7.3 PLC控制系统的设计

M2
Y1亮，5秒
M3
Y2亮，5秒
返回M1
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电气控制技术
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7.3.1 PLC控制系统
设计的内容与步骤
由于PLC所有的控制功能都是以程序的形式来
体现的，因此PLC应用设计的大量工作将用在程序
A B
A阀 01000 B阀 01001

选CPM1A
10点
PLC就够用了。 （2）PLC的连接
CPM1A SB1 S1 S2 S3 SB2
00000 00001 00002 00003 00004 COM 01000 01001 01002 01003
COM
~
S1 00001 S2 00002 S3 00003
按下X0，Y0亮，
按下X1，Y1亮， X0与X1同时按下，Y0、Y1都亮，
X2按下，Y0、Y1都灭。
分析可知有四步，但要加 一个初始状态。
M3
Y0、Y1都亮 X2=1
M4
Y0、Y1都灭
举例2：
M8002 M0Baidu Nhomakorabea
上电
按下X0，Y0亮；
X0=1
M1 Y0亮，5秒 T0=1
5s后Y1亮；
5s后Y2亮， 5s后电路复原。 M3
状态检测 起动
TIM001 20001 01000 00002 00001 20001 00001 TIM000 01002 01001
A阀开 自动循环 B阀开
01003
电机开
TIM 000 #0600 01002
00003
TIM000 01002 END
TIM001
C阀开
TIM 001 #0020
只要用秒脉冲与计数器结合。一个行程开关往往可
以有很多信息，只要再加上计数器。采用PLC还可
减少电线电缆的使用等。 （4）节约输入输出口 在不降低系统可靠性的前提下；减少PLC的输 入、输出点数有降低PLC容量、节约资源的实际意
义。
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（5）编程方法的多样性 程序的设计方法除了电气控制线路的经验设计法
可构成包括逻辑控制、过程控制、数据采集和控制
的综合自动控制系统。目前PLC已成为工业控制的
标准设备，它的应用面几乎覆盖了整个工业企业。
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顺序控制设计法思路
系统工艺过程
顺序功能图
梯形图
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（二）顺控设计基本步骤： 步的划分 步是根据PLC输出量的状态划分。 转换条件的确定 转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。 顺序功能图的绘制（关键一步） 根据以上分析画出描述系统工作过程的 顺序功能图。 梯形图的绘制 采用某种编程方式设计出梯形图。
和逻辑设计法外，还有利用先进的SFC语言编程的方
法，可大大提高工作效率。另外，这种方法也为调试、
试运行带来许多难以言传的方便。从以下的各应用实
例中，可体会到以上设计思想。
7.2.2 PLC在阀门控制系统中的应用
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图为A、B两种液体混 合装置。
A B
A阀 S1 S2 S3
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7.2.3 PLC的功能与应用
由于PLC是由取代继电器开始生产、发展的，
于是许多人习惯于把PLC看做是继电器、定时器、
计数器的集合，把PLC的作用局限地等同于继电器
控制系统、顺控器等。其实，PLC就是工业控制计
算机，PLC系统具有一切计算机控制系统的功能，
尤其是大型的PLC系统就是当代最先进的计算机控
便维修。我们提倡的是便于在梯形图中发现问题。
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（2）要充分利用好PLC的功能 PLC的编程并非继电-接触器控制电路的翻版。 PLC是用计算机方式来解决逻辑运算关系的。例如， 它有大量的定时器、计数电路、秒脉冲等功能，这些
功能在继电-接触器电路中是很难实现的，关键问题
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步与动作
步——将系统的一个工作周期，按输出量 的状态变化，划分为若干个顺序相连的阶段， 每个阶段叫做步。 “步”—用编程元件（如辅助存储器M和状 态继电器S）表示。 与系统的初始状态对应的步叫“初始步”， 用双线方框表示。 当正系统处于某一步说在的阶段时，该步 处于活动状态，称该步处于“活动步”。 步处于活动状态时，相应的动作被执行； 处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停 止执行。
7.2 梯形图程序设计的规则及方法
7.2.1 梯形图基本编程原则
1. 梯形图是按照自上而下，从左到右的顺序排列。
2. 线圈不能直接与左侧母线连接。 3. 除有跳转指令外，一般统一编号的线圈在梯形图 中只能出现一次。
4. 对并联的逻辑行，串联触头多的支路应排在上面。 5. 不允许在两行之间垂直连接触点。 6. 在梯形图种不出现输入继电器的线圈。
7. 两个或两个以上的线圈或指令可以并联输出。
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7.2.2 梯形图基本设计方法
