PLC编程方法(状态法)

第7章PLC应用系统设计及实例本章要点PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法应用举例PLC的装配、检测和维护7.1应用系统设计概述在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部分，PLC设计的基本原则是：1.充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机械或生产过程的控制要求。2.在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维修方便。3.保证控制系统安全可靠。4.考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和内存容量上适当留有余地。5.软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强，程序简短，占用内存少，扫描周期短。7.2PLC应用系统的设计7.2.1PLC控制系统的设计内容及设计步骤1.PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（7）编写设计说明书和使用说明书。2.设计步骤（1）工艺分析（2）选择合适的PLC类型（3）分配I/O点（4）程序设计（5）控制柜或操作台的设计和现场施工（6）应用系统整体调试（7）编制技术文件7.2.2PLC的硬件设计和软件设计及调试1.PLC的硬件PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。2.PLC的软件设计软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。3.软件硬件的调试7.2.3PLC程序设计常用的方法1.经验设计法经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等，这些电路在前面的章节中已经介绍过。2.继电器控制电路转换为梯形图法主要步骤如下：（1）熟悉现有的继电器控制线路。（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。（3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。（4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。这种方法对简单的控制系统是可行的，比较方便，但较复杂的控制电路，就不适用了。【例7-1】图7-1为电动机Y/△减压起动控制主电路和电气控制的原理图。I/O分配停止按钮（外部用常开）SB1：I0.0起动按钮SB2：I0.1过载保护FR：I0.2KM1：Q0.0KM2：Q0.1KM3：Q0.23.顺序控制设计法根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功能流程图。（1）将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步，（2）指出工步之间的转换条件（3）指出每个工步的控制对象。在进行程序设计时，可以用中间继电器M来记忆工步，一步一步地顺序进行，也可以用顺序控制指令来实现。下面将详细介绍功能流程图的种类及编程方法。（1）单流程及编程方法。功能流程图的单流程结构形式简单，其特点是：每一步后面只有一个转换，每个转换后面只有一步。各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。用顺序控制指令来实现功能流程图的编程方法，在前面的章节已经介绍过了，在这里将重点介绍用中间继电器M来记忆工步的编程方法。动作abcdXnXn+1Xn-1动作动作当n-1为活动步时，转换条件b成立，则转换实现，n步变为活动步，同时n-1步关断。由此可见，第n步成为活动步的条件是：Xn-1=1，b=1；第n步关断的条件只有一个Xn+1=1。用逻辑表达式表示功能流程图的第n步开通和关断条件为：式中等号左边的Xn为第n步的状态，等号右边Xn+1表示关断第n步的条件，Xn表示自保持信号，b表示转换条件。11)(nnXXnbXXn【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。SM0.1I0.0I0.1I0.2M0.1M0.2M0.0Q0.0Q0.0Q0.11）使用起保停电路模式的编程方法。对应的状态逻辑关系为：2.01.02.01.00.00.0)2.01.01.0(2.02.0)1.00.00.0(1.01.0)0.02.02.01.0(0.0MQMMQMMIMMMMIMMMMIMSMM【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。SM0.1I0.0I0.1I0.2M0.1M0.2M0.0Q0.0Q0.0Q0.12）使用置位、复位指令的编程方法图7-7置位、复位指令编制的梯形图【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。3）使用顺序控制指令的编程方法SM0.1I0.0I0.1I0.2S0.1S0.2S0.0Q0.0Q0.0Q0.1图7-10用顺序控制指令编程（2）选择分支及编程方法2a453bc9678def图7-11选择分支开始•假设2为活动步，若转换条件a=1，则执行工步3；•如果转换条件b=1，则执行工步4；•转换条件c=1，则执行工步5。•即哪个条件满足，则选择相应的分支，同时关断上一步2。•一般只允许选择其中一个分支。•在编程时，若图7-11中的工步2、3、4、5分别用M0.0、M0.1、M0.2、M0.3表示，则当M0.1、M0.2、M0.3之一为活动步时，都将导致M0.0=0，所以在梯形图中应将M0.1、M0.2和M0.3的常闭接点与M0.0的线圈串联，作为关断M0.0步的条件。