第九章-PLC控制系统设计及应用实例
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2020/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
1. 设计内容：硬件设计和软件设计 （1）电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；选择输 入设备和输出设备； （2）选定的型号（包括机型、容量、模块和电源等）。 （3）分配的点，编制的输入/输出分配表，绘制的硬件接线 图； （4）根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计， 编写程序并调试。 （5）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线 图，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； （6）编写设计说明书和使用说明书。
该控制线路中有两台进给电动机，一台为快速进给电动机，用来拖动滑台 快进和快退运动；另一台为慢速工进拖动电动机。 主轴旋转由另一台专门电动机拖动，由 控制(图中虚线内)。滑台在快进或 快退过程中，工作进给电动机可以工作，也可以不工作。 若两台电动机同时工作，则快进和快退的速度不等，快进时的速度等于快 进速度和工进速度之和；快退时的速度等于快退速度与工进速度之差。 工作进给时只允许工进电动机单独工作，快速进给电动机应由电磁制动器 制动。
程序设计的方法是指用什么方法和编程 语言来编写用户程序。 程序设计方法：
1. 经验设计法（分析设计法） 2. 继电器控制电路转换法 3. 逻辑设计法 4. 顺序控制设计法
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
方法：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
(2)程序简短，占用内存少，扫描周期短。这样可 以提高对输入的响应速度。
(3)可读性
2020/6/9
9.1.2 系统设计的步骤
1．熟悉被控对象，制定控制方案 2．确定点数 3．选择机型 4．选择输入输出设备，分配的I／O地址 5. 程序设计 6．系统调试 7、编制技术文件
2020/6/9
9.2 程序设计方法
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。
特点：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。
适用：较简单的梯形图设计，主要针对系统原先无控制
方案,直接用进行控制系统的设计。
要求：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，这些电路在前面的章节
(3)保证控制系统的安全可靠。 (4)考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择的型 号、I／0点数、存储器容量等内容时，应留有适2020当/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
3. 软件设计的基本原则： (1)的用户程序要做到网络段结构简明，逻辑关系
清晰，注释明了，动作可靠，能经得起实际工作的 检验。
过（载3保）护梯：形I图0.2程序
3：Q0.2
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9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
（4）梯形图简化
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-4】组合机床机械滑台控制系统设计
（1）组合机床机械滑台电气控制线路的分析 组合机床机械滑台具有一次工进的电气控制线路如图9-8所示。
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-1】：自动往返控制的梯形图设计
三菱 梯形图
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-2】：时序控制电路的设计 基本控制：闪烁电路
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
（2）分配 输入
停止按钮1：I0.0 起动按钮2：I0.1 过载保护： I0.2
输出 1：Q0.0 2：Q0.1 3：Q0.2
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
（2）分配
输入
输出
停起止动【按按钮钮例129：：-3II00】..01 电动机△12降：：QQ压00..01起动控制主电路和电气控制
中已经介绍过。
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-1】：自动往返控制的梯形图设计
动作要求：按起动按钮X0或反转起动按钮X1后，要求设备 的运动部件(如机床的工作台或小车)在左限位开关X3和右 限位关X4之间不停地循环往返，直到按停止按钮X2。
2020/6/9
【例9-2】：时序控制电路的设计
三菱 梯形
图
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9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
已有一套能完成系统要求的控制功能并经过验证的控制电 路图，可以直接转换成梯形图。
对照的端子接线图，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，用的辅助 继电器、定时器来代替。 画出全部梯形图，并予以简化和修改。
2020/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
2. 硬件设计时应注意： (1)最大限度地满足被控对象的工艺要求，详细了
解工艺流程，然后与各方面人员协同工作，解决设 计过程中出现的各种问题。
(2)在满足生产工艺控制的前提下，尽可能使控制 系统结构简单、经济实用、维护方便。
本章主要内容
9.1 应用系统设计内容及步骤 9.2 程序设计方法 9.3 应用实例
2020/6/9
本章学习要求
重点内容： 掌握应用程序设计的方法 了解内容：
应用系统设计的原则、方法和步骤 难点内容：
综合应用
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9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
1. 设计原则
在可编程序控制器控制系统的设计中，应该 最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制 的要求，在满足控制要求的前提下，力求控制系 统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便， 而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本 。包括：硬件设计和软件设计
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
控制原理：按下启动按钮21、3、通电并 自保，电动机接成Y型起动，2s后，动 作，使3断电，2通电吸合，电动机接成 △型运行。按下停止按扭1，电动机停止 运行。
