第10章-基于Multisim-的PLC控制系统开发课件.ppt

1、第第10章章 基于基于Multisim的的PLC控制控制系统设计系统设计 本章首先介绍了在Multisim中设计PLC控制系统的一般知识；接着以交通管理系统和多路抢答器的设计为例，介绍了基于Multisim实现PLC控制系统的设计步骤和仿真分析方法。10.1 PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤1 PLC控制系统硬件设计控制系统硬件设计2 PLC控制系统程序设计控制系统程序设计3 PLC控制系统总体设计控制系统总体设计PLC控制的基本应用举例控制的基本应用举例1 电机正反转硬件电路设计电机正反转硬件电路设计图图10-1 梯形图器件库显示界面梯形图器件库显示界面选择PLC输入输出模块放置机电逻

2、辑部件放置指示灯放置电源U1100 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1S1Key=SpaceV1220 V 50 Hz 3PHMS2MS3OLS510 A U3AC 1e-0090.000A+-X12.5 V X22.5 V X32.5 V VCC5VS7Key=BX4正 反 转 梯 形 图S6Key=AU2200 5 VdcOUT8OUT7OUT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1启动开关正转反转启动指示正转指示反转指示空气开关R1100 R2100 R3100 图图10-2 电机正反转控制硬件电路电机正反转控制硬件电路 2 电机正反转梯形图程序设计电机正反转梯

3、形图程序设计放置梯形图母线图图10-3 梯形图母线梯形图母线放置输入触点和输出继电器Y1200 1 X5100 2 Y2200 2 X6100 3 Y3200 4 X7100 3 X8100 2 Y4200 3 Y5200 5 X4100 1 图图10-4 电机正反转控制的梯形图程序电机正反转控制的梯形图程序3 电机正反转电机正反转PLC控制系统控制系统 总体电路设计表表10-1 电机正反转电机正反转PLC控制系统的元器件功能表控制系统的元器件功能表器件器件编编号号器件名称器件名称参数设置参数设置功能功能V1S1S2S3S5S6S7U3三相交流电源空气开关正转交流接触器反转交流接触器热过载继电

4、器稳态开关（常开）稳态开关电流指示表220V、50HZKey=Space默认设置默认设置过载电流为10AKey=A Key=B设为交流电源主电路和控制电路总开关主电路的通断控制主电路的通断控制过载保护控制电路电源开关电机正反转控制检测一相电流系统仿真分析U1100 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1S1Key=SpaceV1220 V 50 Hz 3PHMS2MS3OLS510 A U3AC 1e-0092.200A+-X12.5 V X22.5 V X32.5 V VCC5VS7Key=BX4正 反 转 梯 形 图S6Key=AU2200 5 VdcOUT8OUT7O

5、UT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1启动开关正转反转启动指示正转指示反转指示空气开关R1100 R2100 R3100 图图10-5 电机正反转电机正反转PLC控制系统控制系统10.2 基于基于PLC控制的交通管理系统设计控制的交通管理系统设计1 交通管理系统硬件原理交通管理系统硬件原理图图10-6 PLC控制的交通管理系统硬件原理框图控制的交通管理系统硬件原理框图2 交通管理系统软件流程交通管理系统软件流程图图10-7 交通管理系统软件流程图交通管理系统软件流程图10.23 基于基于Multisim的交通管理系统设计的交通管理系统设计 1 硬件电路设计硬件电路设计U37100 5

6、VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1U38200 5 VdcOUT8OUT7OUT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1J2BKey=B VCC5VS2Key=DJ3Key=EU1300 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1J4Key=FJ1Key=AS1Key=C40s40s选 择30s30s选 择启 动模 块 停 止总 停手 动/自动 选 择U49TRAFFIC_LIGHT_SINGLEU50TRAFFIC_LIGHT_SINGLE手 动 输 入BUS1红绿1红绿2黄黄黄红绿1红绿2红绿2黄红绿1启动AUTOMANX24 2.5 VX54 2.5

7、 VX722.5 V 启动AUTOMAN启 动指 示自 动控 制手 动控 制东西方向南北方向图图10-8 交通管理系统硬件电路图交通管理系统硬件电路图2 软件（软件（PLC梯形图程序）设计梯形图程序）设计 30秒定时循环模块 5秒30秒005秒30秒黄 灯 闪黄 灯 闪东 西 红（南 北 绿）东 西 绿（南 北 红）图图10-10 信号灯显示流程图（信号灯显示流程图（30秒）秒）在PLC程序中实现交通灯管理系统的思想30秒定时循环模块对应的程序流程图，如图10-11所示。30秒定时循环模块对应的程序，30秒定时循环PLC程序，如图10-12所示。X55100 1 M1SX56M925.0025

