1、西 门 子 S 7-2 0 0 SMART PLC的通信演 讲 者：王 卓 君 PLCPLC控制系统设计控制系统设计10.1 PLC10.1 PLC的系统总体设计的系统总体设计PLCPLC控制系统的总体设计是进行控制系统的总体设计是进行PLCPLC应用设计至关重要的一步。应用设计至关重要的一步。首先应根据被控对象的要求，确定首先应根据被控对象的要求，确定PLCPLC控制系统的类型与控制系统的类型与PLCPLC的机型，然后根据控制的机型，然后根据控制要求编写用户程序，最后进行联机调试。要求编写用户程序，最后进行联机调试。PLCPLC控制系统设计控制系统设计10.1.1 PLC10.1.1 PLC
2、控控制系统的类型制系统的类型单 机 控 制 系 统单 机 控 制 系 统集 中 控 制 系 统集 中 控 制 系 统远 程远 程 I/OI/O 控 制 系 统控 制 系 统分 布 式 控 制 系 统分 布 式 控 制 系 统单 机 控 制 系 统单 机 控 制 系 统单机控制系统由单机控制系统由1 1台台PLCPLC控制控制1 1台设备或台设备或1 1条简易生产线，如图条简易生产线，如图10-110-1所示。单机控制系所示。单机控制系统构成简单，所需要的统构成简单，所需要的I/OI/O点数较少，存储容量小。当选择点数较少，存储容量小。当选择PLCPLC的型号时，无论目前是否有的型号时，无论目前
3、是否有通信联网要求，以及通信联网要求，以及I/OI/O点数是否能满足当下要求，都应选择有通信功能可进行点数是否能满足当下要求，都应选择有通信功能可进行I/OI/O扩展的扩展的PLCPLC，以适应将来系统功能扩展的需求。，以适应将来系统功能扩展的需求。集 中 控 制 系 统集 中 控 制 系 统 集中控制系统由集中控制系统由1 1台台PLCPLC控制多台设备或几条简易生产线，如图控制多台设备或几条简易生产线，如图 10-210-2 所示。这种控制系所示。这种控制系统的特点是多个被控对象的位置比较接近，并且相互之间的动作有一定联系。由于多个被控统的特点是多个被控对象的位置比较接近，并且相互之间的动
4、作有一定联系。由于多个被控对象通过同对象通过同1 1台台PLCPLC控制，所以各 个 被 控 对 象 之 间的数据、状态的变化不需要另设专门的通控制，所以各 个 被 控 对 象 之 间的数据、状态的变化不需要另设专门的通信线路。信线路。集中控制系统的最大缺点是，如果某个被控对象的控制程序需要改变或集中控制系统的最大缺点是，如果某个被控对象的控制程序需要改变或PLCPLC出现故障，出现故障，则整个系统都要停止工作。对于大型的集中控制系统，可以采用冗余系统来克服这个缺点，则整个系统都要停止工作。对于大型的集中控制系统，可以采用冗余系统来克服这个缺点，此时要求此时要求PLCPLC的的I/OI/O点数
5、和存储器容量有较大的余量。点数和存储器容量有较大的余量。远 程远 程 I/OI/O 控 制 系 统控 制 系 统 远程远程I/OI/O控制系统是指控制系统是指I/OI/O模块不是与模块不是与PLCPLC放在一起，而是放在被控对象附近。远程放在一起，而是放在被控对象附近。远程I/OI/O通道与通道与PLCPLC之间通过同轴电缆连接传递信息。同轴电缆的长度要根据系统的需要选用。远程之间通过同轴电缆连接传递信息。同轴电缆的长度要根据系统的需要选用。远程I/OI/O控制系统的构成如图控制系统的构成如图10-310-3所示。其中，使用所示。其中，使用3 3个远程个远程I/OI/O通道通道(A(A、B B
6、、D)D)和和1 1个本地个本地I/OI/O通道通道(C)(C)。布 式 控 制 系 统布 式 控 制 系 统 分 布 式 控 制 系 统 的 特 点 是 多 个 被 控 对 象 分 布 的 区 域 较 大，相 互 之 间 的 距 离 较 远，每 台分 布 式 控 制 系 统 的 特 点 是 多 个 被 控 对 象 分 布 的 区 域 较 大，相 互 之 间 的 距 离 较 远，每 台PLCPLC可以通过数据通信总线与上位机通信，也可以通过通信线与其他可以通过数据通信总线与上位机通信，也可以通过通信线与其他PLCPLC交换信息。分布式交换信息。分布式控制系统的最大优点是：当某个被控对象或控制系
7、统的最大优点是：当某个被控对象或PLCPLC出现故障时，不会影响其他出现故障时，不会影响其他PLCPLC。PLC PLC控制系统的发展非常迅速，在单机控制系统、集中控制系统、分布式控制系统之后，控制系统的发展非常迅速，在单机控制系统、集中控制系统、分布式控制系统之后，又 提 出 了又 提 出 了 P L CP L C 的的 E I CE I C 综 合 化 控 制 系 统，即 将 电 气综 合 化 控 制 系 统，即 将 电 气(E l e c t r i c)(E l e c t r i c)控 制、仪 表控 制、仪 表(Instrumentation)(Instrumentation)控制