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9.2 程序设计方法
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
1. 设计内容：硬件设计和软件设计 （1）电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；选择输 入设备和输出设备； （2）选定的型号（包括机型、容量、模块和电源等）。 （3）分配的点，编制的输入/输出分配表，绘制的硬件接线 图； （4）根据系统要求编写软件说明书，然后再进行程序设计， 编写程序并调试。 （5）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线 图，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系； （6）编写设计说明书和使用说明书。
该控制线路中有两台进给电动机，一台为快速进给电动机，用来拖动滑台 快进和快退运动；另一台为慢速工进拖动电动机。 主轴旋转由另一台专门电动机拖动，由 控制(图中虚线内)。滑台在快进或 快退过程中，工作进给电动机可以工作，也可以不工作。 若两台电动机同时工作，则快进和快退的速度不等，快进时的速度等于快 进速度和工进速度之和；快退时的速度等于快退速度与工进速度之差。 工作进给时只允许工进电动机单独工作，快速进给电动机应由电磁制动器 制动。
程序设计的方法是指用什么方法和编程 语言来编写用户程序。 程序设计方法：
1. 经验设计法（分析设计法） 2. 继电器控制电路转换法 3. 逻辑设计法 4. 顺序控制设计法
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9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
方法：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
(2)程序简短，占用内存少，扫描周期短。这样可 以提高对输入的响应速度。
(3)可读性
2020/6/9
9.1.2 系统设计的步骤
1．熟悉被控对象，制定控制方案 2．确定点数 3．选择机型 4．选择输入输出设备，分配的I／O地址 5. 程序设计 6．系统调试 7、编制技术文件
2020/6/9
9.2 程序设计方法
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。
特点：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。
适用：较简单的梯形图设计，主要针对系统原先无控制
方案,直接用进行控制系统的设计。
要求：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，这些电路在前面的章节
(3)保证控制系统的安全可靠。 (4)考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择的型 号、I／0点数、存储器容量等内容时，应留有适2020当/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
3. 软件设计的基本原则： (1)的用户程序要做到网络段结构简明，逻辑关系
清晰，注释明了，动作可靠，能经得起实际工作的 检验。
过（载3保）护梯：形I图0.2程序
3：Q0.2
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
（4）梯形图简化
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-4】组合机床机械滑台控制系统设计
（1）组合机床机械滑台电气控制线路的分析 组合机床机械滑台具有一次工进的电气控制线路如图9-8所示。
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-1】：自动往返控制的梯形图设计
三菱 梯形图
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-2】：时序控制电路的设计 基本控制：闪烁电路
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
（2）分配 输入
停止按钮1：I0.0 起动按钮2：I0.1 过载保护： I0.2
输出 1：Q0.0 2：Q0.1 3：Q0.2
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
（2）分配
输入
输出
停起止动【按按钮钮例129：：-3II00】..01 电动机△12降：：QQ压00..01起动控制主电路和电气控制
中已经介绍过。
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.1 经验设计法（分析设计法）
【例9-1】：自动往返控制的梯形图设计
动作要求：按起动按钮X0或反转起动按钮X1后，要求设备 的运动部件(如机床的工作台或小车)在左限位开关X3和右 限位关X4之间不停地循环往返，直到按停止按钮X2。
2020/6/9
【例9-2】：时序控制电路的设计
三菱 梯形
图
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9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
已有一套能完成系统要求的控制功能并经过验证的控制电 路图，可以直接转换成梯形图。
对照的端子接线图，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，用的辅助 继电器、定时器来代替。 画出全部梯形图，并予以简化和修改。
2020/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
2. 硬件设计时应注意： (1)最大限度地满足被控对象的工艺要求，详细了
解工艺流程，然后与各方面人员协同工作，解决设 计过程中出现的各种问题。
(2)在满足生产工艺控制的前提下，尽可能使控制 系统结构简单、经济实用、维护方便。
本章主要内容
9.1 应用系统设计内容及步骤 9.2 程序设计方法 9.3 应用实例
2020/6/9
本章学习要求
重点内容： 掌握应用程序设计的方法 了解内容：
应用系统设计的原则、方法和步骤 难点内容：
综合应用
2020/6/9
9.1 应用系统设计内容及步骤
9.1.1 控制系统设计内容
1. 设计原则
在可编程序控制器控制系统的设计中，应该 最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制 的要求，在满足控制要求的前提下，力求控制系 统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便， 而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本 。包括：硬件设计和软件设计
2020/6/9
9.2 程序设计方法
9.2.2 继电器控制电路转换法
【例9-3】电动机△降压起动控制主电路和电气控制
控制原理：按下启动按钮21、3、通电并 自保，电动机接成Y型起动，2s后，动 作，使3断电，2通电吸合，电动机接成 △型运行。按下停止按扭1，电动机停止 运行。
2020/6/9
9.2 程序设计方法