8、.00T1ACC.TIME:TIMER REF:TON:T1X57T1M2SM3RM4SX58M125.005.00T2ACC.TIME:TIMER REF:TON:T2X59T2M5RM6SX60M1425.0025.00T3ACC.TIME:TIMER REF:TON:T3X61T3M7RM8SX62M165.005.00T4ACC.TIME:TIMER REF:TON:T4X63T4M9RX64M10X65100 2 M11RX69T4X70100 3 X71100 5 X76300 1 图图10-12 30秒定时循环秒定时循环PLC程序程序40秒定时循环模块X83100 1 M32SX

9、84M135.0035.00T7ACC.TIME:TIMER REF:TON:T13X85T7M33SM34RM35SX96M45.005.00T8ACC.TIME:TIMER REF:TON:T14X97T8M36RM37SX98M635.0035.00T9ACC.TIME:TIMER REF:TON:T15X99T9M38RM39SX100M85.005.00T10ACC.TIME:TIMER REF:TON:T16X101T10M40RX102M2X103100 2 M41RX107T10X108100 3 X109100 4 X110300 1 图图10-13 40秒定时循环秒定时循环

10、PLC程序程序半秒脉冲振荡器模块X75M100.250.25T5ACC.TIME:TIMER REF:TON:T50.250.25T6ACC.TIME:TIMER REF:TON:T6X77T6X78T5X79M2L2L1图图10-14 半秒脉冲振荡器模块半秒脉冲振荡器模块PLC程序程序输出模块Y1200 1 X15M1Y2200 2 X16M4Y3200 3 X17M6X18M4X20M8X21M8Y4200 4 X1M9X4M12X2M12X5T6X3M14X6M16X7M16X8T6U8L1X9100 3 X10100 5 X12100 4 X14300 2 X11300 4 X1330

11、0 2 X26300 2 X27300 3 X53300 2 1234567891011121314X23100 1 Y9200 5 M31SX25M17Y10200 6 X66300 1 X68300 2 Y11200 7 X22300 2 X74300 1 15图图10-15 输出模块输出模块PLC程序程序3 总体电路设计与仿真分析总体电路设计与仿真分析总体电路设计U37100 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1U38200 5 VdcOUT8OUT7OUT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1J2BKey=B VCC5VS2Key=DJ3Key=EU1300

12、5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1J4Key=FJ1Key=AS1Key=C40s40s选 择30s30s选 择启 动模 块 停 止总 停手 动/自动 选 择X1输 出 模 块 PLC程 序U49TRAFFIC_LIGHT_SINGLEU50TRAFFIC_LIGHT_SINGLEX530秒 定 时 程 序X240秒 定 时 程 序手 动 输 入BUS1红绿1红绿2黄黄黄红绿1红绿2红绿2黄红绿1启动AUTOMANX24 2.5 VX54 2.5 VX722.5 V 启动AUTOMAN启 动指 示自 动控 制手 动控 制东西方向南北方向X7半 秒 脉 冲BUS2100.

13、1100.2100.3100.4100.5100.1100.2100.3100.4100.5300.1300.2300.3300.4300.1300.2300.3300.4图图10-16 PLC控制的交通管理系统控制的交通管理系统10.3 基于基于PLC控制的多路抢答器设计控制的多路抢答器设计基于基于PLC控制的多路抢答器工作原理控制的多路抢答器工作原理 图图10-17 PLC控制的多路抢答器原理框图控制的多路抢答器原理框图1 硬件电路设计硬件电路设计PLC硬件电路PLC硬件电路由输入输出模块、输入开关（瞬态开关）和输出指示灯构成。PLC硬件电路，如图10-31所示。编码电路U7A74LS04

14、NU7B74LS04NU7C74LS04NU7D74LS04NU7E74LS04NU7F74LS04NU8A74LS04NU8B74LS04NU8C74LS04NU8D74LS04NU8E74LS04NBUS1BUS1BUS1BUS1X0X1X220012002200320042005200620072008X0X1X2X0X2X1U674LS147NA9B7C6D143134152212111857463910D1D2D3D4D5D6D7D8D1D2D3D4D5D6D7D8200.1200.2200.3200.4200.5200.6200.7200.8200.1200.2200.3200.4