8、和计算机控制和计算机(Computer)(Computer)控制集成于一体，形成先进的控制集成于一体，形成先进的EICEIC控制系控制系统。基于这种控制思想，在进行统。基于这种控制思想，在进行PLCPLC控制系统的总体设计时，要考虑如何同这种先进性相适控制系统的总体设计时，要考虑如何同这种先进性相适应，并且有利于系统功能的进一步扩展。应，并且有利于系统功能的进一步扩展。分布式控制系统有多个被控对象，每个被控对象由分布式控制系统有多个被控对象，每个被控对象由1 1台具有通信功能的台具有通信功能的PLCPLC控制，如图控制，如图10-410-4所示。所示。PLCPLC控制系统设计控制系统设计10.
9、1.2 PLC10.1.2 PLC控制系统的设计的基本原则控制系统的设计的基本原则P L CP L C 控 制 系 统 的 设 计 的 基 本 原 则控 制 系 统 的 设 计 的 基 本 原 则 PLC PLC控制系统设计的总体原则是：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产控制系统设计的总体原则是：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，具有运行稳定、安全可靠、经济实用、操作简单、维护方便工艺对电气控制要求的前提下，具有运行稳定、安全可靠、经济实用、操作简单、维护方便等特点。等特点。任何 一 个 电 气 控 制 系 统 所 要 完 成 的 控 制 任 务
10、 都 是 为 了 满 足 被 控 对 象（生 产 控 制 设 备、任何 一 个 电 气 控 制 系 统 所 要 完 成 的 控 制 任 务 都 是 为 了 满 足 被 控 对 象（生 产 控 制 设 备、自动化生产线、生产工艺过程等）的各项性能指标，提高劳动生产率，保证产品质量，减轻自动化生产线、生产工艺过程等）的各项性能指标，提高劳动生产率，保证产品质量，减轻劳动强度和危害程度，提升自动化水平。因此，在设计劳动强度和危害程度，提升自动化水平。因此，在设计PLCPLC控制系统时，应遵循的基本原则控制系统时，应遵循的基本原则如下。如下。P L CP L C 控 制 系 统 的 设 计 的 基 本
11、 原 则控 制 系 统 的 设 计 的 基 本 原 则1 1最大限度地满足被控对象的各项性能指标最大限度地满足被控对象的各项性能指标为明确控制任务和控制系统应有的功能，设计人员在进行设计前应深入现场进行调查研究，为明确控制任务和控制系统应有的功能，设计人员在进行设计前应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订电气方案，以便协同搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订电气方案，以便协同解决在设计过程中出现的各种问题。解决在设计过程中出现的各种问题。2 2确保控制系统的安全可靠确保控制系统的安全可靠电气控制系统的可靠性就是生命线，无
12、法安全、可靠工作的电气控制系统是不能投入生产运电气控制系统的可靠性就是生命线，无法安全、可靠工作的电气控制系统是不能投入生产运行的。尤其是在以提高产品数量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放行的。尤其是在以提高产品数量和质量，保证生产安全为目标的应用场合，必须将可靠性放在首位。在首位。3 3力求控制系统简单力求控制系统简单在能满足控制要求和保证可靠工作的前提下，不失先进性，力求控制系统结构简单。只有结在能满足控制要求和保证可靠工作的前提下，不失先进性，力求控制系统结构简单。只有结构简单的控制系统才具有经济性、实用性的特点，才能做到使用方便和维护容易。构简单的控制系统才具有经济性
13、、实用性的特点，才能做到使用方便和维护容易。4 4留有适当的余量留有适当的余量考虑到生产规模的扩大、生产工艺的改进、控制任务的增加，以及维护方便的需要，要充分考虑到生产规模的扩大、生产工艺的改进、控制任务的增加，以及维护方便的需要，要充分利用利用PLCPLC易于扩展的特点，在选择易于扩展的特点，在选择PLCPLC的容量（包括存储器的容量、机架插槽数、的容量（包括存储器的容量、机架插槽数、I IO O点的点的数量等）时，应留有适当的余量。数量等）时，应留有适当的余量。PLCPLC控制系统设计控制系统设计10.1.3 PLC10.1.3 PLC控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤1 0.1.3 P
