第五章 PLC程序设计及应用举例

2020/5/281第五章PLC程序设计及应用举例５.1PLC机型选择５.2PLC程序设计步骤、规则及编程技巧５.3基本应用程序５.4应用程序举例2020/5/2825.1PLC机型选择5.1.1采用PLC控制的一般条件随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，PLC的成本不断下降，促进了PLC的普及和应用，但并不是所有的控制都必须使用PLC，可以使用继电接触器、单片机和计算机等控制。在确定控制系统时，如有下列情况者，可以首选PLC做控制：１）I/O点数较多，控制要求比较复杂。２）现场处于工业环境，要求系统有较高可靠性。３）工艺流程可能经常变化，输入／输出量需经常调整。４）多种的定时、计数器和复杂的逻辑、算术运算及模拟量的控制等。５）与其他设备实现通信或联网。６）要求嵌入系统设备之中。2020/5/2835.1.２PLC的机型选择由于PLC应用的场合、工艺流程的不同，对PLC机型的选择也有不同，这里提供以下几条，作为PLC机型选择的基本原则，仅供参考：１）I/O点数以及A/D、D/A转换器个数的选择。一般要预留10%的裕量，以满足今后发展或工艺的改进。２）PLC的功能选择。PLC的功能要满足系统的需求。３）PLC程序容量的选择，一般要留25％的裕量。４）PLC的结构与功能要与系统紧密配合。５）在一个企业中尽可能选同一类PLC机型，方便采购、方便管理和联网。2020/5/2845.2PLC程序设计的步骤、规则及编程技巧5.2.1程序设计的基本步骤１）根据控制的要求，确定控制的操作方式、应完成的动作、必须的保护和连锁和所有的控制参数等。２）将系统中的所有器件进行分类，建立I/O分配表和地址占用表。３）对程序进行模拟调试、修改、再调试直至满足要求为止。４）在线调试。调试时先带输出设备，但不带负载。调试正常后再带负载进行调试。正常后将程序固化到EPROM中。2020/5/2855.2.２程序设计的基本规则1.输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器计数器等器件的触点可以多次重复使用，无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。2.梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。接点和线圈的顺序：X0X1Y0X2X0X1Y0X2正确程序错误程序2020/5/2863.除步进程序外，任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段，可以通过特殊内部常闭继电器或某个内部继电器的常闭触点来连接。4.在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。下面的梯形图是不允许的。R9010TMR0,K100TMR0,K100R0利用内部特殊继电器实现常闭输出利用内部继电器常闭接点实现常闭输出X1X0Y0Y02020/5/2875.不允许出现桥式电路。注意：触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。6.程序的编写顺序应按自上而下、从左至右的方式编写。为了减少程序的执行步数，程序应为“左大右小，上大下小”。如：X0X2X4X1X3Y0Y1X2X4X1Y0X0X0X2X4X3Y1错误的桥式电路桥式电路的替代电路X0X1X2Y00STX01STX12ANX23ORS4OTY0不符合上大下小的电路，共5步2020/5/288X1X2X0Y00STX11ANX22ORX03OTY0符合上大下小的电路，共4步X0X1X2Y00STX01STX12ORX23ANS4OTY0不符合左大右小的电路，共5步X1X0X2Y1符合左大右小的电路，共4步2020/5/2895.2.3PLC的编程特点梯形图编程是PLC编程中最常用的方法。它源于传统的继电器电路图，但发展到今天两者之间有了较大的差别。1.