1、第九章第九章 PLCPLC控制系统设计控制系统设计PLC 初始是针对工业顺序控制发展而初始是针对工业顺序控制发展而研制的。经过近研制的。经过近60年的发展，年的发展，PLC 技术发展技术发展水平已大大超过其出现时的技术水平，其定水平已大大超过其出现时的技术水平，其定位在低成本自动化项目和作为大型位在低成本自动化项目和作为大型 DCS 或或FCS 系统的系统的 I/O 站。站。现在现在 PLC 的应用已遍布国民经济的各的应用已遍布国民经济的各个领域，并几乎涉及到工业界所有领域的中、个领域，并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的自动控制中，形成了满足各种需大型设备的自动控制中，形成了满足各种需
2、要的要的 PLC 应用系统。应用系统。第一节第一节 PLC PLC 控制系统的设计方法控制系统的设计方法 主机及其模块的选择主机及其模块的选择设计是人们根据客观条件以最佳方式实现设计是人们根据客观条件以最佳方式实现具体目标的思维过程及其书面表达。它是一种具体目标的思维过程及其书面表达。它是一种创造性的工作。创造性的工作。PLC PLC 控制系统的应用设计是属于工程类设控制系统的应用设计是属于工程类设计，其目的是将技术原理转化为技术实现；或计，其目的是将技术原理转化为技术实现；或者，将科研成果转换为生产力者，将科研成果转换为生产力设计及使用说明书应包含以下主要内容：设计及使用说明书应包含以下主要
3、内容：1 1）拖动方案选择依据及本设计的主要特点拖动方案选择依据及本设计的主要特点2 2）主要参数的计算过程主要参数的计算过程3 3）设计任务书中要求各项技术指标的核算设计任务书中要求各项技术指标的核算与评价与评价4 4）设备调试要求及调试方法设备调试要求及调试方法5 5）使用、维护要求及注意事项使用、维护要求及注意事项 工程类设计可划分为：工程类设计可划分为：1 1、产品设计、产品设计2 2、部件设计、部件设计3 3、布线设计、布线设计4 4、网络规划设计、网络规划设计5 5、试验优化设计、试验优化设计6 6、控制系统设计、控制系统设计7 7、管理系统设计、管理系统设计8 8、监测系统与综合
4、系统设计、监测系统与综合系统设计PLCPLC 控制系统设计是电气控控制系统设计是电气控制工程设计的一种。与计算机控制工程设计的一种。与计算机控制系统设计基本相同。承接项目制系统设计基本相同。承接项目和项目设计过程主要由以下工作和项目设计过程主要由以下工作程序完成程序完成 思想和技术思想和技术准备准备承接和讨论承接和讨论项目项目深入深入研究研究和和讨论讨论操作流程及使用工艺操作流程及使用工艺制定技术制定技术指标指标整体和分块整体和分块剖析剖析拟定实施拟定实施方案方案划分划分分块分块目目标内容标内容确定分块确定分块接口接口技术要求技术要求深入实际深入实际调调研研，查阅，查阅文献文献和网络和网络资料
5、资料方案方案比较比较及及抉择抉择理理论论分析分析技术经济技术经济分析分析试验研究或试验研究或试验优化设试验优化设计计硬件电路及软件程序硬件电路及软件程序设计设计工程或工艺工程或工艺设计设计软件软件模拟试验模拟试验系统软硬件系统软硬件调试调试，修改修改，调试调试现场现场调试调试交接项目交接项目。一、一、PLCPLC控制系统设计思想及原则控制系统设计思想及原则 控制系统设计是针对现场控制系统设计是针对现场（工业）进行控制的自动控制系统。（工业）进行控制的自动控制系统。在承接项目前要做好思想和技术准在承接项目前要做好思想和技术准备。针对项目要求，一定要保证系备。针对项目要求，一定要保证系统统经济经济
6、、合理合理；工作；工作安全安全、可靠可靠、稳定稳定、耐用耐用；操作操作、维护维护及及维修维修方方便。便。在设计过程中要充分查阅文献及在设计过程中要充分查阅文献及网络资料，查找最新的技术及应用资网络资料，查找最新的技术及应用资料。充分利用工具软件、集成软件、料。充分利用工具软件、集成软件、系统仿真、软件仿真及硬件仿真技系统仿真、软件仿真及硬件仿真技术。最大程度发挥硬件资源的作用，术。最大程度发挥硬件资源的作用，同时必须考虑系统小范围的更改和扩同时必须考虑系统小范围的更改和扩展需求。展需求。二、二、PLCPLC控制系统的基本设计方法与步骤控制系统的基本设计方法与步骤PLCPLC 广泛应用于工业自动