15、200.5200.6200.7200.8VCC5VABCDABCU9E74LS04NDX3X3X3图图10-18 编码电路编码电路语音识别电路U10A74LS32NU10B74LS32NU10C74LS32NU10D74LS32NU11A74LS32NU11B74LS32NU11C74LS32N20012002200320042005200620072008ALARM图图10-20 语音识别电路语音识别电路语音报警电路R150 V11kHz 15 V U13ADG300ACJ246VDD14VSS8GND7VDD15VVSS-15VALARMAUDIOU1SONALERT1000 Hz 图图1

16、0-22 语音报警电路语音报警电路2 软件（软件（PLC梯形图程序）设计梯形图程序）设计图图10-28 多路抢答器的程序流程图多路抢答器的程序流程图X10100 1 X11100 2 Y1200 1 X19M1Y2200 2 X20M2M1CRM2CRX12300 1 X13300 1 X16M1X17M2M10CRX51#封 锁INOUTX62#封 锁INOUTX35100 3 X133#封 锁INOUTX43300 1 Y3200 3 M3CRX44M3X45100 4 X53300 1 Y4200 4 M4CRX54M4X55100 5 X63300 1 Y5200 5 M5CRX64M

17、5X65100 6 X73300 1 Y6200 6 M6CRX74M6X75100 7 X83300 1 Y7200 7 M7CRX84M7X85100 8 X93300 1 Y8200 8 M8CRX94M8X194#封 锁INOUTX235#封 锁INOUTX276#封 锁INOUTX317#封 锁INOUTX358#封 锁INOUTX95M3X96M4X97M5X98M6X99M7X100M8X18300 1 Y9400 1 X24M9M9CRX21M10X101300 2 启 动/停 止12345678910Y10400 2 11图图10-29 多路抢答器的梯形图程序多路抢答器的梯形

18、图程序3 多路抢答器总体电路设计与仿真多路抢答器总体电路设计与仿真U1100 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1U2300 5 VdcIN8IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1U3200 5 VdcOUT8OUT7OUT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1U4400 5 VdcOUT8OUT7OUT6OUT5OUT4OUT3OUT2OUT1J1Key=AJ2Key=BJ3Key=CJ4Key=DJ5Key=EJ6Key=FJ7Key=GJ8Key=HX1 2.5 VX2 2.5 VX3 2.5 VX4 2.5 VX5 2.5 VX6 2.5 VX7 2.5

19、VX8 2.5 VVCC5VVccVccVccVccVccVccBUS1U5DCD_HEXBUS1BUS1100.1100.2100.3100.4100.5100.1100.2100.3100.4100.5100.6100.7100.8300.1200.1200.2200.3200.4200.5200.6200.7200.8400.1200.1200.2200.3200.4X10抢 答 程 序J9Key=JX11编 码 电 路20012002200320042005200620072008X0X1X2X3X13语 音 报 警 电 路ALARMAUDIOVcc100.6Vcc100.7Vcc10

20、0.8ALARMAUDIO200.5200.6200.7200.8200.1200.2200.3200.4200.5200.6200.7200.8X3X2X1X0U14SONALERT1000 Hz AUDIOGNDGND抢答按键抢 答 指 示解 除 指 示抢答显示解除按键音 调 发 声 器X14语 音 识 别 电 路20012002200320042005200620072008ALARM200.1200.2200.3200.4200.5200.6200.7200.8ALARMVcc300.1300.2启 动S1Key=K300.2VccGND停 止X3X2X1X0X102 2.5 V400.2400.2启 动 指 示X9 2.5 V400.1图图10-31 多路抢答器总体电路多路抢答器总体电路总体电路设计仿真分析单击运行按钮，可观测仿真结果。电路能完成启动、停止、启动指示、多路抢答输入、抢答指示、抢答显示、报警指示、语音报警以及主持人信号解除等功能。小结小结 Multisim提供的PLC控制所需要的输入输出模块，可用来创建PLC控制系统的硬件电路；其提供的梯形图（Ladder Diagram）库含有输入输出触点、继电器、中间触点、定时器和计数器等器件，可编制PLC控制系统的通用梯形图程序。