第六章PLC应用系统设计
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PLC_基础与应用课件
2020/4/6
第一节 概述
1. GM10条 2. PLC的产生 3. PLC定义 4. PLC的组成 5. PLC的一般特点 6. PLC的发展趋势 7. OMRON-PLC简介
2020/4/6
1. GM10条
① 编程简单，可在现场修改程序； ② 维护方便，最好是插件式； ③ 可靠性高于继电器控制柜； ④ 体积小于继电器控制柜； ⑤ 可将数据直接送入管理计算机； ⑥ 在成本上可与继电器控制柜竞争； ⑦ 输入可以是交流115V； ⑧ 输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等； ⑨ 在扩展时，原系统只需很小变更； ⑩ 用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。
★ 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储 器采用EPROM ；
★ 第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处 理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、 CMOSRAM等 ；
★ 第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位微处理芯片 的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ；
2020/4/6
2. PLC的产生
❖ 1968年，美国通用汽车公司(GM)要求制造商为其装配线提供一种新型的通 用程序控制器
❖ 美国数字设备公司(DEC)经过一年多的努力，研制出第—台这种控制器 ★ 第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中
小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；
2020/4/6
1.什么是PLC？
全名：Programmable Logic Controller 中文名称：可编程序控制器 名称的演变：PLC→PC→PLC 易混名称：PC——Personal Computer
第一节 概述
1. GM10条 2. PLC的产生 3. PLC定义 4. PLC的组成 5. PLC的一般特点 6. PLC的发展趋势 7. OMRON-PLC简介
2020/4/6
1. GM10条
① 编程简单，可在现场修改程序； ② 维护方便，最好是插件式； ③ 可靠性高于继电器控制柜； ④ 体积小于继电器控制柜； ⑤ 可将数据直接送入管理计算机； ⑥ 在成本上可与继电器控制柜竞争； ⑦ 输入可以是交流115V； ⑧ 输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等； ⑨ 在扩展时，原系统只需很小变更； ⑩ 用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。
★ 第二代：70年代初期到70年代末期。其特点是：CPU采用微处理器，存储 器采用EPROM ；
★ 第三代：70年代末期到80年代中期。其特点是：CPU采用8位和16位微处 理器，有些还采用多微处理器结构，存储器采用EPROM、EAROM、 CMOSRAM等 ；
★ 第四代：80年代中期到90年代中期。PLC全面使用8位、16位微处理芯片 的位片式芯片，处理速度也达到1us/步 ；
2020/4/6
2. PLC的产生
❖ 1968年，美国通用汽车公司(GM)要求制造商为其装配线提供一种新型的通 用程序控制器
❖ 美国数字设备公司(DEC)经过一年多的努力，研制出第—台这种控制器 ★ 第一代：从第一台可编程控制器诞生到70年代初期。其特点是：CPU由中
小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器；
2020/4/6
1.什么是PLC？
全名：Programmable Logic Controller 中文名称：可编程序控制器 名称的演变：PLC→PC→PLC 易混名称：PC——Personal Computer
第6章 S7-300PLC指令系统及编程(1)
1、“与嵌套”指令
“与嵌套”指令用于电路块串联的编程。其指令格式如下： A（ ——与嵌套开始指令 ）——与嵌套结束指令
图6-6
2、“或嵌套”指令 “或嵌套”指令用于电路块并联的编程。其指令格式如下： O（ ——或嵌套开始指令 ）——或嵌套结束指令
图6-7
3、说明：先与后或（即电路元件先串后并）可不用嵌套指令中的 括号，如图6-8所示。
3.二分频器程序编写
图6-18 抢答器程序
二分频器是一种具有一个输入端和一个输出端的功能单元，输出频
率为输入频率的一半。实现二分频的方法有很多种，下面介绍其中
两种：
（1）利用“与”“或”指令实现二分频程序。 设输入为I1.0,输出为Q4.0,根据二分频要求I1.0接通2次,Q4.0只接
通1次。其波形如图6-19所示。
②复位/置位的LAD指令只能放在逻辑串的最右端，不能放在逻辑 串的中间，它们也属于输出指令。
③置位指令具有保持功能，即使指定位地址的“位”一直为1，直 到复位指令把它清零。
图6-11说明了复位/置位指令的用法。
图6-11
图6-11的程序中，只要I1.0一闭合,不论I1.0闭合后又断开,Q4.0 一直保持通电状态（1态,直到I2.0闭合且不论闭合后又断开，Q4.0 才断电（0态）。其功能同电动机的起停保控制电路类似。