7、控制系统领广泛应用于工业自动控制系统领域。对域。对 PLC PLC 控制系统的设计首先必须符合控制系统的设计首先必须符合电气控制设计的规范，其次还应充分考虑电气控制设计的规范，其次还应充分考虑PLC PLC 的特殊性。在软、硬件的结合方面，应的特殊性。在软、硬件的结合方面，应充分发挥充分发挥 PLCPLC 的软、硬件功能，使系统的的软、硬件功能，使系统的技术、经济指标更加优越。技术、经济指标更加优越。(一一)PLC)PLC控制系统的设计方法与步骤控制系统的设计方法与步骤一般电气控制装置设计分成一般电气控制装置设计分成三个阶段：三个阶段：初步设计、技术设计和产品（系统）设计初步设计、技术设计和产
8、品（系统）设计 初步设计是研究系统和电气控制装置初步设计是研究系统和电气控制装置的的；技术；技术；工作；工作；操作；操作；工艺；工艺与使用与使用。拟定拟定最佳控制最佳控制方案，方案，寻找寻找技术设计的依据。初步设计可技术设计的依据。初步设计可由机械设计人员和电气设计人员共同提由机械设计人员和电气设计人员共同提出，也可由机械设计人员提供机械结构资出，也可由机械设计人员提供机械结构资料、传动参数、工艺流程和操作过程要料、传动参数、工艺流程和操作过程要求，由电气设计人员完成初步设计。求，由电气设计人员完成初步设计。1)1)设备（系统）名称、用途、工艺过程、设备（系统）名称、用途、工艺过程、技术性能、
9、传动参数及现场工作条件技术性能、传动参数及现场工作条件2)2)供电电网种类：电压等级、频率和容量供电电网种类：电压等级、频率和容量3)3)对电气控制的特殊要求对电气控制的特殊要求(如控制方式、自如控制方式、自 动化程度、工作循环组成、电气保护等动化程度、工作循环组成、电气保护等)4)4)系统分辨率、控制精度、超调量、以及控系统分辨率、控制精度、超调量、以及控 制对象特性和执行机构选择制对象特性和执行机构选择5)5)有关操作过程及显示要求有关操作过程及显示要求6)6)投资费用、研制工作量和周期估算投资费用、研制工作量和周期估算1)1)可靠性高、抗干扰能力强，便于实现可靠性高、抗干扰能力强，便于实
10、现 机电一体化及信息控制一体化机电一体化及信息控制一体化2)2)构成的控制系统的开发周期短，调试构成的控制系统的开发周期短，调试 方便方便3)3)模块组合灵活、柔性大，设计者可根模块组合灵活、柔性大，设计者可根 据系统控制要求和技术指标，合理地据系统控制要求和技术指标，合理地 选用相应档次的选用相应档次的 PLCPLC，配制相应的扩，配制相应的扩 展模块展模块4)4)模块化结构便于系统在线维护，缩模块化结构便于系统在线维护，缩 短维修时间短维修时间5)5)丰富的指令系统便于系统在硬件尽丰富的指令系统便于系统在硬件尽 可能少改动情况下，改变生产工艺可能少改动情况下，改变生产工艺6 6）便于网络联
11、接，便于组成）便于网络联接，便于组成 DCSDCS 或或 FCSFCS 系统系统 1)1)在系统设计过程中，对某些重要环节作必要在系统设计过程中，对某些重要环节作必要 的试验；写出试验报告的试验；写出试验报告2)2)绘制电气控制的电气原理图绘制电气控制的电气原理图(包括可编程序包括可编程序 控制器控制器 I/O I/O 接口接口)3)3)编写系统参数计算书编写系统参数计算书4)4)选择整个系统的电气元件，提出专用元器件选择整个系统的电气元件，提出专用元器件 的技术指标，编写元件明细表的技术指标，编写元件明细表5)5)设计电气箱、控制面板等电气系统设计电气箱、控制面板等电气系统 结构件及总装接线
12、图结构件及总装接线图 。6)6)编写编写 PLC PLC 内部元件分配表，编写内部元件分配表，编写 软件流程图、梯形图或助记符程序软件流程图、梯形图或助记符程序7)7)编写技术设计说明书，介绍系统原编写技术设计说明书，介绍系统原 理、主要技术指标和运行、操作、理、主要技术指标和运行、操作、维护说明书维护说明书图图9-1 PLC控制系统设计控制系统设计 步骤流程图步骤流程图图图9-1 PLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图图图8913 PLC控制系统设计步骤流程图控制系统设计步骤流程图(续上表续上表)(续上表续上表)(续上表续上表)1)1)确定受控对象与确定受控对象与 PLC PLC