（2）选择分支及编程方法2a453bc9678def图7-12选择分支结束•如果步6为活动步，转换条件d=1，则，则工步6向工步9转换；•如果步7为活动步，转换条件e=1，则工步7向工步9转换；•如果步8为活动步，转换条件f=1，则工步8向工步9转换。•若图7-12中的工步6、7、8、9分别用M0.4、M0.5、M0.6、M0.7表示，则M0.7（工步9）的起动条件为：M0.4·d+M0.5·e+M0.6·f，•在梯形图中，则为M0.4的常开接点串联与d转换条件对应的触点、M0.5的常开接点串联与e转换条件对应的触点、M0.6的常开接点串联与f转换条件对应的触点，三条支路并联后作为M0.7线圈的起动条件。【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。SM0.1I0.0I0.1I0.4M0.1M0.3M0.0Q0.0Q0.2M0.2Q0.1I0.2I0.31）使用起保停电路模式的编程。对应的状态逻辑关系为：3.02.02.01.01.00.00.0)3.03.02.01.01.0(3.03.0)2.02.00.0(2.03.0)1.00.00.0(1.02.01.0)0.04.03.01.0(0.0MQMQMQMMIMIMMMMIMMMMIMMMMMIMSMM图7-14例7-4用起保停电路模式的编程【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。SM0.1I0.0I0.1I0.4M0.1M0.3M0.0Q0.0Q0.2M0.2Q0.1I0.2I0.32）使用置位、复位指令的编程。【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。3）使用顺序控制指令的编程。SM0.1I0.0I0.1I0.4S0.1S0.3S0.0Q0.0Q0.2S0.2Q0.1I0.2I0.3（3）并行分支及编程方法。2453e图7-18并行分支a)并行分支开始b)并行分支结束9678fa)b)•并行分支的开始是指当转换条件实现后，同时使多个后续步激活。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。在图7-18a中，当工步2处于激活状态，若转换条件e=1，则工步3、4、5同时起动，工步2必须在工步3、4、5都开启后，才能关断。•并行分支的合并是指：当前级步6、7、8都为活动步，且转换条件f成立时，开通步9，同时关断步6、7、8。图7-18并行分支a）并行分支开始b）并行分支结束【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序图7-19例7-5图SM0.1I0.0I0.1I0.2M0.1M0.2M0.0M0.3I0.4M0.6I0.3I0.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.5Q0.3Q0.4M0.4M0.51）使用起保停电路模式的编程【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序图7-19例7-5图SM0.1I0.0I0.1I0.2M0.1M0.2M0.0M0.3I0.4M0.6I0.3I0.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.5Q0.3Q0.4M0.4M0.52）使用置位、复位指令的编程需要注意的是：•多步均有同一状态输出的，应在最后用多步并联后输出该同一状态，而不能在每一步里单独编写该同一状态。【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序图7-19例7-5图SM0.1I0.0I0.1I0.2M0.1M0.2M0.0M0.3I0.4M0.6I0.3I0.5Q0.0Q0.1Q0.2Q0.5Q0.3Q0.4M0.4M0.53）使用顺序控制指令的编程需要注意的是：•每一步的输出都用SM0.0作为条件去触发输出。•当转换条件成立时，直接转移到下一步（转移指令）。•顺序控制开始指令SCR与结束指令SCRE必须成对出现。（4）循环、跳转流程及编程方法图7-28只有两步的闭环的处理I0.1I0.2I0.3I0.4M0.3M0.4M0.2M0.5I0.1I0.2I0.3I0.4M0.3M0.4M0.2M0.5T38M1.0T38I0.5I0.5a)b)abcd3425fe图7-27循环、跳转流程图跳转流程：当步2为活动步时，若条件f=1，则跳过步3和步4，直接激活步5。循环流程：当步5为活动步时，若条件e=1，则激活步2，循环执行。编程方法和选择流程类似，不再详细介绍。需要注意的是：•转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。若转换的顺序从下到上，箭头不能省略。•只有两步的闭环的处理。I0.1I0.2I0.3I0.4M0.3M0.4M0.2M0.5I0.1I0.2I0.3I0.4M0.3M0.4M0.2M0.5T38M1.0T38I0.5I0.5a)b)在顺序功能图中只有两步组成的小闭环如图7-24a所示，因为M0.3既是M0.4的前级步，又是它的后续步，所以对应的用起保停电路模式设计的梯形图程序如图7-24b所示。从梯形图中可以看出，M0.4线圈根本无法通电。解决的办法是：在小闭环中增设一步，这一步只起短延时（≤0.1s）作用，由于延时取得很短，对系统的运行不会有什么影响，如图7-24c所示。7.2.4PLC程序设计步骤1.程序设计前的准备工作2.设计程序框图3.编写程序4.程序调试5.编写程序说明书7.3应用举例7.3.1AA001电机控制7.3.2AA002空气压缩机控制7.3.2AA010交通灯控制7.3.4水塔水位