验灯程序的编写很简单。在
PLC中用1个输入点如I3.7，其外 部连接一个常开按钮。由于I3.7 的内部触点是无数的，控制指示 灯输出点的梯形图上均并联1个 I3.7常开触点，当它闭合时指示 灯均亮，以查验灯的好坏。
2.利用触发器编写第一信号记录程序
图6-17 验灯程序
在工业现场一旦有故障发生可能随之带来多个故障，如果能找出
“与嵌套”指令用于电路块串联的编程。其指令格式如下： A（ ——与嵌套开始指令 ）——与嵌套结束指令
图6-6
2、“或嵌套”指令 “或嵌套”指令用于电路块并联的编程。其指令格式如下： O（ ——或嵌套开始指令 ）——或嵌套结束指令
图6-7
3、说明：先与后或（即电路元件先串后并）可不用嵌套指令中的 括号，如图6-8所示。
3.二分频器程序编写
图6-18 抢答器程序
二分频器是一种具有一个输入端和一个输出端的功能单元，输出频
率为输入频率的一半。实现二分频的方法有很多种，下面介绍其中
两种：
（1）利用“与”“或”指令实现二分频程序。 设输入为I1.0,输出为Q4.0,根据二分频要求I1.0接通2次,Q4.0只接
通1次。其波形如图6-19所示。
②复位/置位的LAD指令只能放在逻辑串的最右端，不能放在逻辑 串的中间，它们也属于输出指令。
③置位指令具有保持功能，即使指定位地址的“位”一直为1，直 到复位指令把它清零。
图6-11说明了复位/置位指令的用法。
图6-11
图6-11的程序中，只要I1.0一闭合,不论I1.0闭合后又断开,Q4.0 一直保持通电状态（1态,直到I2.0闭合且不论闭合后又断开，Q4.0 才断电（0态）。其功能同电动机的起停保控制电路类似。
验灯程序的编写很简单。在
PLC中用1个输入点如I3.7，其外 部连接一个常开按钮。由于I3.7 的内部触点是无数的，控制指示 灯输出点的梯形图上均并联1个 I3.7常开触点，当它闭合时指示 灯均亮，以查验灯的好坏。
2.利用触发器编写第一信号记录程序
图6-17 验灯程序
在工业现场一旦有故障发生可能随之带来多个故障，如果能找出
第六章 PLC控制程序的设计
（2）使所有由有向线段与相应转换符号相连的 前级步都变成不活动步。
3．设计顺序功能图时应该注意的问题 （1）两个步之间必须有转换条件。如果没有， 则应该将这两步合为一步处理。
（2）两个转换不能直接相连，必须用一个步将 它们分隔开。
（3）从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初 始步。
（4）顺序功能图应该是一个或两个由方框和有 向线段组成的闭环，也就是说在顺序功能图中不能
4．动作（或命令） 可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系 统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作” （action）。对于施控系统，在某一步则要向被控系 统发出某些“命令”（command）。
为了叙述方便，将命令或动作统称为动作，它 实质是指步对应的工作内容。动作用矩形框或中括 号上方的文字或符号表示，该中括号与相应的步的 矩形框通过短线相连。
有“到此为止”的死胡同。
（5）要想能够正确地按顺序运行顺序功能图程 序，必须用适当的方式将初始步置为活动步。一般
用特殊存储器SM0.1的动合触点作为转换条件，将初 始步置为活动步。
（6）在个人计算机上使用支持SFC的编程软件 进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指
令表。
三、顺序功能图设计法与经验设计法的比较
10．电动机“顺序启动，逆序停车”控制系统设计
（1）控制要求 现有三台电动机M1、M2、M3，要求启动顺序 为：先启动M1，经过8s后启动M2，再经过9s后启动 M3；停车时要求：先停M3，经过9s后再停M2，再 经8s后停M1。
（2）分析控制过程 根据上述控制要求的描述，本程序需要设置四 个定时器，此处选用T50～T53。 T50计时起点为启动信ห้องสมุดไป่ตู้I0.0 T52计时起点为停止信号I0.1。 T53计时时间到后，复位两个辅助继电器，辅助 继电器的OFF会使T50～T53的位为OFF，致使 Q0.0～Q0.2全部OFF。
3．设计顺序功能图时应该注意的问题 （1）两个步之间必须有转换条件。如果没有， 则应该将这两步合为一步处理。
（2）两个转换不能直接相连，必须用一个步将 它们分隔开。
（3）从生产实际考虑，顺序功能图必须设置初 始步。
（4）顺序功能图应该是一个或两个由方框和有 向线段组成的闭环，也就是说在顺序功能图中不能
4．动作（或命令） 可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系 统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作” （action）。对于施控系统，在某一步则要向被控系 统发出某些“命令”（command）。
为了叙述方便，将命令或动作统称为动作，它 实质是指步对应的工作内容。动作用矩形框或中括 号上方的文字或符号表示，该中括号与相应的步的 矩形框通过短线相连。
有“到此为止”的死胡同。
（5）要想能够正确地按顺序运行顺序功能图程 序，必须用适当的方式将初始步置为活动步。一般
用特殊存储器SM0.1的动合触点作为转换条件，将初 始步置为活动步。
（6）在个人计算机上使用支持SFC的编程软件 进行编程时，顺序功能图可以自动生成梯形图或指
令表。
三、顺序功能图设计法与经验设计法的比较