13、 间的输入、间的输入、输出信号关系输出信号关系2)2)根据控制要求的复杂程度、控根据控制要求的复杂程度、控 制精度，估计用户程序的容量、制精度，估计用户程序的容量、数据区容量、定时器、计数器数数据区容量、定时器、计数器数 量及采用的内部元件量及采用的内部元件3)3)选择选择 PLC PLC 机型和模块配置的主要依机型和模块配置的主要依 据是上述据是上述 1)1)、2)2)条款中涉及到的硬条款中涉及到的硬 件要求，同时从控制功能和数据处理件要求，同时从控制功能和数据处理 要求方面考虑要求方面考虑 PLCPLC 指令系统的功能指令系统的功能4)4)根据选用的根据选用的 PLC PLC 及给定的元件
14、地址及给定的元件地址 范围范围(如输入、输出、计数器、定时如输入、输出、计数器、定时 器、数据区等器、数据区等)，对每个使用元件赋，对每个使用元件赋 予相应名称和地址，以避免编程过程予相应名称和地址，以避免编程过程 中重复使用而出错中重复使用而出错5)5)根据受控对象的控制及有关动作转根据受控对象的控制及有关动作转 换逻辑，绘制换逻辑，绘制 PLCPLC 的控制流程图的控制流程图6)6)由控制流程图编出相应控制功能的由控制流程图编出相应控制功能的 PLCPLC 用户程序用户程序7)7)将编写的用户程序输人将编写的用户程序输人 PLCPLC8)8)在空载情况下，输入与实际负载工在空载情况下，输入
15、与实际负载工 作相似的模拟信号，观察作相似的模拟信号，观察 PLCPLC 运运行行 时输出指示及模拟负载响应情况，时输出指示及模拟负载响应情况，逐步调试、修改、完善程序，直至逐步调试、修改、完善程序，直至 程序符合系统控制要求为止程序符合系统控制要求为止 9)9)将控制系统与受控负载相连，经局将控制系统与受控负载相连，经局 部调试后再作系统总调，逐步修改、部调试后再作系统总调，逐步修改、完善系统设计中存在的不足，直到完善系统设计中存在的不足，直到 系统工作符合技术指标要求系统工作符合技术指标要求 产品（系统）设计是根据技术设产品（系统）设计是根据技术设计中的系统电路图，柜、台、箱的布计中的系统
16、电路图，柜、台、箱的布局图和元器件明细表转化设计成供生局图和元器件明细表转化设计成供生产用的总装配图，部件、组件、单元产用的总装配图，部件、组件、单元装配图、接线图、布线图及有关结构装配图、接线图、布线图及有关结构设计图纸等设计图纸等三、三、PLCPLC使用注意事项使用注意事项(一一)电源电源PLC PLC 电源通常采用电源通常采用交流交流 llOVllOV、220V 220V 和和直流直流 24V24V，若使用不当，会直接损坏，若使用不当，会直接损坏 PLCPLC 的的电源模块。电源模块。一般电气控制设备都具有电源接通控制一般电气控制设备都具有电源接通控制和急停控制功能。和急停控制功能。PL
17、C PLC 的输出电路应在的输出电路应在 PLCPLC外部切断控制。外部切断控制。其电源控制线路可参考其电源控制线路可参考图图9-29-2。图图9-2 电源控制线路电源控制线路 由于可编程序控制器的输出电路没有由于可编程序控制器的输出电路没有内部短路保护功能，因此，为防止由于负内部短路保护功能，因此，为防止由于负载短路等原因而烧坏可编程序控制器的输载短路等原因而烧坏可编程序控制器的输出点，输出回路必须加熔断器作短路保出点，输出回路必须加熔断器作短路保护，熔断器类型应根据输出元件选用护，熔断器类型应根据输出元件选用输出为晶体管或晶闸管元件，则必须输出为晶体管或晶闸管元件，则必须 选用快速熔断器选
18、用快速熔断器目前市场上许多型号的目前市场上许多型号的 PLC PLC 内部都内部都提供提供 DC24V DC24V 电源，该电源的容量较小，电源，该电源的容量较小，其输出电流一般在其输出电流一般在几百毫安几百毫安以内。内部以内。内部电源主要是用于集电极开路电源主要是用于集电极开路(OC(OC门门)传感传感器的电源。实际使用时必须考虑电源容器的电源。实际使用时必须考虑电源容量，对传感器等负载而言，量，对传感器等负载而言，PLC PLC 内部内部 DC24V DC24V 电源对外提供的容量随扩展元件电源对外提供的容量随扩展元件数增加而减小，数增加而减小，DC24V DC24V 内部电源一般不内部电
19、源一般不允许与其它允许与其它 DC24V DC24V 电源并接电源并接连接时应注意以下连接时应注意以下：1)1)输入回路是否需要输入回路是否需要?2)2)要接什么要接什么(交流直流交流直流)?)?3)3)电源的电源的、，如何如何?a)a)无电压汇流无电压汇流 b)b)交直流汇流交直流汇流 c)c)交流汇流交流汇流 图图8-15 PLC8-15 PLC输入回路输入回路系统设计中所需输入点数，我们在系系统设计中所需输入点数，我们在系统硬件设计时，可根据系统控制的不同工作统硬件设计时，可根据系统控制的不同工作状态，将信号划分到相应的程序模块中，在状态，将信号划分到相应的程序模块中，在保证输入信号正确