14、 L C1 0.1.3 P L C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤1 1明确设计任务和技术条件明确设计任务和技术条件 在进行系统设计之前，设计人员首先应该对被控对象进行深入调查和分析，并且熟悉工在进行系统设计之前，设计人员首先应该对被控对象进行深入调查和分析，并且熟悉工艺流程及设备性能。根据生产中提出来的问题，确定系统所要完成的任务。与此同时，确定艺流程及设备性能。根据生产中提出来的问题，确定系统所要完成的任务。与此同时，确定设计任务书，明确各项设计要求、约束条件及控制方式。设计任务书是整个系统设计的依据。设计任务书，明确各项设计要求、约束条件及控制方式。设计
15、任务书是整个系统设计的依据。1 0.1.3 P L C1 0.1.3 P L C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤2 2选择选择PLCPLC机型机型目前，国内外目前，国内外PLCPLC厂家生产的厂家生产的PLCPLC已达数百个种类，其性能各有优缺点，价格也不尽相同。已达数百个种类，其性能各有优缺点，价格也不尽相同。在设计在设计PLCPLC控制系统时，要选择最适宜的控制系统时，要选择最适宜的PLCPLC机型，一般应考虑下列因素。机型，一般应考虑下列因素。(1)(1)系统的控制目标。系统的控制目标。当设计当设计PLCPLC控制系统时，首要的控制目标是确保控制系统安全
16、、可靠地稳定运行，提高控制系统时，首要的控制目标是确保控制系统安全、可靠地稳定运行，提高生产效率，保证产品质量等。如果要求以极高的可靠性为控制目标，则需要构成生产效率，保证产品质量等。如果要求以极高的可靠性为控制目标，则需要构成PLCPLC冗余控冗余控制系统，这时要从能够完成冗余控制的制系统，这时要从能够完成冗余控制的PLCPLC型号中进行选择。型号中进行选择。(2)PLC (2)PLC的硬件配置。的硬件配置。根据系统的控制目标和控制类型，征求听取生产厂家的意见，再根据被控对象的工艺要求根据系统的控制目标和控制类型，征求听取生产厂家的意见，再根据被控对象的工艺要求及及I/OI/O点数分配考虑具
17、体的配置问题。点数分配考虑具体的配置问题。1 0.1.3 P L C1 0.1.3 P L C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤3 3系统的硬件设计系统的硬件设计 PLC PLC控制系统的硬件设计是指对控制系统的硬件设计是指对PLCPLC外部设备的设计。在硬件设计中，要进行输入设备的外部设备的设计。在硬件设计中，要进行输入设备的选择（如操作按钮、开关及保护装置的输入信号等），执行元件的选择（如接触器的线圈、选择（如操作按钮、开关及保护装置的输入信号等），执行元件的选择（如接触器的线圈、电磁阀的线圈、指示灯等），以及控制台、控制柜的设计和选择，操作面板的设计等。电
18、磁阀的线圈、指示灯等），以及控制台、控制柜的设计和选择，操作面板的设计等。通过对用户输入通过对用户输入/输出设备的分析、分类和整理，进行相应的输出设备的分析、分类和整理，进行相应的I/OI/O地址分配。在地址分配。在I/OI/O设备设备表中，应包含表中，应包含I/OI/O地址、设备代号、设备名称及控制功能，应尽量将相同类型的信号、相同地址、设备代号、设备名称及控制功能，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号地址安排在一起，以便施工和布线，并且依次绘制出电压等级的信号地址安排在一起，以便施工和布线，并且依次绘制出I/OI/O接线图。对于较大接线图。对于较大的控制系统，为便于设计，可根据工艺流
19、程，将所需要的定时器、计数器及内部辅助继电器、的控制系统，为便于设计，可根据工艺流程，将所需要的定时器、计数器及内部辅助继电器、变量寄存器也进行相应的地址分配。变量寄存器也进行相应的地址分配。1 0.1.3 P L C1 0.1.3 P L C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤4 4系统的软件设计系统的软件设计 对于电气设计人员来说，控制系统的软件设计就对于电气设计人员来说，控制系统的软件设计就是 用 梯 形 图 编 写 控 制 程 序，可 采 用 经 验 设 计 或 逻 辑是 用 梯 形 图 编 写 控 制 程 序，可 采 用 经 验 设 计 或 逻 辑设 计
