1、第十章 可编程控制器的应用设计一、一、PLCPLC控制系统设计的基本原则控制系统设计的基本原则1 1满足被控对象的控制要求满足被控对象的控制要求 考虑将来发展的需要，考虑将来发展的需要， PLCPLC选用功能较强的新产选用功能较强的新产品，并留有适当的余量。品，并留有适当的余量。2 2系统安全、可靠系统安全、可靠3 3尽可能简单、经济、使用与维修方便尽可能简单、经济、使用与维修方便4 4具有高的性能价格比。具有高的性能价格比。第一节第一节 PLCPLC控制系统设计的内容与步骤控制系统设计的内容与步骤二、二、PLCPLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤1 1分析被控对象，提出控制要求。分析被控对
2、象，提出控制要求。2. 2. 确定输入、输出设备。确定输入、输出设备。3 3确定确定PLCPLC的的I/OI/O点数，选择点数，选择PLCPLC机型。机型。4 4分配分配I/OI/O点数，绘制点数，绘制PLCPLC控制系统输入、输出端子接线图。控制系统输入、输出端子接线图。 5 5程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。程序设计，绘制工作循环图或状态转移图。 1 1）初始化程序；）初始化程序；2 2）控制程序；）控制程序；3 3）检测、故障诊断和显）检测、故障诊断和显示等程序；示等程序；4 4）保护和联锁程序。）保护和联锁程序。6 6程序调试。先进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进程序调试。先
3、进行模拟调试，再进行现场联机调试；先进行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。行局部、分段调试，再进行整体、系统调试。7 7调试过程结束，整理技术资料，投入使用。调试过程结束，整理技术资料，投入使用。第一节第一节 PLCPLC控制系统设计的内容与步骤控制系统设计的内容与步骤PLCPLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图v PLCPLC机型的选择机型的选择v I/OI/O点的数量和种类点的数量和种类v CPUCPU的速度的速度v 内存容量内存容量v 编程器编程器v 打印机打印机v I/OI/O模块模块v 通讯接口模块通讯接口模块v 通讯传输电缆通讯传输电缆第二节第二节 PLCPLC的硬
4、件设置的硬件设置一、一、PLC机型选择机型选择结构形式结构形式 整体式整体式 模块式模块式安装方式安装方式 集中式集中式 远程远程IO式式 分布式分布式功能要求功能要求响应速度响应速度系统可靠性系统可靠性机型统一机型统一 输入器件：指连接到输入器件：指连接到PLC输入接线端子用于产生输入输入接线端子用于产生输入 信号的器件信号的器件。分类分类 主令器件主令器件 检测器件检测器件 有源触点输入器件有源触点输入器件 无源触点输入器件无源触点输入器件输入信号输入信号 模拟信号模拟信号 数字信号数字信号 开关信号开关信号二、二、PLCI/O端口选择端口选择按钮、选择开关、数字开关按钮、选择开关、数字开
5、关行程开关、接近开关、光电开关、继行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器辅助触点电器触点，接触器辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点行程开关、接近开关、光电行程开关、接近开关、光电开关、继电器触点，接触器开关、继电器触点，接触器辅助触点辅助触点压力传感器、温度传感器压力传感器、温度传感器数字开关数字开关按钮、转换开关、行程开关、按钮、转换开关、行程开关、触点触点 输出器件：指连接到输出器件：指连接到PLC输出接线端子用于执行程序输出接线端子用于执行程序 运行结果的器件。运行结果的器件。分类：分类： 驱
6、动负载驱动负载 显示负载显示负载 输出端口：输出端口： 继电器输出继电器输出 晶体管输出晶体管输出 晶闸管输出晶闸管输出接触器、继电器、电磁阀接触器、继电器、电磁阀二、二、PLCI/O端口选择端口选择指示灯、数字显示装置、电指示灯、数字显示装置、电铃、蜂鸣器铃、蜂鸣器交直流负载交直流负载直流负载直流负载交流负载交流负载 I/O点数的确定点数的确定 I/O点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。点数是衡量可编程控制器规模大小的依据。 确定依据：将与确定依据：将与PLC相连的全部输入、输出器件根据所相连的全部输入、输出器件根据所需的电压、电流的大小和种类分别统计，考虑将来发展需的电压、电流的大小和种
7、类分别统计，考虑将来发展的需要再相应增加的需要再相应增加 1015的余量的余量二、二、PLC I/O端口选择端口选择 CPU CPU的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。的运行速度是指执行每一步用户程序的时间。对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一对于以开关量为主的控制系统，不用考虑扫描速度，一般的般的PLCPLC机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，机型都可使用。对于以模拟量为主的控制系统，则需考虑扫描速度，必须选择合适则需考虑扫描速度，必须选择合适CPUCPU种类的种类的PLCPLC机型。机型。三、三、CPU的速度的速度 远程远程I/OI/O模块：输入、输出装置比较分散，工