20、可靠的前提下，合理地将保证输入信号正确可靠的前提下，合理地将多个信号共用一个输入通道。例如系统中有多个信号共用一个输入通道。例如系统中有两个分属不同程序块的输入信号，其基本实两个分属不同程序块的输入信号，其基本实施的构思如施的构思如图图9-49-4所示所示图图9-4 软件流程图及硬件图软件流程图及硬件图 严谨扩展方法是采用信号选通控制方式，严谨扩展方法是采用信号选通控制方式，这样就可避免共用通道信号间的相互干扰而这样就可避免共用通道信号间的相互干扰而误动作，线路原理如误动作，线路原理如图图9-59-5示。当需采集示。当需采集 K1K1、K2K2、K3 K3 信号时，程序将信号时，程序将 Y1Y
21、1 置置“1 1”，KA KA 线线圈得电，输人端的圈得电，输人端的 COMlCOMl 与与 COM COM 联接，选通联接，选通K K 类信号，同时类信号，同时 COM2 COM2 与与 COMCOM 断开，断开，SQSQ 类类信号无法输人。反之信号无法输人。反之 Y1Y1 为为“0 0”，COM2 COM2 与与COM COM 连接，连接，COMlCOMl 与与 COM COM 断开，输人选通断开，输人选通 SQSQ类信号类信号图图9-5 9-5 输入电路选通输入电路选通(四四)输出端连接输出端连接各种元件的输出原理图如各种元件的输出原理图如图图9-69-6所所示，联接示，联接输出时应引起
22、注意的是输出时应引起注意的是：1 1）负载）负载电源类型电源类型(交直流或指定其中交直流或指定其中 一种一种)2 2）负载电源的）负载电源的幅值幅值和和极性极性要求要求3 3）负载）负载容量容量和和性质性质 图图9-6 PLC输出电路输出电路a)继电器输出继电器输出 b)晶闸管输出晶闸管输出 c)晶体管输出晶体管输出PLCPLC 输出端对电源具体要求：输出端对电源具体要求：选用选用元件作输出模块，电源元件作输出模块，电源误用直流，那么误用直流，那么 根据输出负载的性质，考虑采取相根据输出负载的性质，考虑采取相应保护电路。输出保护电路如应保护电路。输出保护电路如图图9-79-7示，示，因为当因为
23、当中的中的若不抑制该尖峰电压，若不抑制该尖峰电压，就可能损坏输出模块就可能损坏输出模块图图9-7 输出保护电路输出保护电路(五五)输出点统计输出点统计PLC PLC 的输出点具有一定的带载能力。的输出点具有一定的带载能力。在输出元件负载容量允许的情况下，可在输出元件负载容量允许的情况下，可直接驱动负载。若负载需多付触点或输直接驱动负载。若负载需多付触点或输出点驱动容量不够的情况下，通常由出点驱动容量不够的情况下，通常由PLCPLC 输出点驱动接触器线圈或其他执行输出点驱动接触器线圈或其他执行元件（如元件（如中间继电器中间继电器等），由接触器或等），由接触器或其他执行元件再去驱动负载。其他执行元
24、件再去驱动负载。PLCPLC 控制控制几个负载几个负载(不同时通断不同时通断)，就需几个输出，就需几个输出点。若考虑系统今后功能扩展，可点。若考虑系统今后功能扩展，可增加增加一定余量一定余量（2020）的输出点作备用的输出点作备用四、四、PLCPLC的编程方法及的编程方法及 程序设计注意事项程序设计注意事项程序编制、安装、调试及维护工程序编制、安装、调试及维护工作主要由生产一线的电气技术人员和作主要由生产一线的电气技术人员和高级电工承担，因此高级电工承担，因此 PLCPLC 从硬件结从硬件结构到操作系统的设计都以尽可能地使构到操作系统的设计都以尽可能地使用户能够很快地掌握它的应用为原则用户能够
25、很快地掌握它的应用为原则 在许多超小型在许多超小型 PLC PLC 产品中，设有产品中，设有 LCD LCD 图形显示器，用户编制的程序用图形显示器，用户编制的程序用一系列一系列 PLC PLC 指令语句将控制逻辑关系指令语句将控制逻辑关系表达出来，并通过简易编程器将指令表达出来，并通过简易编程器将指令逐条键人逐条键人 PLC PLC 内存中。每条指令规定内存中。每条指令规定了了 CPU CPU 如何处理信息和数据如何处理信息和数据操作码操作码 +操作数操作数；指定执行什么功能；指定执行什么功能；指定执行某一功能操指定执行某一功能操 作所需要数据的所在作所需要数据的所在 地址地址(字地址或位地