20、。对 于 控 制 规 模 比 较 大 的 系 统，可 根 据 工 艺 流设 计。对 于 控 制 规 模 比 较 大 的 系 统，可 根 据 工 艺 流程 图，将 整 个 流 程 分 解 为 若 干 步，确 定 每 步 的 转 换程 图，将 整 个 流 程 分 解 为 若 干 步，确 定 每 步 的 转 换条 件，配 合 分 支、循 环、跳 转 及 某 些 特 殊 功 能，以条 件，配 合 分 支、循 环、跳 转 及 某 些 特 殊 功 能，以便 很 容 易 地 转 换 为 梯 形 图 设 计。对 于 传 统 继 电 器 控便 很 容 易 地 转 换 为 梯 形 图 设 计。对 于 传 统 继
21、电 器 控制 线 路 的 改 造，根 据 原 系 统 的 控 制 线 路 图，将 某 些制 线 路 的 改 造，根 据 原 系 统 的 控 制 线 路 图，将 某 些桥 式 电 路 按 照 梯 形 图 的 编 程 规 则 进 行 改 造 后 可 直 接桥 式 电 路 按 照 梯 形 图 的 编 程 规 则 进 行 改 造 后 可 直 接转 换 为 梯 形 图。这 种 方 法 设 计 周 期 短，修 改、调 试转 换 为 梯 形 图。这 种 方 法 设 计 周 期 短，修 改、调 试程序简单方便。软件设计可以与现场施工同步进行，程序简单方便。软件设计可以与现场施工同步进行，以缩短设计周期。以缩短
22、设计周期。1 0.1.3 P L C1 0.1.3 P L C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤5 5系统的局部模拟运行系统的局部模拟运行 上述步骤完成后有了一个上述步骤完成后有了一个PLCPLC控制系统的雏形，接着进行模拟调试。在确保硬件工作控制系统的雏形，接着进行模拟调试。在确保硬件工作正常的条件下，再进行软件调试。在调试控制程序时，应本着从上到下、先内后外、先局正常的条件下，再进行软件调试。在调试控制程序时，应本着从上到下、先内后外、先局部后整体的原则，逐句逐段地反复调试。部后整体的原则，逐句逐段地反复调试。1 0.1.3 P L C1 0.1.3 P L
23、 C 控 制 系 统 的控 制 系 统 的设 计 步 骤设 计 步 骤6 6控制系统联机调试控制系统联机调试 这是关键性的一步。应对系统性能进行评价后再做出改进。反复修改，反复调试，直到这是关键性的一步。应对系统性能进行评价后再做出改进。反复修改，反复调试，直到满足要求为止。为了判断系统各部件工作的情况，可以编制一些短小且针对性强的临时调满足要求为止。为了判断系统各部件工作的情况，可以编制一些短小且针对性强的临时调试程序（待调试结束后再删除）。在系统联机调试中，要注意使用灵活的技巧，以便加快试程序（待调试结束后再删除）。在系统联机调试中，要注意使用灵活的技巧，以便加快系统的调试过程。系统的调试
24、过程。PLCPLC控制系统设计控制系统设计10.1.5 10.1.5 经验法与顺序经验法与顺序控制法控制法经 验 法经 验 法顺 序 控 制 法顺 序 控 制 法经 验 法经 验 法 经验法是运用自己或别人的经验进行经验法是运用自己或别人的经验进行PLCPLC程序设计的方法。使用经验法的基础是要掌握程序设计的方法。使用经验法的基础是要掌握常用的控制程序段，如自锁、互锁等，当需要某些环节的时候，用相应的程序去实现。在常用的控制程序段，如自锁、互锁等，当需要某些环节的时候，用相应的程序去实现。在本章中，很多程序的编写都是用经验法完成的。本章中，很多程序的编写都是用经验法完成的。另外，在多数的工程设
25、计前，先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己另外，在多数的工程设计前，先选择与自己工艺要求相近的程序，把这些程序看成是自己的经验。结合工程实际，对经验程序进行修改，使之适合自己的工程要求。的经验。结合工程实际，对经验程序进行修改，使之适合自己的工程要求。顺 序 控 制 法顺 序 控 制 法 顺序控制法是在指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成顺序控制法是在指令的配合下设计复杂的控制程序。一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。从整体角度若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一