程序的执行顺序①继电器梯形图和PLC梯形图执行顺序的比较X1Y1Y2X1Y1Y2继电器梯形图X1闭合后，Y1、Y2同时得电PLC梯形图X1闭合后，Y1先输出，Y2后输出2020/5/2810②PLC程序的扫描执行结果扫描执行方式优点：可滤掉高频干扰，增强抗干扰能力。缺点：产生响应滞后，影响可靠性。2.继电器自身的延时效应Y1Y1Y2X1X1Y2Y1Y1X1闭合后，Y1、Y2在同一扫描周期内动作X1闭合后，Y1、Y2在两个扫描周期内动作X1X1Y1Y2X0Y1Y0X0X1动作时，Y1、Y2不同时得电与断电X1动作时，Y0、Y1同时得电与断电2020/5/28113.PLC中的软继电器所谓软继电器是指PLC存储空间中的一个可以寻址的位。在PLC中，软继电器种类多、数量大。如FP1-C24，共有R内部继电器1008个，特殊继电器64个，定时器/计数器144个。寄存器中触发器的状态可以读取任意次，相当于每个继电器有无数个常开和常闭触点。2020/5/28125.3基本应用程序１）AND运算X1X2Y0AND电路，Y0接受X1和X2的AND运算结果块1块2Y0AND扩展电路，Y0接受块1和块2的AND运算结果例如：只有当设备的状态为就绪状态，并且按下“开始”按扭，设备才能开始工作。２）OR运算X1X2Y1Y1块1块2OR电路，Y1接受的是X1和X2的OR运算结果OR扩展电路，Y1接受的是块1和块2的OR运算结果例如：在锅炉控制过程中，无论是水罐的压力过高，还是水温过高都要产生声光报警。2020/5/2813３）自锁（自保持）电路自锁电路分为：关断优先式和启动优先式关断优先式自锁电路：当执行关断指令，X2闭合时，无论X1的状态如何，线圈Y1均不得电。启动优先式自锁电路：当执行启动指令，X1闭合时，无论X2的状态如何，线圈Y1都得电。X1X2Y1Y10STX11ORY12AN/X23OTY1关断优先式自锁电路Y1X2X1Y10STY11AN/X22ORX13OTY1启动优先式自锁电路2020/5/2814４）互锁电路互锁电路用于不允许同时动作的两个继电器的控制，如电机的正反转控制。５）时间电路时间电路主要用于延时、定时和脉冲控制中。时间控制电路既可以用定时器实现也可以用标准时钟脉冲实现。在FP1型PLC内部有多达100个定时器和三种标准时钟脉冲（0.01s、0.1s、1s）可用于时间控制。X0X2Y1Y1Y2X1X2Y2Y2Y10STX01ORY12AN/X23AN/Y24OTY15STX16ORY27AN/X28AN/Y19OTY2互锁控制电路2020/5/28151.延时电路下图利用两个定时器组合以实现长延时。即Y0在X0闭合30秒之后得电。X1TMX1,K30T1Y1时间继电器TMX1起到延时30×0.1=3秒的作用。X0TMY0,K10T0TMY1,K20T1Y00STX01TMY0K105STT06TMY1K2010STT111OTY0X0T1Y020s10sT02020/5/2816下图利用定时器串联实现长延时。即Y2在X0闭合30秒之后导通。X0TMY2,K20T1Y1TMY1,K10T2Y20STX01TMY1K105TMY2K209STT110OTY111STT212OTY2X0T2Y120s10sT1Y22020/5/28172.脉冲电路利用定时器可以方便地产生脉冲序列。在上图程序的运行过程中，R0每隔3秒产生一次脉冲，其脉宽为一个扫描周期。在FP1的内部有七种标准的时钟脉冲继电器，分别为R9018（0.01s），R9019（0.02s），R901A（0.1s），R901B（0.2s），R901C（1s），R901D（2s），R901E（1min）。若需要这几种时间的脉冲，可直接利用这几个时间脉冲发生器。R0TMX0,K30T0R00ST/R01TMX0K304STT05OTR02020/5/2818６）分支电路分支电路主要用于一个控制电路导致几个输出的情况。例如，开动吊车的同时打开警示灯。下图中，当X0闭合后，线圈Y1、Y2同时得电。X0Y2Y10STX01OTY12OTY22020/5/28195.4应用程序举例一．电动机正反转控制1.