26、字地址或位地 址址）及运算处理结果）及运算处理结果 的存放地址的存放地址程序以指令列按序编制，在无跳转指令情况下，程序以指令列按序编制，在无跳转指令情况下，按序逐条由上至下地执行指令，执行到最按序逐条由上至下地执行指令，执行到最 后一条后一条 结束指令后结束指令后,再从头开始循环再从头开始循环操作数必须是机器所允许范围内的数值，数值操作数必须是机器所允许范围内的数值，数值 超出允许使用范围将引起程序出错超出允许使用范围将引起程序出错(有些有些 PLCPLC 在键人指令时具有操作数超出允许范围出错提在键人指令时具有操作数超出允许范围出错提 示功能示功能)命令语句表达式指令编程与梯形图编程相互对命
27、令语句表达式指令编程与梯形图编程相互对 应，两者可以相互转换，一一对应应，两者可以相互转换，一一对应 梯形图是梯形图是 编程的一种主要编程的一种主要方式，它是在电气控制系统中的常用方式，它是在电气控制系统中的常用继电接触器原理图基础上演变而来的，继电接触器原理图基础上演变而来的，两者在术语上有所不同，但含义相似。两者在术语上有所不同，但含义相似。所示继电系统和所示继电系统和 系统间的系统间的术语关系术语关系 表表9-1 9-1 术语关系术语关系继电术语继电术语相应相应 PLCPLC中名称中名称常开接点常开接点通常断开通常断开条件条件接点接点输入或输入或条件条件常闭接点常闭接点通常闭合通常闭合条
28、件条件线圈线圈输出或输出或工作位工作位时间时间继电器继电器计时器计时器1 1、梯形图基本结构、梯形图基本结构 每个输出元素每个输出元素(指令指令)构成一个构成一个梯级，每个梯级由梯形图最左侧的垂梯级，每个梯级由梯形图最左侧的垂线线(母线母线)出发，沿着分支安排控制出发，沿着分支安排控制接点接点(常开，常闭常开，常闭)，组成输出执行，组成输出执行指令的控制逻辑，这些控制逻辑决定指令的控制逻辑，这些控制逻辑决定了右侧输出元素了右侧输出元素(指令指令)何时及如何何时及如何执行执行 如如图图9-89-8所示，梯形图与电气原所示，梯形图与电气原理图相似，给人以一目了然的清晰感，理图相似，给人以一目了然的
29、清晰感，这对于从事电气控制领域工作的工程这对于从事电气控制领域工作的工程技术人员尤为合适，是目前可编程序技术人员尤为合适，是目前可编程序控制器最主要的编程方法。控制器最主要的编程方法。图图9-8 一个阶梯的梯形图一个阶梯的梯形图 PLC PLC 实际上是一种由微处理器构成实际上是一种由微处理器构成的工业控制器。具有计算机汇编语言的的工业控制器。具有计算机汇编语言的若干特点若干特点应将接点多的支路安排在梯级的上应将接点多的支路安排在梯级的上面面(见见图图)；几个并联回路的串联，应；几个并联回路的串联，应将接点多的并联回路安排在左面将接点多的并联回路安排在左面(见见图图)。可减少用户程序步数，缩短
30、程。可减少用户程序步数，缩短程序扫描时间序扫描时间图图9-9 梯形图画法之一梯形图画法之一 图图9-10 梯形图画法之二梯形图画法之二 可采用相应可采用相应 PLC PLC 的梯形图编程的梯形图编程软件，如三菱公司的软件，如三菱公司的 、软件，西门子软件，西门子软件和触摸屏设计软件和触摸屏设计支持软件支持软件 ，不要画在垂线上；，不要画在垂线上；，不要画，不要画在水平线上。在水平线上。，左图无法采用逻辑指令编程，左图无法采用逻辑指令编程，经修改后的右图成为逻辑相同的梯形图经修改后的右图成为逻辑相同的梯形图给出另一个例子，将左图的给出另一个例子，将左图的梯形图按梯形图规则重画后，成为便于编梯形图
31、按梯形图规则重画后，成为便于编程和控制路径清晰的右图程和控制路径清晰的右图图图9-11 梯形图画法之三梯形图画法之三图图9-12 梯形图画法之四梯形图画法之四C3)3)梯形图和命令语句梯形图和命令语句表达式编程具有一一对应关系表达式编程具有一一对应关系由梯形图转换成命令语句由梯形图转换成命令语句必须按照必须按照从左到右、自上而下的原则进行从左到右、自上而下的原则进行编写复杂梯形图时，常需要将梯形图分割成大的逻编写复杂梯形图时，常需要将梯形图分割成大的逻辑块，然后再对大的逻辑块分割，直到分割的若干辑块，然后再对大的逻辑块分割，直到分割的若干块可以直接使用块可以直接使用“与与”、“或或”指令。对逻