8、作现场远模块：输入、输出装置比较分散，工作现场远 离控制站离控制站 高速计数器模块：当高速计数器模块：当PLCPLC内部的高速计数器的最高计数频内部的高速计数器的最高计数频率不能满足要求时，可选择使用率不能满足要求时，可选择使用 定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位定位模块：在机械设备中，保证加工精度进行定位 通信联网模块：通信联网模块：PLCPLC与与PLCPLC之间，或之间，或PLCPLC与计算机之间的通与计算机之间的通信与联网信与联网 模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风模拟输入模块、输出模块：把流量、速度、压力、风 力、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，力、
9、张力等变换成数字量，及把数字量变换成模拟量，进行输入、输出。进行输入、输出。 四、四、PLC模块的选择模块的选择 PLC PLC的外围设备主要是人的外围设备主要是人机对话装置，用于机对话装置，用于PLCPLC的的编程和监控。通过人编程和监控。通过人机对话装置可以进行编程、调试机对话装置可以进行编程、调试及显示图形报表、文件复制、报警等。及显示图形报表、文件复制、报警等。PLCPLC外围外围设外围外围设备有编程器、打印机、备有编程器、打印机、EPROMEPROM写入器、显示器等。写入器、显示器等。五、五、PLC外围设外围设 我国优先选择我国优先选择220V220V的交流电源电压，特殊情况可选的交
10、流电源电压，特殊情况可选择择24V24V直流电源供电。直流电源供电。 输入信号电源，一般利用输入信号电源，一般利用PLCPLC内部提供的直流内部提供的直流24V24V电电源。对于带有有源器件的接近开关可外接源。对于带有有源器件的接近开关可外接220V220V交流电源，交流电源，提高稳定避免干扰。提高稳定避免干扰。 选用直流选用直流I/OI/O模块时，需要外设直流电源。模块时，需要外设直流电源。六、电源电压的选择六、电源电压的选择 PLC PLC的软件设计指的软件设计指PLCPLC控制系统中用户程序的设计。控制系统中用户程序的设计。第三节第三节 PLCPLC的软件设计的软件设计设计内容设计内容控
11、制流程图控制流程图梯形图梯形图状态转移图状态转移图指令表指令表设计方法设计方法翻译法翻译法状态转移图法状态转移图法逻辑设计法逻辑设计法状态转移图与梯形图状态转移图与梯形图S20M8002X0Y1S21X1Y2S22X2Y3S23X3Y4X4S0SET S20SET S0Y1SET S21Y2SET S22Y3SET S22Y4S0RETENDLD M8002 SET S0 STL S0LD X0SET S20LD X0 用用PLCPLC中软元件，代替原继电器中软元件，代替原继电器接触器控制线路图接触器控制线路图中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主
12、要用于对旧设备、旧控制系统的技术改造。旧设备、旧控制系统的技术改造。 设计举例设计举例 正反转正反转 时间控制时间控制 第三节第三节 PLCPLC的软件设计的软件设计一、翻译法一、翻译法SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMX0X1X2Y1Y2COM一、翻译法一、翻译法SBSB1SB2KM1KM2X1X0X0X2Y2Y1Y2Y2Y1Y1 正反转正反转SB1SB2COMX1X2Y1Y2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2 定时器定时器 针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。针对顺序控制方式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时，首先将系统的工作过程分解
13、成若干个在程序设计时，首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶段，每一阶段称为连续的阶段，每一阶段称为“工步工步”或或“状态状态”，以，以工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着工步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。一步，一直到工作过程的最后一步结束。 二、状态转移图二、状态转移图 以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”0”或或“1”1”作为研究对象，以作为研究对象，以“与与”、“或或”、“非非”三种三种基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运基本逻辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把
14、触点的算，把触点的“通、断通、断”状态用逻辑变量状态用逻辑变量“0”0”或或“1”1”来表示。来表示。 设计举例设计举例 “与与”逻辑关系逻辑关系 “或或”逻辑关系逻辑关系 “与、或、非与、或、非”逻辑关系逻辑关系三、逻辑设计法三、逻辑设计法L(Y1) X0 X1 X2 M1L(Y2) X0 +X1+M2 +Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)( X0 +X1)X2 Y2 +M10X0Y3X1Y2M10X2“与与”“或或”“与、或、非与、或、非”第四节第四节 一、节省输入点的方法一、节省输入点的方法1、分组输入、分组输入 自动程序和手动程序不会同时执行，把手动与自自动程序和手