26、步。从整体角度去看，一个复杂系统的控制过程是由若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在去看，一个复杂系统的控制过程是由若干个步组成的。系统控制的任务实际上可以认为在不同条件下去完成对各个步的控制。顺序控制是一种编程思想。在编程时，也可以用一般不同条件下去完成对各个步的控制。顺序控制是一种编程思想。在编程时，也可以用一般的逻辑指令实现顺序控制。西门子的逻辑指令实现顺序控制。西门子PLCPLC中提供了专门的步进顺序控制指令，可以利用该指令中提供了专门的步进顺序控制指令，可以利用该指令方便地编写控制程序。方便地编写控制程序。PLC PLC的系统设计的系统设计10.2.1 10.2.1 三级皮带
27、运输三级皮带运输控制控制控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析硬 件 配 置硬 件 配 置程 序 设 计程 序 设 计控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析 三级皮带运输机分别由三级皮带运输机分别由MlMl、M2M2、M3M3三台三相异步电动机拖动，启动时要求先打开料斗三台三相异步电动机拖动，启动时要求先打开料斗汽缸和电动机汽缸和电动机M1M1，以，以5s5s的时间间隔，按的时间间隔，按M1M1、M2M2、M3M3的顺序启动；停止时要求先关闭料斗汽的顺序启动；停止时要求先关闭料斗汽缸，以缸，以10s10s的时间间隔，按的时间间隔，按Ml.M2Ml.M2、M3M3的顺序停止。三级皮带
28、运输机的工作示意图如图的顺序停止。三级皮带运输机的工作示意图如图硬 件 配 置硬 件 配 置（1 1）选择）选择PLCPLC是西门子公司是西门子公司S7-200 SMART S7-200 SMART 系系CPUSR30CPUSR30（2 2）确定外围）确定外围I/OI/O设备设备1)1)输入设备：输入设备：3 3个按钮分别为启动按钮个按钮分别为启动按钮SB1SB1、停止按钮、停止按钮SB2SB2和急停按钮和急停按钮SB3;3SB3;3个热继电器。个热继电器。2)2)输出设备：输出设备：3 3个接触器分别控制个接触器分别控制3 3级皮带的电动机，一个汽缸控制料斗开关。级皮带的电动机，一个汽缸控制
29、料斗开关。（3 3）分配）分配I/OI/O地址地址硬 件 配 置硬 件 配 置(4).PLC(4).PLC的硬件连接图的硬件连接图三级皮带运输机的主电路如图三级皮带运输机的主电路如图根 据 外 围根 据 外 围 I/OI/O 设 备 确 定设 备 确 定 P L CP L C 外 部 接 线 图，如 图外 部 接 线 图，如 图1 0-81 0-8 所 示。本 系 统 的 工 作 电 源 采 用所 示。本 系 统 的 工 作 电 源 采 用 D C 2 4 VD C 2 4 V 输输入入/输出的形式。输出的形式。程 序 设 计程 序 设 计分析控制要求：根据分析控制要求：根据3 3台电动机启动
30、与停止的顺序可知，实际上按下台电动机启动与停止的顺序可知，实际上按下IO.OIO.O启动启动MlMl至至M3M3为顺序为顺序启动过程，按下启动过程，按下IO.1IO.1停止从停止从MlMl至至M3M3停止为顺序停止过程，间隔时间由定时器产生的脉冲信停止为顺序停止过程，间隔时间由定时器产生的脉冲信号来实现操作，无特殊要求优先选用号来实现操作，无特殊要求优先选用100ms100ms时基的定时器。初步确定分两大块完成，一是顺时基的定时器。初步确定分两大块完成，一是顺序启动，二是顺序停止。两块中又可以按照需要分成几步来完成。电动机正常时热过载继电序启动，二是顺序停止。两块中又可以按照需要分成几步来完成
31、。电动机正常时热过载继电器不动作，当电动机过载或烧坏时，热过载继电器动作，常闭断开，通常这种器不动作，当电动机过载或烧坏时，热过载继电器动作，常闭断开，通常这种3 3台电动机协台电动机协调工作的场合有任何一台发生故障都必须全部停止。调工作的场合有任何一台发生故障都必须全部停止。程 序 设 计程 序 设 计编写程序的步骤：编写程序的步骤：（1 1）先编写手动部分（调试程序所用到的程序）先编写手动部分（调试程序所用到的程序）o o（2 2）编 写 自 动 程 序，以 满 足 基 本 控 制 要 求 为 目 的，）编 写 自 动 程 序，以 满 足 基 本 控 制 要 求 为 目 的，适当将复杂程序