10．电动机“顺序启动，逆序停车”控制系统设计
（1）控制要求 现有三台电动机M1、M2、M3，要求启动顺序 为：先启动M1，经过8s后启动M2，再经过9s后启动 M3；停车时要求：先停M3，经过9s后再停M2，再 经8s后停M1。
（2）分析控制过程 根据上述控制要求的描述，本程序需要设置四 个定时器，此处选用T50～T53。 T50计时起点为启动信ห้องสมุดไป่ตู้I0.0 T52计时起点为停止信号I0.1。 T53计时时间到后，复位两个辅助继电器，辅助 继电器的OFF会使T50～T53的位为OFF，致使 Q0.0～Q0.2全部OFF。
电气控制与PLC控制基础理论-第六章
2、基于三菱FX2N系列PLC天塔之光控制系统设计 （1）PLC输入/输出端口分配 PLC输入/输出端口分配见表6-2。
输入
输出
SB1 X1 SB2 X2
红灯L1
Y0
绿灯L2，L3，L4，L5 Y1
黄灯L6，L7，L8，L9 Y2
表6-2 天塔之光控制系统输入/输出端口分配表
天塔之光控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC天塔之光控制系统设计 （2）PLC外部接线图设计 PLC外部接线图设计如图6-10所示。
➢ 要考虑电源的输出功率和极性问题。
编制PLC程序并进行模拟调试
编制PLC程序时要注意以下问题： （1）以输出线圈为核心设计梯形图，并画出该线圈的得电条件、失电条件和自锁条件。 （2）如果不能直接使用输入条件逻辑组合成输出线圈的得电和失电条件，则需要使用辅助继电器 建立输出线圈的得电和失电条件。 （3）如果输出线圈的得电和失电条件中需要定时或计数条件时，要注意定时器或计数器得电和失 电条件。 （4）如果输出线圈的得电和失电条件中需要功能指令的执行结果作为条件时，使用功能指令梯级 建立输出线圈的得电和失电条件。 （5）画出各个输出线圈之间的互锁条件。 （6）画保护条件。 根据以上要求绘制好梯形图后，将程序下载到PLC中，通过观察其输出端发光二极管的变化进行模 拟调试，并根据要求进行修改，直到满足系统要求。
图6-16 PLC外部接线图 图6-17 DC24V直流电源接线图
十字交通灯控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC十字交通灯控制系统设计 （4）PLC强电电路图 PLC强电电路图如图6-18所示。
图6-18 PLC强电电路图
十字交通灯控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC十字交通灯控制系统设计 （5）PLC梯形图设计 PLC梯形图设计如图6-19所示。 （6）指令程序的传输 使用GX Developer（或FXGP/WIN－C）编程软件绘 制图6-19所示的PLC梯形图，并进行转换和PLC程序传 输。也可使用FX－20P型手持式编程器进行程序传输， 方法不再赘述。
输入
输出
SB1 X1 SB2 X2
红灯L1
Y0
绿灯L2，L3，L4，L5 Y1
黄灯L6，L7，L8，L9 Y2
表6-2 天塔之光控制系统输入/输出端口分配表
天塔之光控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC天塔之光控制系统设计 （2）PLC外部接线图设计 PLC外部接线图设计如图6-10所示。
➢ 要考虑电源的输出功率和极性问题。
编制PLC程序并进行模拟调试
编制PLC程序时要注意以下问题： （1）以输出线圈为核心设计梯形图，并画出该线圈的得电条件、失电条件和自锁条件。 （2）如果不能直接使用输入条件逻辑组合成输出线圈的得电和失电条件，则需要使用辅助继电器 建立输出线圈的得电和失电条件。 （3）如果输出线圈的得电和失电条件中需要定时或计数条件时，要注意定时器或计数器得电和失 电条件。 （4）如果输出线圈的得电和失电条件中需要功能指令的执行结果作为条件时，使用功能指令梯级 建立输出线圈的得电和失电条件。 （5）画出各个输出线圈之间的互锁条件。 （6）画保护条件。 根据以上要求绘制好梯形图后，将程序下载到PLC中，通过观察其输出端发光二极管的变化进行模 拟调试，并根据要求进行修改，直到满足系统要求。
图6-16 PLC外部接线图 图6-17 DC24V直流电源接线图
十字交通灯控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC十字交通灯控制系统设计 （4）PLC强电电路图 PLC强电电路图如图6-18所示。
图6-18 PLC强电电路图
十字交通灯控制系统设计
2、基于三菱FX2N系列PLC十字交通灯控制系统设计 （5）PLC梯形图设计 PLC梯形图设计如图6-19所示。 （6）指令程序的传输 使用GX Developer（或FXGP/WIN－C）编程软件绘 制图6-19所示的PLC梯形图，并进行转换和PLC程序传 输。也可使用FX－20P型手持式编程器进行程序传输， 方法不再赘述。
第六章 PLC项目教学情景设计
第二模块提高篇第六章PLC项目教学情景设计6.1情景一十字路口交通灯控制·任务一：基本逻辑指令编程·任务二：定时器指令编程·任务三：十字路口交通灯控制6.1.1任务一：基本逻辑指令编程一、学习目标1、继续学习CP-X软件的应用。
2、掌握基本逻辑指令LD、LD NOT、AND、AND NOT、OR、OR NOT的使用方法。
3、学会用基本逻辑指令实现顺控系统的编程。
二、设备要求电脑一台，实验箱一台，AB接口的USB连线一条，电源线两条。
三、任务步骤1、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位，即向下，再用AB接口的USB连线把PLC与电脑连接起来，然后给PLC上电。
