彩灯，20007用作移位寄存器的数据输入，形成环形移位。200002000120002200032000420005200062000700102用作移位方向控制。用20000～20007的状态控制对应彩灯的明暗，循环移位，即构成彩灯循环显示。用移位寄存器控制8个彩灯，实现彩灯的循环移位。自复位定时器产生2s的周期脉冲序列，作为移位脉冲。外接开关00000～00007设置各彩灯的初始值，设为ON或OFF。自动化工程教程AutomationEngineering脉冲发生器25315000070000100000TIM0002000700101SFT(10)200200CPRIN00100TIM000TIM000#0020SET20000SET20001……SET20007010010100000102JMP(04)002000020001…0100720007JME(05)00010060100700102JMP(04)012000020001…0100020007JME(05)01右移左移设置彩灯初始状态梯形图自动化工程教程AutomationEngineering5.用一个按钮控制启动和停止（1）.用基本输入输出指令实现00000DIFU(13)200002000001000010002000001000（2）.用KEEP指令实现00000DIFU(13)20000200000100001000KEEP(11)0100000000为ON，20000为ON一个周期，01000为ON，一个周期后，20000的常闭触点为ON，01000自锁。再次按下00000，01000为ON，其常开触点闭合，常闭触点断开，20000常闭触点为OFF一个周期，01000失电。00000为ON，20000为ON一个周期，01000常闭点为ON，常开触点为OFF，KEEP指令使01000置位为ON。再次按下00000，20000为ON一个周期，由于01000常闭触点断开，常开触点闭合，KEEP指令复位01000。返回自动化工程教程AutomationEngineering§4-2梯形图的逻辑设计方法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。自动化工程教程AutomationEngineering例1：通风机监视系统1设计一个通风机监视系统监视三个通风机的运行情况要求：两个或两个以上通风机运转：信号灯持续亮一个通风机运转：信号灯以0.5Hz频率闪烁三个通风机都不运转：信号灯以2Hz频率闪烁用一个控制开关控制系统工作：开关闭合：系统工作开关断开：系统不工作