32、进 行 分 步，逐 步 完 成 程 序 编 写，简 化适当将复杂程序进 行 分 步，逐 步 完 成 程 序 编 写，简 化程序，思路清晰。程序，思路清晰。（3 3）最 后 增 加 辅 助 程 序（热 继 保 护、急 停 和 故 障 报）最 后 增 加 辅 助 程 序（热 继 保 护、急 停 和 故 障 报警等）。三级皮带运输机程序如图警等）。三级皮带运输机程序如图 PLC PLC的系统设计的系统设计10.2.2 10.2.2 行车呼叫控制行车呼叫控制控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析硬 件 配 置硬 件 配 置程 序 设 计程 序 设 计控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析
33、图图10-1010-10所示为行车呼车系统示意图。一部电动运输车提供所示为行车呼车系统示意图。一部电动运输车提供8 8个工位使用。系统共有个工位使用。系统共有1212个按钮。图中，个按钮。图中，SB 1SB 1SB8SB8为每一工位的呼车按钮。为每一工位的呼车按钮。SB9 SB9、SB10SB10为电动小车点动左行，为电动小车点动左行，点 动右行 按 钮。点 动右行 按 钮。S B 1 1S B 1 1、S B 1 2S B 1 2为 起 动 和 停 止 按 钮。系统上电后，可 以 按 下 这 两 个 按 钮 调 整为 起 动 和 停 止 按 钮。系统上电后，可 以 按 下 这 两 个 按 钮
34、 调 整小车位置，使小车停于工位位置。小车位置，使小车停于工位位置。SQ1SQ1SQ8SQ8为每一工位信号。为每一工位信号。正常工作流程：小车在某一工位，若无呼车信号，除本工位指示灯不亮外，其余指示灯正常工作流程：小车在某一工位，若无呼车信号，除本工位指示灯不亮外，其余指示灯亮，表示允许呼车。当某工位呼车按钮按下，各工位指示灯全部熄灭，行车运动至该车位，运亮，表示允许呼车。当某工位呼车按钮按下，各工位指示灯全部熄灭，行车运动至该车位，运动期间呼车按钮失效。呼车工位号大于停车位时，小车右行，反之则左行。当小车停在某一工动期间呼车按钮失效。呼车工位号大于停车位时，小车右行，反之则左行。当小车停在某
35、一工位后，停车时间为位后，停车时间为30s30s，以便处理该工位工作流程。在此段时间内，其他呼车信号无效。从安，以便处理该工位工作流程。在此段时间内，其他呼车信号无效。从安全角度考虑，停电来电后，小车不允许运行。全角度考虑，停电来电后，小车不允许运行。硬 件 配 置硬 件 配 置（1 1）选 择）选 择 P L CP L C 是 西 门 子 公 司是 西 门 子 公 司 S 7-2 0 0 S M A R T S 7-2 0 0 S M A R T 系系CPUSR60CPUSR60（2 2）确定外围）确定外围I/OI/O设备设备 1)1)输入设备：输入设备：8 8个位置呼叫按钮个位置呼叫按钮S
36、B 1SB 1SB8SB8、一 个 启 动 按 钮一 个 启 动 按 钮 S B 1 1S B 1 1、一 个 停 止 按 钮、一 个 停 止 按 钮 S B 1 2S B 1 2、两、两个 正 反 点 动 按 钮个 正 反 点 动 按 钮 S B 9S B 9 和和 S B 1 0S B 1 0、8 8 个 位 置 开 关个 位 置 开 关SQ1SQ1SQ8SQ8。2)2)输出设备：输出设备：2 2个继电器控制电机正反转，一个继电器控制电机正反转，一个指示灯。个指示灯。（3 3）分配）分配I/OI/O地址地址硬 件 配 置硬 件 配 置(4).PLC(4).PLC的硬件连接图的硬件连接图行车
37、呼叫系统行车呼叫系统PLCPLC硬件连接图如硬件连接图如10-1110-11所示。所示。程 序 设 计程 序 设 计系统的主程序如图系统的主程序如图10-1210-12所示，子程序如图所示，子程序如图程 序 设 计程 序 设 计系 统 的 主 程 序 如 图系 统 的 主 程 序 如 图 1 0-1 21 0-1 2 所 示，所 示，子程序如图子程序如图 PLC PLC的系统设计的系统设计10.2.3 10.2.3 步进电机正反转控制步进电机正反转控制控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析 用步进驱动器及步进电动机编制用步进驱动器及步进电动机编制PLCPLC程序，根据题意要求画出电路图并
38、连调试，完成以下功能。程序，根据题意要求画出电路图并连调试，完成以下功能。1)1)根据提供的步进驱动器，设定细分步，并计算步进电动机转速与根据提供的步进驱动器，设定细分步，并计算步进电动机转速与PLCPLC给定脉冲之间的对应关系给定脉冲之间的对应关系2)2)根据步进驱动器控制回路端子、电动机线圈端子等画出根据步进驱动器控制回路端子、电动机线圈端子等画出PLCPLC控制步进电动机运行的电路图。控制步进电动机运行的电路图。3)3)步进电动机的运行过程：正转步进电动机的运行过程：正转3 3圈，再反转圈，再反转3 3圈，如此往复圈，如此往复3 3次。次。4)4)设置正向起动按钮、停止按钮。设置正向起动