系统结构利用PLC控制一台异步电动机的正反转。输入端直流电源E由PLC内部提供，可直接将PLC电源端子接在开关上。交流电源则是由外部供给。2020/5/2820X1X224VDCCOMX0220~240VY0Y1COMPLC红按钮KM1KM2正转24VDC~220V~220V反转黄按钮蓝按钮PLC控制电动机正反转外部接线图要求：黄按钮按下：电机正转蓝按钮按下：电机反转红按钮按下：电机停止2020/5/28212.系统的控制要求按动黄按钮时：①若在此之前电机没有工作，则电机正转启动，并保持电机正转；②若在此之前电机反转，则将电机切换到正转状态，并保持电机正转；③若在此之前电机已经是正转，则电机的转动状态不变。电机正转状态一直保持到有蓝按钮或红按钮按下为止。按动蓝按钮时：①若在此之前电机没有工作，则电机反转启动，并保持电机反转；②若在此之前电机正转，则将电机切换到反转状态，并保持电机反转；③若在此之前电机已经是反转，则电机的转动状态不变。电机反转状态一直保持到有黄按钮或红按钮按下为止。按下红按钮时：停止电机的转动注：电机不可以同时进行正转和反转，否则会损坏系统2020/5/28223.PLC的I/O点的确定与分配4.系统编程分析和实现电机正反转控制PLC的I/O点分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明X0红按钮停止命令X1黄按钮电机正转命令X2蓝按钮电机反转命令Y0正转继电器控制电机正转Y1反转继电器控制电机反转X1Y0Y0X1Y0Y0X2Y1Y1电机初步正转控制电路电机初步正反转控制电路2020/5/2823系统要求电机不可以同时进行正转和反转，如下图所示利用互锁电路可以实现。利用正转按钮来切断反转的控制通路；利用反转按钮来切断正转的控制通路。X1Y1Y0Y0X2Y0Y1Y1电机正反转的互锁电路X1Y1Y0Y0X2X2Y0Y1Y1X1电机正反转的切换电路2020/5/2824当按下红按钮时，无论在此之前电机的转动状态如何，都停止电机的转动。利用红色按钮同时切断正转和反转的控制通路。X1Y1Y0Y0X2X2Y0Y1Y1X1X0X0（ED）0STX11ORY02AN/Y13AN/X24AN/X05OTY06STX27ORY18AN/Y09AN/X110AN/X011OTY112ED电机正反转的最终控制程序2020/5/2825二．锅炉点火和熄火控制锅炉的点火和熄火过程是典型的定时器式顺序控制过程。控制要求：点火过程：先启动引风，5分钟后启动鼓风，2分钟后点火燃烧。熄火过程：先熄灭火焰，2分钟后停鼓风，5分钟后停引风。1.PLC的I/O点的确定与分配锅炉点火和熄火控制PLC的I/O点分配表PLC点名称连接的外部设备功能说明X0蓝按钮点火命令X1红按钮熄火命令Y0控制继电器1控制引风Y1控制继电器2控制鼓风Y2控制继电器3控制点火开关2020/5/28262.编程分析和实现(1)点火过程工作过程：当蓝按钮按下（X0接通）后,启动引风（Y0输出）。因X0选用的是非自锁按钮，故需要利用自锁电路锁住Y0，同时利用Y0触发时间继电器T0，T0延时300s（5分钟）后，输出继电器Y1动作，即启动鼓风。同时利用T0触发定时继电器T1，T1延时120s（2分钟）后，输出Y2，点火燃烧。Y0TMY0,K300TMY1,K120X0Y0Y0T0T1Y2（ED）Y10STX01ORY02OTY03STY04TMY0K3008STT09OTY110TMY1K12014STT115OTY216ED锅炉点火过程控制程序2020/5/2827（2）系统的点火和熄火过程的综合程序下面所示的两个程序都可以实现锅炉系统的点火和熄火过程控制，但实现的方式不同。图(a)程序利用了4个时间继电器，但程序的逻辑关系比较简单易懂。2020/5/2828（a）锅炉系统点火和熄火过程的综合程序(1)2020/5/2829图(b)程序利用了2个时间继电器，节约了2个时间继电器，但控制逻辑相对复杂些。（b）锅炉系统点火和熄火过程的综合程序(2)2020/5/2830三．房间灯的控制现在一些宾馆和家庭客厅中的装饰灯，是利用一个开关来实现不