15、动程序不会同时执行，把手动与自动信号叠加起来，按不同控制状态要求分组输入动信号叠加起来，按不同控制状态要求分组输入PLC。注意：注意：这时每个输入点就有这时每个输入点就有2个不同的逻辑意义，另外要个不同的逻辑意义，另外要防止寄生信号的产生。防止寄生信号的产生。2 2、对外部输入接线适当改进，减少输入点、对外部输入接线适当改进，减少输入点3 3、矩阵式输入、矩阵式输入4 4、利用、利用PLCPLC内部功能内部功能 二、节省输出点的方法二、节省输出点的方法1 1、通断状态完全相同的负载，在、通断状态完全相同的负载，在PLCPLC的输出端点功率允的输出端点功率允许的的情况下可并联与同一输出端点，即一
16、个输出端许的的情况下可并联与同一输出端点，即一个输出端点带多个负载。点带多个负载。2 2、当有、当有m m个个BCDBCD码显示器显示码显示器显示PLCPLC的数据时，可以使的数据时，可以使BCDBCD显显示器并联占用示器并联占用4 4个输出端点，而由另外个输出端点，而由另外m m个输出端点进个输出端点进行轮番选通，大大节省输出点的占用。行轮番选通，大大节省输出点的占用。3 3、某些控制逻辑简单，而又不参与工作循环，或者在工、某些控制逻辑简单，而又不参与工作循环，或者在工作循环开始之前必须预先启动的电器，可以不通过作循环开始之前必须预先启动的电器，可以不通过PLCPLC控制。控制。4 4、矩阵
17、式输出。、矩阵式输出。常用基本环节编程 1失电延时定时器失电延时定时器1 延时电路失电延时电路时序图 地址指令数据0LDX01ORY02ANIT03OUTY04ANIX05OUTT0K100 2双双延延时时定定时时器器 双延时定时器梯形图 双延时定时器时序图 地址指令数据0LDX01OUTT0K1004LDY05ANIX06OUTT1K1509LDT010ORY011ANIT112OUTY0程序清单 3长延时定长延时定时器时器 (1) 长延时定时器方案1：用两个定时器实现常延时 长延时定时器方案1梯形图 长延时定时器方案1时序图 程序清单 地址指令数据0LDX01OUTT0K10004LDT0
18、5OUTT1K20008LDT19OUTY0 (2) 长延时定时器方案2：用一个定时器和一个计数器连接以形成一个等效倍乘的定时器 长延时定时器方案2梯形图 长延时定时器方案2时序图 地址指令数据0LDX01ANIT02OUTT0K20005LDIX06RSTC08LDT09OUTC0K30012LDC013OUTY0程序清单 2 大容量计数器 (1) 大容量计数器方案大容量计数器方案1 大容量计数器方案1时序图 大容量计数器方案1梯形图 地址指令数据0LDX11RSTC03LDX04OUTC0K7007LDX18RSTC110LDX011ANDC012OUTC1K80015LDC1程序清单 (
19、2) 大容量计数器大容量计数器方案方案2 大容量计数器方案2时序图 大容量计数器方案2梯形图 3 分频电路 12分频电路分频电路地址指令数据0LDX01PLSM03LDM04ANIY05LDIM06ANDY07ORB8OUTY0 2分频电路梯形图 2分频电路时序图 2任意分频电任意分频电路路 4分频电路梯形图 4分频电路时序图 地址指令数据0LDX01PLSM03LDM04OUTC0K27OUTC1K4地址指令数据10LDC011ANIY012LDIC113ANDY014OUTY015LDC116RSTC017RSTC1程序清单 4 闪光电路 (1) 闪光电路方案1：用两个定时器实现 闪光电路
20、方案1梯形图 闪光电路方案1时序图地址指令数据0LDX01ORM02ANIX13OUTM04LDM05MSP6ANIT17OUTT0地址指令数据K1010MRD11ANIT012OUTY013MPP14ANDT015OUTT1K10程序清单 (2) 闪光电路方案2：用两个计数器实现 闪光电路方案2梯形图 闪光电路方案2时序图 地址指令数据11ANIC112OUTY013LDX114ORC115RSTC117LDY018ANDM801219OUTC1K10地址指令数据0LDX11ORY02RSTC04LDX05ANDM80126OUTC0K109LDC010ORY0程序清单 多谐振荡电路 1可调
21、脉可调脉宽的多谐宽的多谐振荡电路振荡电路 可调脉宽的多谐振荡电路梯形图 可调脉宽的多谐振荡电路时序图 地址指令数据0LDX01ANIT02OUTT0K505LDT06ANIM07LDIT08ANDM0ORB10OUTM011LDM012OUTY0程序清单 2不同占空比的多谐振荡电路不同占空比的多谐振荡电路 不同占空比的多谐振荡电路时序图 不同占空比的多谐振荡电路梯形图 地址指令数据0LDX01ANIT12OUTT0K505LDT06OUTT1K1009OUTY0程序清单 优先电路 两个输入信号的优先电路两个输入信号的优先电路 两输入优先电路梯形图 两输入优先电路时序图 地址指令数据0LDX01
22、ORM02ANIX23ANIM14OUTM05LDX16ORM1地址指令数据7ANIX28ANIM09OUTM110LDM011OUTY012LDM113OUTY1程序清单 定时器的状定时器的状态保持态保持 具有断电保持功能的定时器梯形图 具有断电保持功能的定时器时序图 本章小结1.1.本章主要讲述本章主要讲述PLCPLC控制系统设计的步骤、内容和方法。控制系统设计的步骤、内容和方法。内容包括硬件设置和软件设计两方面。内容包括硬件设置和软件设计两方面。2.2.会合理选择硬件会合理选择硬件3.3.掌握翻译法、功能图法和逻辑法。掌握翻译法、功能图法和逻辑法。4.4.能用能用PLCPLC设计自动控制系统。设计自动控制系统。