39、按钮、停止按钮。硬 件 配 置硬 件 配 置（1 1）选择）选择PLCPLC是西门子公司是西门子公司S7-200 SMART S7-200 SMART 系系CPUST40CPUST40（2 2）确定外围）确定外围I/OI/O设备设备 1)1)输入设备：一个启动按钮、一个停止按钮。输入设备：一个启动按钮、一个停止按钮。2)2)输出设备：输出设备：一台步进电机驱动器。一台步进电机驱动器。（3 3）分配）分配I/OI/O地址地址硬 件 配 置硬 件 配 置(4).PLC(4).PLC的硬件连接图的硬件连接图步进电机正反转控制步进电机正反转控制PLCPLC硬件连接图如硬件连接图如10-1410-14所
40、示。所示。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态高速输出有高速输出有PWMPWM模式和运动轴模式，对于较复杂的运动控制显然用运动轴模式控制更加便利。以下模式和运动轴模式，对于较复杂的运动控制显然用运动轴模式控制更加便利。以下将具体介绍这种方法。将具体介绍这种方法。(1)(1)激活激活“运动控制向导运动控制向导打开打开STEP 7STEP 7软件，在主菜单软件，在主菜单“工具工具”中单击中单击“运动运动”按钮，弹出装置选择界面，按钮，弹出装置选择界面，运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(2)(2)选择需要配置的轴选择需要配置的轴 C P U S T 4 0 C P U S T 4 0 系 列系
41、列 P L CP L C 内 部 有 三 个 轴 可 以 配 置，本 例 选 择内 部 有 三 个 轴 可 以 配 置，本 例 选 择“轴轴 O”O”即 可，如 图即 可，如 图 1 0-1 61 0-1 6 所 示，再 单 击所 示，再 单 击“下一步下一步”按钮。按钮。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(3)(3)为所选择的轴命名为所选择的轴命名 为所选择的轴命名，本例为默认的为所选择的轴命名，本例为默认的“轴轴O”O”，再单击，再单击“下一步下一步”按钮，如图按钮，如图10-1710-17所示。所示。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(4)(4)输入系统的测量系统输入系统的测量系统在
42、在“选择测量系统选择测量系统选项选择选项选择“工程单位工程单位”。由于步进电动机的步距角为。由于步进电动机的步距角为1.801.80，电动机转一圈，电动机转一圈需要需要200200个脉冲，所以个脉冲，所以“电机一次旋转所需的脉冲电机一次旋转所需的脉冲”为为“200”“200”；“测量的基本单位测量的基本单位”设为设为“mm”“mm”；“电机一次旋转产生多少电机一次旋转产生多少mmmm，运动，运动”为为“10.0000“10.0000；这些参数与实际一的机械结构有关，再单；这些参数与实际一的机械结构有关，再单击击“下一步下一步”按钮，如图按钮，如图10-1810-18所示。所示。运 动 轴 组
43、态运 动 轴 组 态(5)(5)设置脉冲方向输出设置脉冲方向输出 设置有几路脉冲输出，其中有单相（设置有几路脉冲输出，其中有单相（1 1个输出）、双向（个输出）、双向（2 2个输出）和正交（个输出）和正交（2 2 个输出）三个个输出）三个选项，本例选择选项，本例选择“单相（单相（1 1个输出）个输出）”；再单击；再单击“下一步下一步”按钮，如图按钮，如图10-1910-19所示。所示。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(6)(6)分配输入点本例中并不用到分配输入点本例中并不用到LMT+LMT+（正限位输入点）、（正限位输入点）、LMT-LMT-（负限位输入点）、（负限位输入点）、RPSRPS
44、（参考点（参考点输入点）和输入点）和ZPZP（零脉冲输入点），所以可以不设置。直接选中（零脉冲输入点），所以可以不设置。直接选中“STP“STP（停止输入点），选择（停止输入点），选择“启启用用”，停止输入点为，停止输入点为“IO.1”“IO.1”，指定相应输入点有效时的响应方式为，指定相应输入点有效时的响应方式为“减速停止减速停止”，指定输入信，指定输入信号有效电平为号有效电平为“高高”电平有效。再单击电平有效。再单击“下一步下一步”按钮，如图按钮，如图10-2010-20所示。所示。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(7)(7)指定电机速度指定电机速度MAX_ SPEEDMAX_ SPE