2、启动CP—X软件，新建工程，进入CP—X软件编程环境。
3、根据实验内容在CP—X软件编程环境里进行编程，然后进行相关的操作。
4、对程序进行编译、调试、修改。
5、保存好的文件，做好各项实验记录。
6、把实验箱的电源及各个输入端的拨动按钮置于“OFF”位，切断实验箱的电源，盖好实验箱的盖子。
四、任务内容1、基本逻辑指令的练习（1）用笔把下面两个梯形图程序的助记符写在纸上。
2-1图219图6-1（2）把以上的两个梯形图分别在CP-X里编辑出来。
在编辑时要注意如何插入一列、一行，如何插入一条等操作。
同时要学会一些相关的设置，用鼠标点击菜单里的工具→选项，弹出如下的设置窗口。
图6-2 PLC程序设置选项卡（3）梯形图编辑完毕后，分别查看它们的助记符程序，对比看看你写的是否正确。
查看助符的办法是用鼠标点击“查看”工具栏上的“查看记忆”即可，如下图所示。
图6-3 PLC程序查看工具栏（4）把其中的一个梯形图下载PLC中，并运行监视程序的运行状态。
（5）模拟在线工作，对比在线工作，看看它们有什么异同2、基本逻辑指令的应用（1）自锁（保持）自锁梯形图程序如下图所示，输入点0.00为点动输入。
请同学们先分析一下，然后运行该程序，观察自锁的作用。
电气控制与PLC第六章
END：条件结束指令，执行条件成立时结束主程序， 返回主程序起点。 MEND：无条件结束指令，结束主程序，返回主程序 起点。
30
三、停止指令
STOP：停止指令，执行条件成立时停止执行用户程序， 令CPU状态由RUN切换到STOP模式。
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四、 警戒时钟刷新指令
WAD：警戒时钟刷新指令，该指令把警 戒时钟刷新，以延长扫描周期。
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第三节 PLC初步编程指导
一、梯形图设计规则 1. 触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。如图a） 中触点3被画在垂直线上，通过触点3的“能流”是双 向的，而不是单向，属于不可编程梯形图，对不可编 程梯形图可按逻辑关系不变的原则进行处理，处理后b 图
34
2. 不含触点的分支应画在垂直方向，不可 画在水平位置.
1
LD，LDN，=指令使用说明 LD，LDN指令用于与输入公共线(输入左母线)相连的触点， 也可以与OLD，AID指令配合使用于分支回路的开头。 = 指令用于输出继电器，辅助继电器，定时器及计数器等， 但不能用于输入继电器。 并联的=指令可以连续使用任意次。 LD、LDN的操作数：I，Q，M，SM，T，C，V，S。=的操 2 作数：Q，M，SM，T，C，V，S。
逻辑指令的操作
16
17
LPS、ALD、LRD、LPP指令应用示例
18
十、定时器指令
定时器是由集成电路构成，是PLC中的重 要硬件编程元件。定时器编程时提前输入时间 预设值，在运行时当定时器的输入条件满足时 开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位 增加，当定时器的当前值达到预设值时，定时 器发出中断请求，使PLC响应作出相应的动作。 此时它对应的常开触点闭合，常闭触点断开。 利用定时器的输入与输出触点就可以得到控制 所需的延时时间。 系统提供3种定时指令：TON(通电延时)， TONR(有记忆通电延时)，TOF(断电延时)。
《电气控制与PLC应用技术》教学课件 第6章 PLC控制系统的设计与应用
2020/10/23
12
6.2 PLC在工业控制中的应用举例
6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
现有四台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动 机顺序启动和顺序停车。顺序启动的时间间隔为30s， 顺序停车的时间间隔为10s。选用S7-200（CPU224）做 控制。对电动机顺序启、停控制有很多种方法，本部 分给出其中一种：利用顺序控制和时间继电器指令设 计程序。
第6章 PLC控制系统的设计与应用
PLC作为通用工业控制计算机，正在成为 工业控制领域的主流控制设备，在世界工业 控制中发挥着越来越大的作用。在实际的工 业控制应用过程中，PLC控制系统设计方法 的优劣起着重要的作用。PLC控制系统的设 计方法并不是固定不变，而是多种多样，要 靠广大的设计人员在具体设计工作中去积累 和总结。
（1）分析生产工艺过程； （2）根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备 ，分配I/O；
2020/10/23
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PLC控制系统设计步骤图
（3）选择PLC； （4）设计PLC接线图以及 电气施工图； （5）程序设计和控制柜接 线施工； （6）调试程序,直至满足 要求为止； （7）设计控制柜，编写系 统交付使用的技术文件， 说明书、电气图、电气元 件明细表； （8）验收、交付使用。
2020/10/23
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6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
1. 过程分析：四台电动机M1、M2、M3、M4， 实现四台电动机顺序启动和顺序停车。启、停的 顺序均为M1→M2→M3→M4。顺序启动时的时间 间隔为30s，顺序停车的时间间隔为10s。
