电气控制与PLC应用技术项目化教程(段峻)章 (7)

项目七 典型控制系统的PLC设计与调试
任务一 通风机状态监控系统的设计与调试
学习目标 (1) 了解逻辑设计法进行系统设计的基本步骤； (2) 学会根据状态写出逻辑函数； (3) 学会使用逻辑设计法设计PLC的开关量控制系统。
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一、任务导入 某控制系统中有四台通风机，要求使用绿灯、红灯两个灯
(二) I/O分配 为了方便问题的讨论，设四台通风机分别为A、B、C、D， 这是系统的输入；红灯为F1，绿灯为F2，这是系统的输出。这 样就得到如表7-3所示的四台通风机控制的I/O分配表。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 (三) PLC硬件接线 通风机状态监控系统的PLC外部接线图如图7-3所示。
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逻辑设计法的基本步骤如下： (1) 根据控制功能，在输入与输出信号之间建立起逻辑函 数关系(可先列出逻辑状态表)； (2) 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换； (3) 对化简后的函数，利用PLC的逻辑指令实现其函数关 系(作出I/O分配，画出PLC梯形图)； (4) 添加特殊要求的程序； (5) 上机调试程序，进行修改和完善。
来表示通风机三台及三台以上开机、两台开机、一台开机及全 部停机等几种运行状态。
学会使用逻辑设计法进行PLC程序设计，实现通风机状态 监控系统的设计。
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二、相关知识 PLC的应用程序往往是一些典型的控制环节和基本电路的
组合，编程人员可以依靠经验选择合适的语言，直接实现用户 程序，以满足生产设备和生产过程的控制要求，PLC程序的设 计方法没有固定的模式，一般采用经验设计法、逻辑设计法、 时序图设计法、顺序功能图设计法、继电器电路转换设计法等。
由状态表可得F1、F2的逻辑函数：
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这样就得到了输入和输出之间的逻辑关系式，可以很容易 地得到红Hale Waihona Puke Baidu绿灯闪烁的梯形图程序，如图7-2所示，其中SM0.5 能产生1 Hz的脉冲信号。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 图7-2 灯闪烁梯形图
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某系统中有四台通风机，要求在以下几种运行状态下可发 出不同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台 开机时，绿灯以1 Hz的频率闪烁；一台开机时，红灯以1 Hz的 频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。
设灯常亮为“1”，灭为“0”；通风机开为“1”，停为 “0”。下面进行红、绿灯常亮控制的程序设计，由控制要求 可知，当四台通风机都不开机时红灯常亮，即A、B、C和D四台 风机都是常闭时，F1红灯亮。能引起绿灯常亮的情况有五种。 综合二者，得到状态表，如表7-1所示。
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逻辑设计法主要适用于对开关量进行控制的系统。它以逻 辑代数及其化简法为基础，是一种实用、可靠的程序设计方法。 逻辑设计法是将控制电路中输出元件的通断电状态视为以触点 通断电状态为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数， 利用PLC指令设计出满足要求的而且较为简单的控制程序。
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 图7-4 通风机状态监控系统的梯形图程序
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四、拓展知识：逻辑函数与梯形图的关系 组合逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。在数字电子电路
中，我们学习了简单的逻辑代数(布尔代数)知识，逻辑代数的 三种基本运算“与”、“或”、“非”都有着非常明确的物理 意义。逻辑函数表达式的线路结构与PLC梯形图相互对应，可 以直接转化，如表7-4所示。
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项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 由状态表可得F1、F2的逻辑函数：
项目七 典型控制系统的PLC设计与调试 这样就可以很容易地得到绿灯常亮的梯形图程序，如图7-
1所示。
图7-1 绿灯常亮梯形图
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由控制要求可知，能引起绿灯闪烁的情况有六种，能引起 红灯闪烁的情况有四种。综合二者，得到状态表，如表7-2所 示。
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习题与思考题 三台通风机运行状态监控。 控制要求：某系统中有三台通风机，欲用一台指示灯显示
通风机的各种运行状态；两台及两台以上通风机开机时，指示 灯常亮；若只有一台开机时，指示灯以0.5 Hz的频率闪烁；全 部停机时，指示灯以2 Hz的频率闪烁。用一个开关控制系统工 作。
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任务一 任务二 任务三 任务四 任务五 任务六 任务七
通风机状态监控系统的设计与调试 灯塔控制系统的设计与调试 抢答器控制系统的设计与调试 交通信号灯控制系统的设计与调试 运料小车电路的设计与调试 搬运机械手电路的设计与调试 炉温控制系统的设计与调试
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任务二 灯塔控制系统的设计与调试
学习目标 (1) 掌握灯塔控制系统的硬件接线及控制原理； (2) 能够灵活应用多种指令进行灯塔控制系统编程； (3) 具备对灯塔控制系统的设计能力； (4) 具备灯塔控制系统的调试能力。
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三、任务实施 本任务就是要求使用PLC监控通风机运行状态。 (一) 控制要求 使用PLC控制两个指示灯，监控通风机运行状态，三台及
三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以1 Hz的频率 闪烁；一台开机时，红灯以1 Hz的频率闪烁；全部停机时，红 灯常亮。
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图7-3 通风机监控系统的PLC外部接线图
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(四) 设计梯形图程序 通风机状态监控系统的梯形图程序如图7-4所示。 (五) 系统调试 PLC切换到运行模式，当三台及三台以上通风机同时开机 时，绿灯常亮；两台通风机同时开机时，绿灯以1 Hz的频率闪 烁；只有一台开机时，红灯以1 Hz的频率闪烁；当通风机全部 停机时，红灯常亮。通风机运行状态可使用开关替代。