第八章 PLC控制系统的应用设计
PLC的工业控制系统的设计与实现
《装备维修技术》2021年第8期—127—PLC 的工业控制系统的设计与实现赵永军（贝加莱工业自化（中国）有限公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110003）工业企业为了提高生产效率，满足市场对产品的需求，将PLC 技术应用到工业控制系统中，解决传统工业控制无法解决的问题。
工业领域正在研究PLC 技术和数据库技术、移动互联网等技术的融合方法，希望凭借研究成果促使工业控制技术向自动化方向转型，下面将分析工业控制系统中PLC 技术的应用情况。
一、PLC 技术概述可编程逻辑控制器英文名称是Programmable Logic Controller，PLC 是其的简称，经过学者长时间研究，加深了对PLC 的掌握程度，在此基础上总结PLC 概念，一种应用在工业环境中的电子装置，可以根据工作需求数字化设置。
PLC 应用在工业领域中，借助装置内部的储存器执行指令，完成工业生产任务。
PLC 应用在工业控制系统中，可以提高工业系统的工作效率，促使系统运行具备安全性、可靠性与实用性，在工业系统中使用PLC，简化系统的架构，大幅度降低维护管理工作的难度，还可以削减无用能源的损耗量，对工业生产活动的进行有不小的帮助[1]。
PLC 技术应用在工业控制系统后，可以完成生产活动、工业系统开关量、模拟量的控制工作。
另外，PLC 技术因为编程容易、可靠性高、安装容易、组态灵活、运行迅捷等优势，所以在互联网通信、数据处理等领域也有不俗的表现，目前很多行业均发现PLC 技术的价值，不难判断其拥有非常大的发展潜力[2]。
二、PLC 工业控制系统的设计（一）设计原则 PLC 技术应用在工业控制系统中，为达到预期目标必须遵循以下原则： （1）科学性原则：工业控制系统应用PLC 技术，考量实际工作需求与被控制对象进行设计，从而可以提高PLC 工业控制系统的实施效果，强化系统的控制能力。
PLC 工业控制系统在设计阶段必须着眼实际状况，勘察生产现场环境，收集与工作需求相关的数据资料，测试电气设备的运行表现，按照工作需求编写系统控制方案[3]。
S7-1200 PLC应用基础课件第8章 PLC应用系统设计实例
8.1.2 PLC选型和资源配置
2. 电气原理图
根据所选变频器、CPU及扩展单 元型号，参照用户手册，绘制主 电路和辅助电路电气原理图，分 为电源、主电路、系统配置、 CPU 和 模 拟 量 输 入 / 输 出 等 ， 如 图 8-3~ 图 8-7 所 示 ， 需 要 注 意 的 是，每张图纸都应该有标题栏。 电源部分考虑控制柜散热风扇及 照明、插座等，PLC电源和24V 直流电源前面加滤波器。主电路 电气原理图中应把变频器需要设 置的主要参数标注在图纸上，本 例选择SINAMICS V20变频器
主速度设定可以采用拨码开关输入给PLC的数字量输入模块或采用电位器输入给模拟量输入模 块或采用人机界面，本例采用人机界面。变频器本身的模拟量输出可用于显示或监测频率、电 流、转矩等参数，本例变频器的模拟量输出直接输入到PLC的模拟量输入模块来检测转矩值， 两转矩值经PLC运算后通过PLC模拟量输出模块调节变频器的频率。
1. SIMATIC S7-1200 PLC S7-1200 PLC可以通过多种方式来控制伺服驱动器，最常用的是PROFIdrive方式、 PTO方式以及模拟量方式。如果采用PTO方式，则需要配有板载高速输入输出的 DC/DC/DC型CPU；若选择继电器输出型CPU，则需要专门增配具有高速数字输出的 信号板。 本例采用PROFIdrive方式，它是一种基于PROFIBUS（或PROFINET）总线的驱动技 术标准，收录于国际标准IEC61800-7中。PROFIdrive定义了一个运动控制模型，包含 多种设备，设备之间通过报文进行数据交换，这些报文就是PROFIdrive的消息帧。 每一个消息帧都要符合统一规定的标准结构。PROFIdrive消息帧功能强大，它可以 将控制字、状态字、设定值和实际值传输到相应的设备。
电气控制与PLC应用第8章习题与思考题参考解答
第5章S7-200 PLC的指令系统习题与思考题7-200指令参数所用的基本数据类型有哪些？：S7-200 PLC的指令参数所用的基本数据类型有1位布尔型(BOOL)、8位无符号字节型(BYTE)、8位有符号字节型(SIMATIC模式仅限用于SHRB指令)、16位无符号整数(WORD)、16位有符号整数(INT)、32位无符号双字整数(DWORD)、32位有符号双字整数(DINT)、32位实数型(REAL)。
实数型(REAL)是按照ANSI/IEEE 754-1985标准(单精度)的表示格式规定。
2~255字节的字符串型（STRING）即I/O指令有何特点？它应用于什么场合？：立即指令允许对输入和输出点进行快速和直接存取。
当用立即指令读取输入点的状态时，相应的输入映像寄存器中的值并未发生更新；用立即指令访问输出点时，访问的同时，相应的输出映像寄存器的内容也被刷新。
由于立即操作指令针对的是I/O端口的数字输入和数字输出信号，所以它们的位操作数地址只能是物理输入端口地址Ix.x和物理输出端口地址Qx.x。