2020/10/23
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6.2.1 多台电动机的顺序启、停控制
2020/10/23
S7-200 PLC原理及应用 第3版课件第6章
6.1.1顺序控制设计法
根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直 至完成。此法的关键是画出功能流程图。 首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步，并指出步 之间的转换条件和每个步的控制对象。 这种工艺流程图集中了工作的全部信息。 在进行程序设计时，可以用中间继电器M来记忆步，一步一步地顺序进 行，也可以用顺序控制指令来实现。
2）使用置位、复位指令的编程方法。
3）使用移位寄存器指令编程的方法。
4）使用顺序控制指令的编程方法。
（2）选择分支及编程方法。
选择分支开始指：一个前级步后面紧接着若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转 换条件，在图中则表示为代表转换条件的短划线在各自分支中。 选择分支结束，又称选择分支合并，是指：几个选择分支在各自的转换条件成立时转换 到一个公共步上。
油雾器：气压系统中一种特殊的注油装置，其作用是把润滑油雾化后， 经压缩空气携带进入系统各润滑油部位，满足润滑的需要。
气源处理组件是气动控制系统中的基本组成器件，它的作用是除去压缩 空气中所含的杂质及凝结水，调节并保持恒定的工作压力。YL335B生产 线的气源处理组件如图所示。
a）气源处理组件实物图 b）气动原理图
跳转流程：当步2为活动步时，若条件f=1， 则跳过步3和步4，直接激活步5。 循环流 程：当步5为活动步时，若条件e=1，则 激活步2，循环执行。
需要注意的是：
1）转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。若转换的顺序从下到上， 箭头不能省略。
2）只有两步的闭环的处理。在顺序功能图中只有两步组成的小闭环如图a所示，因为M0.3既是M0.4的前级 步，又是它的后续步，所以对应的用起保停电路模式设计的梯形图程序如图b所示。从梯形图中可以看出， M0.4线圈根本无法通电。解决的办法是：在小闭环中增设一步，这一步只起短延时（≤0.1s）作用 ，由于 延时取得很短，对系统的运行不会有什么影响，如图c所示。
第6章PLC控制系统的应用设计
6.2.4 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰 在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干
扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源、变送 器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电 源等耦合进入的。在干扰较强或对可靠性要求很高的场合， 通常在可编程序控制器的交流电源输入端加接带屏蔽层的 隔离变压器和低通滤波器，隔离变压器可以抑制从电源线 窜入的外来干扰，提高抗高频共模干扰能力，屏蔽层应可 靠接地。
制系统的设计应用。
6.3.1 应用背景与要求 特种炼钢往往需要添加一些微量元素以改变钢的物理
结构，传统的方法是，将秤量好的微量元素通过人工方式 放入炼钢炉中，其生产效率和实际效果很不理想。随着工 业自动化系统的深入应用，自动喂料控制系统（喂丝机） 应运而生。由于炼钢时，钢水表面会有一层较厚的钢渣， 因此，喂料系统必须能够穿透钢渣，直接送入钢水中。一 般的做法是，通过包丝机将微量元素包裹在钢制丝线中， 并将丝线盘绕在绕线盘上备用。通过喂丝机将丝线以一定 的速度穿透钢渣送入钢水中。
6.2 提高PLC控制系统可靠性的措施
PLC是专门为工业环境设计的控制装置，一般不需要 采取什么特殊措施，就可以直接在工业环境使用。但是如 果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当， 就可能无法保证系统的正常安全运行。
6.2.1 电磁干扰类型及其影响
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备 的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位， 这些电荷剧烈移动的部位就是干扰源。
6.1 PLC控制系统的总体设计
PLC控制系统的总体设计是进行PLC应用设计时重 要的一步。目前适用于工程应用的PLC种类繁多，性 能各异。在实际工程应用中，必须针对具体的工程应 用进行细致的分析，将各种应用功能和实际现场可能 遇到的问题都考虑进去。然后选择相适应的PLC以及 扩展模块，进行系统硬件和软件的设计。在此之后还 要进行系统供电以及接地系统的设计，这也是工程应 用的一个非常重要的环节。
lc第六章程序设计PPT参考课件
Date: 2024/8/5
Page: 21
电气控制与PLC应用21
CH6 FX系列PLC的程序设计
顺序功能图的绘制
➢ 根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要 求画出顺序功能图。绘制顺序功能图是顺序控制设计法中 最为关键的一步。
➢ 顺序功能图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制 过程、功能和特性的一种图形。