32、辑块程指令。对逻辑块程序仍按上述原则，序仍按上述原则，先将小的逻辑块联接，再联先将小的逻辑块联接，再联接大一些的逻辑块接大一些的逻辑块，连接时采连接时采“逻辑块与逻辑块与”或或“逻辑块或逻辑块或”命令。以命令。以图图9-139-13所示梯形图为例，其编程顺序如所示梯形图为例，其编程顺序如图图9-149-14所示所示地址地址指令指令操作数；指令说明操作数；指令说明00000000LDLDX002X002；取常开接点；取常开接点X002X00200010001ANDANDX003X003；逻辑；逻辑“与与”常开接点常开接点X003X003，形成逻辑块，形成逻辑块1 100020002LDLDX00
33、0X000；取常开接点；取常开接点X000X00000030003ANDANDX001X001；逻辑；逻辑“与与”常开接点常开接点X001X001，形成逻辑块，形成逻辑块2 200040004ORBORB；逻辑块；逻辑块l l和逻辑块和逻辑块2“2“块或块或”，形成逻辑块，形成逻辑块3 300050005ORORY000Y000；“或或”常开接点常开接点Y000Y000，形成逻辑块，形成逻辑块4 400060006LDLDX004X004；逻辑块；逻辑块5 5开始，取常开接点开始，取常开接点X004X00400070007ANDANDX005X005；逻辑；逻辑“与与”常开接点常开接点X005
34、X005，形成逻辑块，形成逻辑块5 500080008ORORX010X010；逻辑；逻辑“或或”常开接点常开接点X010X010，形成逻辑块，形成逻辑块6 600090009ANBANB ；逻辑块；逻辑块4 4和逻辑块和逻辑块6“6“块与块与”，形成逻辑块，形成逻辑块7 700100010ANDANDX006X006；逻辑；逻辑“与与”常开接点常开接点X006X00600110011ANDANDX007X007；逻辑；逻辑“与与”常开接点常开接点X007X00700120012OUTOUTY000Y000；输出；输出Y00Y00图图9-13 梯形图示例梯形图示例X010图图9-14 编程顺序
35、编程顺序 示意图示意图ANBY0004)4)指令安排顺序和位置对指令安排顺序和位置对 程序执行结果会有影响程序执行结果会有影响 PLC PLC 具有计算机所决定的工作具有计算机所决定的工作特征，特征，PLC PLC 只能一条一条扫描。最只能一条一条扫描。最后集中输出，一旦程序启动运行，后集中输出，一旦程序启动运行，CPU CPU 自上而下循环扫描，检查所有自上而下循环扫描，检查所有条件并执行所有与母线相连的指令，条件并执行所有与母线相连的指令，执行到执行到 ENDEND 指令后再从头开始循环指令后再从头开始循环扫描扫描 编程时将指令按适当顺序放置是相当编程时将指令按适当顺序放置是相当重要。例如
36、重要。例如图图9-15a9-15a程序段程序段 A A 的设计意图的设计意图是每隔一小时使是每隔一小时使 C10 C10 接通一次，程序中接通一次，程序中利用定时器利用定时器 T00 T00 每每 1min 1min 接通一次的脉接通一次的脉冲信号作为计数器冲信号作为计数器 C10 C10 的输入，的输入，C10 C10 计计满满 100 100 次后发出一脉冲信号。次后发出一脉冲信号。按照按照 PLC PLC 工作原理，当程序正好工作原理，当程序正好执行到执行到 C C 或或 d d 瞬间，瞬间，T00T00 定时时间到，定时时间到，T00T00 常开闭合，常开闭合，C10C10 的信号有效
37、，的信号有效，C10C10 作减一计数；而当程序执行到作减一计数；而当程序执行到 b b、e e、f f、g g 及及 b b 点之前或点之前或 g g 点之后的任一瞬间，点之后的任一瞬间，T00T00 定时时间到，定时时间到，C10 C10 均不能得到均不能得到 T00 T00 接通的脉冲信号。接通的脉冲信号。例如：例如：程序扫描到程序扫描到 C10 C10 指令时，指令时，T00 T00 定时定时尚未到，尚未到，T00 T00 信号为零，接着信号为零，接着 TOOTOO 计时到，计时到，其常开接点闭合，常闭接点断开，在下一其常开接点闭合，常闭接点断开，在下一个扫描周期中的个扫描周期中的 b