45、ED：定义电机运动的最大速度。：定义电机运动的最大速度。SS_SPEEDSS_SPEED：根据定义的最大速度，在运动曲线中可以指定的最小速度。如果：根据定义的最大速度，在运动曲线中可以指定的最小速度。如果SS_ SPEEDSS_ SPEED数值过高，数值过高，电动机可能在起动时失步，并且在尝试停止时，负载可能使电动机不能立即停止而多行走一段。电动机可能在起动时失步，并且在尝试停止时，负载可能使电动机不能立即停止而多行走一段。停止速度也为停止速度也为SS_SPEEDSS_SPEED。设置如图设置如图10-2110-21所示，在所示，在“1”“1”、“2”“2”和和“3”“3”处输入最大速度、最小
46、速度、起动和停止速度，再处输入最大速度、最小速度、起动和停止速度，再单击单击“下一步下一步”按钮。按钮。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(8)(8)设置加速和减速时间设置加速和减速时间A C C E L _ T I I EA C C E L _ T I I E（加 速 时 间）：电 动 机 从（加 速 时 间）：电 动 机 从 S S _ S P E E DS S _ S P E E D 加 速 至加 速 至 M A X _ S P E E DM A X _ S P E E D 所 需 要 的 时 间，默 认 值所 需 要 的 时 间，默 认 值=1000 ms(ls)=1000 ms(l
47、s)，本例选默认值，如图，本例选默认值，如图10-2210-22所示的所示的“1”“1”处。处。D E C E L _ T I M ED E C E L _ T I M E（减 速 时 间）：电 动 机 从（减 速 时 间）：电 动 机 从 M A X _ S P E E DM A X _ S P E E D 减 速 至减 速 至 S S _ S P E E DS S _ S P E E D 所 需 要 的 时 间，默 认 值所 需 要 的 时 间，默 认 值=1000ms(ls)=1000ms(ls)，本例选默认值，如图，本例选默认值，如图10-2210-22所示的所示的“2”“2”处，再单
48、击处，再单击“下一步下一步”按钮。按钮。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(9)(9)为配置分配存储区为配置分配存储区指令向导在指令向导在V V内存中以受保护的数据块页形式生成子程序，在编写程序时不能使用内存中以受保护的数据块页形式生成子程序，在编写程序时不能使用PTOPTO向导已经使向导已经使用的地址，此地址段可以系统推荐，也可以人为分配，人为分配的好处可以避开读者习惯使用的用的地址，此地址段可以系统推荐，也可以人为分配，人为分配的好处可以避开读者习惯使用的地 址 段。为 配 置 分 配 存 储 区 的地 址 段。为 配 置 分 配 存 储 区 的 V V 内 存 地 址 如 图内 存 地
49、 址 如 图 1 0-2 31 0-2 3 所 示，本 例 设 置 为所 示，本 例 设 置 为“V B O “V B O V B 9 2 V B 9 2 ，再 单 击，再 单 击“下一步下一步”按钮。按钮。运 动 轴 组 态运 动 轴 组 态(10)(10)完成组态完成组态 单击单击“下一步下一步”按钮，如图按钮，如图10-2410-24所示。弹出如图所示。弹出如图10-2510-25所示的界面，单击所示的界面，单击“生成生成”按钮，完成组态。按钮，完成组态。编 写 程 序编 写 程 序 系统的程序如图系统的程序如图 PLC PLC的系统设计的系统设计10.2.4 10.2.4 刨床的刨床的
50、PLCPLC控制控制（1 1）选择）选择PLCPLC是西门子公司是西门子公司S7-200 SMART S7-200 SMART 系系CPUSR20CPUSR20（2 2）确定外围）确定外围I/OI/O设备设备 1)1)输入设备：一个启动按钮、一个停止按钮和一个急停按钮。输入设备：一个启动按钮、一个停止按钮和一个急停按钮。2)2)输出设备：一台继电器、输出设备：一台继电器、一台变频器。一台变频器。（3 3）分配）分配I/OI/O地址地址控 制 任 务 分 析控 制 任 务 分 析硬 件 配 置硬 件 配 置己知某刨床的控制系统主要由己知某刨床的控制系统主要由PLCPLC和变频器组成，和变频器组成