➢ 顺序功能图不涉及所描述控制功能的具体技术，是一种通 用的技术语言，可用于进一步设计和不同专业的人员之间 进行技术交流。
➢ 国际电工委员会1994年5月公布的可编程控制器标准 IEC1131—3中，将SFC （Sequential Function Chart） 确定为可编程控制器位居首位的编程语言。各个PLC厂家 都开发了相应的顺序功能图。
CH6 FX系列PLC的程序设计
教学目标
掌握经验设计法和顺序功能图设计法。 能用PLC设计自动控制系统。
Date: 2024/8/5
Page: 1
电气控制与PLC应用1
CH6 FX系列PLC的程序设计
第一节 PLC程序的经验设计法
• 基本思路：根据控制要求选择相关联的基本控制环节或经验证的成
熟程序，对其进行补充和修改，最终综合成满足控制要求的完整程序。 若找不到现成的相关联程序，需根据控制要求一边分析一边设计，随 时增加或减少元件以及改变触点的组合方式，经过反复修改最终得到 理想的程序。
常闭触点断开，打开自保，Y0为OFF。
➢ 图（c）中为利用功能指令中的交替输出指令ALT来实现单按钮控制启停控
制的电路。
Date: 2024/8/5
Page: 7
电气控制与PLC应用7
CH6 FX系列PLC的程序设计
第六章 可编程控制器的功能指令系统
D:
KnY KnM KnS T C D V,Z
八、BCD变换指令FNC18（BCD）和BIN 交换指令FNC19（BIN）
BCD变换指令是将源元件中的二进制数转换 成BCD码送到目标元件中去。 S:
KnX KnY KnM KnS T C D V,Z
D:
KnY KnM KnS T C D V,Z
BCD变换指令可用于将PLC中的二进制数据 变换成BCD码输出以驱动七段显示。
(五)监控定时器指令（WDT）
监控定时器又叫看门狗，用于程序监视定 时器的刷新。如果扫描时间(从0步到END或 者FEND)超过100ms，PLC将停止运行。在这 种情况下，应将WDT指令插到合适的程序步 中刷新监视定时器，以使程序继续执行到 END。
(六)循环指令
循环开始指令 FOR K,H,KnX,KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z 循环结束指令 NEXT FX系列PLC循环指令最多允许5级嵌套。 位于FOR—NEXT间的程序重复执行n次(由操 作数指定)后再执行NEXT指令后的程序。循 环次数范围为1—32767。
比较指令CMP是将源操作数（S1）和源操作 数（S2）的数据进行比较，结果送到目标 操作数（D）中。
区间比较指令：ZCP 源地址：S1,S2,S3
K,H KnX KnY KnM KnS T C D V,Z
目标地址：Y、M、S
区间比较指令ZCP用于将源操作数（S1）和 源操作数（S2）形成的区间进行比较，比 较结果送入目标操作数（D）中。
1.通用数据寄存器
数据寄存器在模拟量检测与控制以及位置控制 等场合用来储存数据和参数，数据寄存器可存 储16位二进制或一个字，两个数据寄存器合并 起来可存放32位数据（双字），在D0和D1组成 的双字中，D0存放低16位，D1存放高16位。字 或双字的最高位为符号位。 当PLC由运行到停止时，该类数据寄存器的数据 均为零：但是当特殊辅助继电器M8033置1，PLC 由运行转向停止时，数据可以保持。
KnY KnM KnS T C D V,Z
八、BCD变换指令FNC18（BCD）和BIN 交换指令FNC19（BIN）
BCD变换指令是将源元件中的二进制数转换 成BCD码送到目标元件中去。 S:
KnX KnY KnM KnS T C D V,Z
D:
KnY KnM KnS T C D V,Z
BCD变换指令可用于将PLC中的二进制数据 变换成BCD码输出以驱动七段显示。
(五)监控定时器指令（WDT）
监控定时器又叫看门狗，用于程序监视定 时器的刷新。如果扫描时间(从0步到END或 者FEND)超过100ms，PLC将停止运行。在这 种情况下，应将WDT指令插到合适的程序步 中刷新监视定时器，以使程序继续执行到 END。
(六)循环指令
循环开始指令 FOR K,H,KnX,KnY,KnM,KnS,T,C,D,V,Z 循环结束指令 NEXT FX系列PLC循环指令最多允许5级嵌套。 位于FOR—NEXT间的程序重复执行n次(由操 作数指定)后再执行NEXT指令后的程序。循 环次数范围为1—32767。
比较指令CMP是将源操作数（S1）和源操作 数（S2）的数据进行比较，结果送到目标 操作数（D）中。
区间比较指令：ZCP 源地址：S1,S2,S3
K,H KnX KnY KnM KnS T C D V,Z
目标地址：Y、M、S
区间比较指令ZCP用于将源操作数（S1）和 源操作数（S2）形成的区间进行比较，比 较结果送入目标操作数（D）中。
1.通用数据寄存器
数据寄存器在模拟量检测与控制以及位置控制 等场合用来储存数据和参数，数据寄存器可存 储16位二进制或一个字，两个数据寄存器合并 起来可存放32位数据（双字），在D0和D1组成 的双字中，D0存放低16位，D1存放高16位。字 或双字的最高位为符号位。 当PLC由运行到停止时，该类数据寄存器的数据 均为零：但是当特殊辅助继电器M8033置1，PLC 由运行转向停止时，数据可以保持。
第6章_S7-200顺序逻辑控指令及应用
称
开关 东西向绿灯 东西向黄灯 东西向红灯 南北向绿灯 南北向黄灯 南北向红灯
代 码 输入信号 SA 输出信号 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6
地址编号 I0.0 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5