38、 b 点，点，LDI T00 LDI T00 将将 T00 T00 的的“1 1”取非得取非得“0 0”，执行，执行 OUTOUT T00 T00 指指令时将令时将 T00T00 复位，复位，T00 T00 常开接点打开，常常开接点打开，常闭闭合，计数器输入端仍无闭闭合，计数器输入端仍无“1 1”信号输人，信号输人，这样这样 C10C10 将漏计将漏计 TOO TOO 一次脉冲信号而产一次脉冲信号而产生定时错误。如果将程序略作修改，加入生定时错误。如果将程序略作修改，加入一个集中过渡信号，程序就能正常运行了一个集中过渡信号，程序就能正常运行了(如如图图9-15b9-15b所示所示)。图图9-1
39、5 编程分析编程分析a)计数器错开编程计数器错开编程 b)计数器改进编程计数器改进编程在在 b b、e e、f f、g g 点之前或点之前或 g g 点点之后的任一瞬间之后的任一瞬间 T00 T00 的时间到的时间到都不能使都不能使 C10 C10 有效，则计数丢失一次有效，则计数丢失一次 有些指令条件是以信号跳变为执行有些指令条件是以信号跳变为执行条件的，它与电平触发有本质区别。条件的，它与电平触发有本质区别。例如：例如：PLCPLC 指令中指令中 PLS PLS 指令仅在输入信指令仅在输入信 号号 X0 X0 有效的有效的上升沿上升沿使使 M0 M0 输出输出 有效，置位指令使有效，置位指
40、令使 Y0Y0 置位置位“1 1”。PLFPLF 指令在输入信号指令在输入信号 X1X1 有效的有效的 下降沿下降沿使使 M1M1 输出有效，复位指输出有效，复位指 令使令使 Y0 Y0 复位复位“0 0”。其梯行图和。其梯行图和 脉冲波形图如脉冲波形图如图图9-169-16所示所示 在相应功能指令后加在相应功能指令后加 P P，该指令就，该指令就成为只执行一次的成为只执行一次的微分功能微分功能指令指令 分析分析图图9-17a9-17a和和 b b 中程序我们可了中程序我们可了解微分执行功能的用途。设输人信号解微分执行功能的用途。设输人信号 X3X3 接通，且接通时间为接通，且接通时间为 n
41、n 个扫描周期个扫描周期(一般无法精确控制接通时间一般无法精确控制接通时间)，则图，则图 a a 程序程序 D0 D0 中内容为中内容为(DODO)+)+(D1D1)，而图，而图 b b 程序中程序中 DODO 内容为内容为(DODO)+()+(D1D1)图图9-16 脉冲输出指令信号脉冲输出指令信号a)梯行图梯行图 b)波形图波形图 图图9-17 微分执行功能微分执行功能的工作方式是采用集中采样，的工作方式是采用集中采样，集中输出形式，如集中输出形式，如图图示。示。运行运行时扫描周期时扫描周期 ，其中，其中为输入采样阶段，为输入采样阶段，为程序指令执行阶段，为程序指令执行阶段，为输出阶段为输
42、出阶段即即 。如果输入信号电平。如果输入信号电平保持时间保持时间 ，那么，那么 就不能保就不能保证采到这个输入信号。如果要保证输入证采到这个输入信号。如果要保证输入信号有效，输入信号的电平保持时间必信号有效，输入信号的电平保持时间必须大于须大于 工作扫描周期工作扫描周期图图9-18 输入信号与扫描周期关系输入信号与扫描周期关系应使应使 ti ti T T PLC PLC 自检功能中具有线圈重复输出出错自检功能中具有线圈重复输出出错提示功能，提示功能，PLC PLC 用户程序中不允许出现重复用户程序中不允许出现重复输出编程，如果出现输出编程，如果出现“重复输出重复输出”则系统软则系统软件出现错误
43、，编译无法通过件出现错误，编译无法通过 从工作原理看，从工作原理看，图图9-199-19所示，虽然程序所示，虽然程序段段 A A 和程序段和程序段 B B 中都有中都有 OUT Y501 OUT Y501 指令，指令，但程序执行过程中不可能在一个扫描周期中但程序执行过程中不可能在一个扫描周期中同时执行程序段同时执行程序段 A A 和程序段和程序段 B B，这就保证，这就保证 PLC PLC 在一次扫描运行中只刷新在一次扫描运行中只刷新 Y501Y501 输出继输出继电器一次，但是系统软件编译不能通过。电器一次，但是系统软件编译不能通过。第二种情况是信号过渡，如内部辅助继第二种情况是信号过渡，如
44、内部辅助继电器用作中间继电器信号过渡功能时是允许电器用作中间继电器信号过渡功能时是允许重复输出的，应用如重复输出的，应用如图图9-209-20所示。所示。图图9-19 输入继电器输入继电器“重复输出重复输出”例子例子图图9-20 重复使用重复使用M0、M28)8)用户应用程序加密用户应用程序加密 中、高档的中、高档的 PLCPLC 均提供了均提供了 Pass Pass Word Word 设置功能，设置功能，PLCPLC 系统系统旦设置了旦设置了 Pass WordPass Word，再要进入或复制用户应用，再要进入或复制用户应用程序就必须键入正确的程序就必须键入正确的 Pass WordPa