1.梯形图经验设计法（也叫试凑法）：这种编程方 法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些 典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题， 将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典 型电路或修改的典型电路拼凑梯形图。 ► 注：这种方法一般只适合于比较简单的或与某些 典型系统类似的控制系统的设计。 例如，电动机启动、停止控制电路
M
B阀
A、B、C—电磁阀
S1，S2，S3— 液 位 传 感器，被溶液淹没时为ON 初始状态：阀门全关 闭，M停，混液罐空。
C阀
SB1↓
A ↓
S2↓
A↑ B↓ S1↓
B↑ M ↓
延时 S3 ↑ C ↓ 延时 ……C↑ 60s 2s 电气控制技术
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（1）I/O分配及PLC选型
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转换条件的确定
转换条件是使系统从当前步进入下 一步的条件。常见的转换条件有按钮、 行程开关、定时器和计数器的触点的 动作（通/断）等。
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步与步之间实现转换条件
步与步之间实现转换应同时具备两个条件：
►· 前级步必须是活动步。
►· 对应的转换条件成立。
设计上， PLC控制系统设计的一般步骤如图所示。
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在这里需要注意几个关键性的问题: （1）新型控制器带来新的设计理念 继电-接触器控制系统设计中遵循的一条基本规则 是“最简单的线路是最可靠的”，设计人员必须尽一 切可能减少电气元件和触点数量而努力。 这在PLC中没有实际意义了。我们必须更新一个 概念，即编梯形图首先要求的是程序的可读性，以方
M
C阀 01002
YVA YVB YVC KM
01003
起动按钮 SB1 00000
停止按钮 SB2 00004
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（3）程序设计
00000 00003 01000 01001 01002 00000 20001 20000 20001 00002 01000 DIFU 20000 20001 00004
M2
Y1亮，5秒
T1=1 Y2亮，5秒 T2=1
举例3： 按下X0，Y0亮； 5s后Y1亮； 5s后Y2亮， 5s后循环。
M8002
M8002 M0
M0 X0=1
M1 Y0亮，5秒 T0=1 M2 Y1亮，5秒 T1=1 M3 Y2亮，5秒 T2=1 T2=1 T1=1 T0=1
X0=1
M1 Y0亮，5秒
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3.顺序功能图的绘制
顺序功能图主要有以下几种结构: 单序列结构 选择序列结构 并行序列结构
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3.顺序功能图的绘制
3 d
5 4 e 5 单序列
d e f
6
9
11
m 11
n
5
p
6
9
选择序列
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举例1： 上电
M0
M8002 初始步 X0=1 M1 Y0亮 X1=1 M2 Y1亮 X0=1&X1=1
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顺序功能图
是一种通用的技术语言。主要由步、有 向连线、转换、转换条件和动作（命令）组 每一步所 成。 有向线段
转换 完成的工 作
步
动作或命令 转换条件
使系统由前 级步进入下 一步的信号 称为转换条 件
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步的划分
步是根据PLC输出量的状态划分的，只要 系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的 步进入新的步。在每一步内PLC各输出量状态 均保持不变，但是相邻两步输出量总的状态是 不同的。
是在编程中，怎样想办法巧妙地应用PLC这些新的功
能。观察一个设计是否好，有一个最简单的方法就是
看这个设计中采用了多少个功能块，这些功能块是怎
样用的。
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（3）采用了PLC之后，减少了外部电器的使用 譬如，有了秒脉冲，那么一个信号灯只代表一
个信息已过时了，一个信号灯可以代替很多信息，
制系统。
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PLC制造商开发了品种繁多的特殊用途的I/O模 块，包括模拟量输入输出模块、运动控制模块、数
据处理与控制模块、通信模块等，有的是带有微处
理器的智能I/O模块，使可编程控制器进入了包括过
程控制、位置控制等场合的所有控制领域。随着可
编程控制器网络功能的发展，仅用可编程控制器就
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2.梯形图的顺序控制设计法
（一）定义：
顺序控制：就是按照生产工艺预先规定的顺序， 在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的 顺序，使生产过程中各个执行机构自动而有序地进 行工作。 顺序控制设计法：根据系统的工艺过程，画出顺 序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。