22
顺序功能图的编程步骤: （2）PLC端子接线
23
（3）编制控制系统的功能图
9
6.1.3 功能图的构成规则
（1）状态与状态不能直接相连，必须用转移分开； （2）转移与转移不能直接相连，必须用状态分开； （3）状态与转移、转移与状态之间的连线采用有向线段， 画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序 时可以省略箭头，否则必须加箭头。 （4）一个功能图至少应有一个初始状态。如果没有初始步， 无法表示初始状态，系统也无法返回等待其动作的停止 状态。 （5）功能图一般来说是由状态和有向线段组成的闭环，即 在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返 回到初始步，系统停在初始状态，在连续循环工作方式 时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。
单流程结构的功能图
15
单流程结构举例1
例6-1：三台电动机MA1、MA2、MA3 按启动按钮后,MA1立即启动，随后MA2、MA3按时间 顺序自动启动。 停止时，按停止按钮，MA3立即停止，随后MA2、 MA1按时间顺序自动停止。 顺序功能图的编程步骤: ①分析控制要求，找出控制设备现场的实际输入和输出 点，选择PLC型号并分配I/O 地址 ②PLC端子接线 ③编制控制系统的顺序功能图 ④将顺序功能图转化成梯形图或语句表
(a)
转移条件
转移条件
(b)
8
6.1.2 功能图的基本概念(续)
送料小车往复运动的功能图 运货小车的工作过程: 循环开始时,小车处于两电机之间,按 下启动按钮SF1,接触器QA1得电,左电 机MA1启动;小车此时处在中间位置处 开始向左快速运行,行至BG1处,行程开 关BG1动作,QA1失电,QA2得电,小车向 左慢速运行;当到达BG2处时,BG2动 作,QA2失电,小车静止,此时定时器T43 开始通电延时,同时给小车装货,1分钟装 货结束,QA3得电,小车开始向右快速运 行;当碰到行程开关BG3时,QA3断电,同 时QA4得电,小车开始向右慢速运行;当 到达BG4时,小车静止,QA4断电，此时 定时器T44开始延时,同时给小车卸货,1 分钟后,定时器T44动作,小车开始向左 快速运行,如此周而复始。
PLC编程与应用第2版习题答案第6章 程序设计
第六章 程序设计
1、简述划分步的原则
2、简述PLC 编程应遵循的基本原则
3、请画出以下梯形图的顺序功能图。
4、请写出以下顺序功能图对应的梯形图。
I0.3
M0.0
M0.1
M0.2
M0.3
Q0.0 Q0.1
Q0.1 Q0.2 SM0.1
I0.0
I0.1
I0.2
5、在顺序功能图中，转换实现的条件是什么？
6、画出以下波形图对应的顺序功能图。
7、以下是电动机的延时启停程序：按下瞬时启动按钮I0.0，延时5秒后电动机Q4.0启动，按下瞬时停止按钮，延时10秒后电动机Q4.0停止。
请画出梯形图对应的顺序功能图。
8、S7-1200中数据块有哪些类型，其主要区别是什么？
9、S7-1200有哪些编程方法，其主要区别是什么？
10、为什么要在程序中使用临时变量？
11、请简述结构化编程的优点。
12、请简述FB和FC的区别。
13、CPU开始运行的时候，首先执行的是什么程序？我们应该在哪个程序块中为变量做初始化。
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二. 设计步骤
（1）工艺分析 （2）选择合适的PLC类型 （3）分配I/O点。 （4）程序设计 （5）控制柜或操作台的设计和现场施工 （6）应用系统整体调试 （7）编制技术文件
（1）工艺分析
深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并 划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的 转换条件，画出控制流程图或功能流程图。
根据上述要求，我们分析出输入信号为起动按钮SB1和 停止按钮SB2，输出信号为接触器KM，所以I/O分配如下：
输入信号：
启动按钮SB1
I0.0
停止按钮SB2
I0.1
输出信号：
KM接触器
Q0.0
说明： 这种电路具有自锁或自保持作用。按一下停止按 钮I0.1，常闭触点断开，使Q0.0线圈断电，接触 器KM也断电，电机停转。
6.2.2 双向控制电路
电机的正、反转控制是常用的控制形式。如图所 示，要求按下正转启动按钮SB1时，电机正转，按下反 转启动按钮SB2时，电机反转，按下停止按钮SB3时， 电机停转。
经分析，I/O分配如下：
输入信号：
正转启动按钮SB1 I0.0
反转启动按钮SB2 I0.1
停止按钮SB3
I0，从起始步开始一 步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功 能流程图。首先将被控制对象的工作过程按输出状态 的变化分为若干步，并指出工步之间的转换条件和每 个工步的控制对象。
6.2 梯形图的基本电路
6.2.1 起保停电路
控制要求如下： 按下启动按钮SB1，电机起动，然后就一直保持转动状态， 当按下停止SB2时，电机停转。
第6章 PLC应用系统设计
➢ 梯形图的基本电路 ➢ 梯形图的经验设计方法 ➢ 梯形图的顺序控制设计方法 ➢ PLC控制举例
6.1 概述
在了解了PLC的基本工作原理和指令系统之后，可以结合 实际进行PLC的设计，PLC的设计包括硬件设计和软件设计两部 分，PLC设计的基本原则是：
充分发挥PLC的控制功能，最大限度地满足被控制的生产机 械或生产过程的控制要求。
（2）选择合适的PLC类型