45、ss Word，否，否则就无法进人或修改用户应用程序。由则就无法进人或修改用户应用程序。由于各于各 PLCPLC 生产商生产的生产商生产的 PLC PLC 种类各异，种类各异，Pass Word Pass Word 的设置也不完全相同。的设置也不完全相同。FXFX2N2N 系列可编程序控制器的系列可编程序控制器的 Pass Word Pass Word 设设置方法：置方法：在联机操作方式下，作为可设置的在联机操作方式下，作为可设置的用户用户FXFX2N 2N 程序保护级别有程序保护级别有三种三种：:：每个每个 开始由字母开始由字母 开始，表明保护级别，后开始，表明保护级别，后 7 7 位由位由
46、十六十六进进制数构成，用户可根据各自需要选用，制数构成，用户可根据各自需要选用，下表下表列出了各级保护有效功能列出了各级保护有效功能功能功能 保护级保护级禁止全部操作级禁止全部操作级防盗级防盗级防止误写入级防止误写入级备注备注程程序序读入读入 0 00 0：表示：表示 可使用可使用：表示：表示不可使用不可使用写入写入 插入插入 删除删除 监监视视软元件监测软元件监测 0 0 0 0导通检查导通检查 0 0动作状态监视动作状态监视 0 0 0 0测测试试当前值变更当前值变更 0 0 0 0设定值变更设定值变更 方方式式项项目目单单参数参数 程序检查程序检查 0 0软元件变换软元件变换 传送传送
47、锁存清除锁存清除 0 0 0 0 Pass Word Pass Word 设置步骤：设置步骤：在联机在联机 OnlineOnline 方式项目单上选择第方式项目单上选择第 4 4 项参数栏项参数栏4.PARAMETER4.PARAMETERDEFAULT SETTINGDEFAULT SETTING YES NO YES NOMEMORY SETTINGMEMORY SETTING2K-SETP 4K-SETP2K-SETP 4K-SETP8K-SETP nK-SETP8K-SETP nK-SETPENTRYENTRYENTERENTERDELETEDELETEGOGOGOGO设定默认约定时，
48、将光标对准设定默认约定时，将光标对准“YESYES”，按，按 GO GO 键；设定参数设置时，将光标对准键；设定参数设置时，将光标对准“NONO”，按按 GOGO 键。键。变更存储器容量设置时将光标对准要变更的变更存储器容量设置时将光标对准要变更的内存容量数，然后按内存容量数，然后按 GO GO 键确认。键确认。设置设置 Pass Word Pass Word 时，将光标对准时，将光标对准“ENTERENTER”，输入输入Pass Word Pass Word A/B/C x x x x x x x A/B/C x x x x x x x,按按GOGO 键确认。键确认。删除删除 Pass Wo
49、rd Pass Word 时，将光标对准时，将光标对准“DELETEDELETE”键入已设置的键入已设置的 Pass WordPass Word，在按，在按 GOGO 键确认键确认 状态流程图进行程序设计时状态流程图进行程序设计时：(1)1)画状态流程图画状态流程图(2)2)在状态流程图上在状态流程图上以以 输入点输入点或其他或其他元元 件件定义状态定义状态转移转移条件条件(3)3)按照机械或工艺提供的按照机械或工艺提供的电气执行电气执行元件元件功功 能能表表 2 2、步进顺序控制系统程序设计、步进顺序控制系统程序设计 图图9-219-21是是一个液压驱动滑台一个液压驱动滑台自动自动工作工作状
50、况状态转移图状况状态转移图示例示例 图图9-229-22是是一个液压驱动的滑台一个液压驱动的滑台双双向向进给的控制进给的控制设计设计流程图流程图举例举例图图9-21 液压滑台自液压滑台自 动工作动工作 状况状态转移图状况状态转移图图图9-22 液压滑台双向进给液压滑台双向进给 控制状态流程图控制状态流程图五、五、PLCPLC主机及其模块的选用主机及其模块的选用选择的基本原则：选择的基本原则：1 1、根据控制量根据控制量(I/OI/O量、量、模拟模拟量量)的数量选择的数量选择 2 2、厂家及型号的选择厂家及型号的选择 3 3、是否可现场在线编程的选择是否可现场在线编程的选择4 4、扩展模块选择扩