在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：
➢ 功能的选择。
➢ I/O点数的确定。
➢ 内存的估算。
存储容量=开关量输入点数×10+开关量输出点数×8+模 拟通道数×100+定时器/计数器数量×2+通信接口个数 ×300+备用量
（3）分配I/O点
分配PLC的输入/输出点，编写输入/输出分配表或画出输 入/输出端子的接线图，接着就可以进行PLC程序设计，同时进 行控制柜或操作台的设计和现场施工。
PLC程序设计常用的方法主要有经验设计法、继电器控制电路 转换为梯形图法、逻辑设计法、顺序控制设计法等
1. 经验设计法
经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据 被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修 改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达 到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设 计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。 经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟 记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等，
画出全部梯形图，并予以简化和修改。
3. 逻辑设计法
逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程 中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等） 状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记 忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、 中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。 该方法在单一的条件控制系统中，非常好用，相当于组合 逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。
输出信号：
电机正转
Q0.0
电机反转
Q0.1
说明：
• 在梯形图中，用两个启保停电路来分别控制电机 的正转和反转。
• Q0.0、Q0.1的常闭触点分别与对方线圈串联，保 证它们不会同时为ON，称为互锁电路。
• I0.1、I0.1的常闭触点接入对方的回路，称为按 钮互锁电路。设电机在正转，改成反转时，可不 按停止按钮SB3，直接按反转按钮SB2，I0.1常闭 触点断开Q0.0线圈。
（4）程序设计
根据生产工艺要求，画出控制流程图或功能流程图，然后 设计出梯形图，再根据梯形图编写语句表程序清单，对程序进 行模拟调试和修改，直到满足控制要求为止。
（5）控制柜或操作台的设计和现场施工
设计控制柜及操作台的电器布置图及安装接线图；设计控 制系统各部分的电气互锁图；根据图纸进行现场接线，并检查。
2. 继电器控制电路转换为梯形图法
熟悉现有的继电器控制线路。对照PLC的I/O端子接 线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、 指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号， 将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开 关等）触点都换成对应的输入点的编号。
将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的 辅助继电器、定时器来代替。
在满足控制要求的前提下，力求使控制系统经济、简单，维 修方便。
保证控制系统安全可靠。
考虑到生产发展和工艺的改进，在选用PLC时，在I/O点数和 内存容量上适当留有余地。
软件设计主要是指编写程序，要求程序结构清楚，可读性强， 程序简短，占用内存少，扫描周期短。
一. PLC控制系统的设计内容
（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它 是设计的依据。 （2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备 （如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。 （3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。 （4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。 （5）编写程序并调试。 （6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。 （7）编写设计说明书和使用说明书。
（6）应用系统整体调试
如果控制系统由几个部分组成，则应先作局部调试，然后 再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段 调试，然后连接起来总调。
（7）编制技术文件
技术文件应包括：可编程控制器的外部接线图等电气图纸， 电器布置图，电器元件明细表，顺序功能图，带注释的梯形图 和说明。
三、PLC程序设计常用的方法