辑堆栈指令有哪些？各用于什么场合？：复杂逻辑指令，西门子称为逻辑堆栈指令。
主要用来描述对触点进行的复杂连接，并可以实现对逻辑堆栈复杂的操作。
杂逻辑指令包括：ALD、OLD、LPS、LRD、LPP和LDS。
这些指令中除LDS外，其余指令都无操作数。
这些指令都是位逻辑指令。
装载与指令ALD用于将并联子网络串联起来。
装载或指令OLD用于将串联子网络并联起来。
辑推入栈指令LPS，在梯形图中的分支结构中，用于生成一条新的母线，左侧为主控逻辑块时，第一个完整的从逻辑行从此处开始。
辑读栈指令LRD，在梯形图中的分支结构中，当左侧为主控逻辑块时，该指令用于开始第二个和后边更多的从逻辑块。
辑栈弹出指令LPP，在梯形图中的分支结构中，用于恢复LPS指令生成的新母线。
入堆栈指令LDS，复制堆栈中的第n级值，并将该值置于栈顶。
plc第八章柔性生产线(电子书)
第8章变频器控制系统本章以柔性生产线控制系统设计为目的，首先从最简单的变频器面板控制入手，逐步掌握变频器点动控制和变频器多段速控制的设计方法，最终完成柔性生产线控制系统设计，使学生逐步掌握变频器的使用方法，最终提高读者应用PLC按要求完成设计任务的能力。
教学导航教知识重点（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
（3）柔性生产线控制系统中触摸屏的设计方案和参数设置。
知识难点（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
推荐教学方法本章的知识链接部分用讲授法和引导文法；初步训练部分使用案例教学法；强化训练、拓展训练部分使用项目教学法。
学推荐学习方法循序渐进的完成变频器面板控制、点动控制、多段速控制和柔性生产线控制系统设计，在完成任务过程中逐步掌握S7-200新的编程指令和编程方法。
必须掌握的理论知识（1）变频器的结构和控制方式。
（2）变频器的外部接线和参数的设定。
必须掌握的技能（1）变频器控制系统的设计方法。
（2）触摸屏的设计方案和参数设置方法。
8.1 变频器控制系统介绍随着电力电子技术、微电子技术、计算机控制技术及自动化控制理论的发展，变频器制造技术有了跨越式的进步，以变频器为核心的交流电机调速已广泛应用于国民经济各部门，在工业自动化领域，交流电机调速已经取代传统的直流调速系统，而且大大提高了技术经济指标。
在耗电大户的风机、泵类(其耗电量几乎占工业用电一半)应用变频器控制，可以大大节约电能；在广泛关系各行各业的机械专业，应用变频器技术，是改造这一传统产业，实现机电一体化的重要手段；此外，在化纤、纺织塑料、化学、轻工等工业领域也广泛应用变频器技术实现自动化提高了产品的质量与数量。
变频器不仅应用于工业、交通领域，而且已进入家庭，在家电工业领域，空调器、电冰箱都有了变频器控制的相应产品，提高了家电产品的经济技术指标和智能化水平。
随着现代化的程度提高，对变频器的应用会更加普及。
浅述PLC在工业控制系统中的设计应用
图 ３ 交 流 输入 电路
④ 考虑 工程设计人员的实际情况 。尽可能选择工程 设计人 员熟 悉 的 品牌 ． 样 有利 于合 理 设 计 程 序 。 这 选 好 型 号之 后 ． 要 着 手 进 行 具体 设计 了 。 就
２６ 模 拟量输 入接 口 ．
模 拟 量 输 入 接 口 的作 用 是 把 现 场 连 续 变 化 的 模 拟 量 标 准 信 号 转换 成适 合 可 编 程 序 控 制 器 内 部 处理 的信 ．该 信 号 由若 干 位 二进 制 数 字 组 成 。 拟 量 输 入 接 口接 受标 准 模 拟 信 号 ． 论 是 模 无 电压 信 号 还 是 电流 信 号 均 可接 收 。这 里 标准 信 号是 指 符 合 国际 标准 的通 用 交 互 用 电压 电流 信 号 值 ，如 ４ ２ ｍ 的 直 流 电流 信 ～０ Ａ 号，～ Ｏ 的直 流 电压信 号等 。 业 现场 中模 拟 量 信 号 的变 化 范 １ＩＶ 工 围一 般 是 不 标 准 的 ， 送 入 模 拟 量 接 口时 一般 都 需 经 变 送 处 理 在 才能使用 。 模拟量信号输入后一般经运算放大器放大再进行 Ａ ／ Ｄ转换， 最后经光 电耦合． 为可编程控 制器提供一定位数 的数 字 量信号 。图 ４是模拟 量输入接 口的内部 电路框图。
ＲＯ ＭＩ Ｓ ＩＨＩＦ Ｊ 、 ａ ａｏ ｉ；德 国 的 ＳＥＭＥＮＳ 美 国 的 Ｎ、 Ｔ ＵＢ Ｓ 、 Ｕ Ｊ Ｐ ｎ ｓｎｃ Ｉ ；
该 电源 的“ ” 不 要 与 Ｐ Ｃ的 Ｄ ２ Ｖ 的“ ” 以及“ 共 ” 负 端 Ｌ Ｃ４ 负 端 公 端 相 连 ． 则 会 影 响 Ｐ Ｃ的运 行 。 否 Ｌ
研园 学 究 地ｌ 界
浅 述 Ｐ Ｃ在 工业控 制 系统 中的设 计应 用 Ｌ
教案电气控制与PLC应用
电气控制与PLC应用第一章：电气控制基础1.1 概述介绍电气控制的基本概念、分类和应用领域解释电气控制系统的组成和作用1.2 常用低压电器介绍开关、接触器、继电器、保护器等低压电器的结构和原理分析各种低压电器在电气控制系统中的应用和选择方法1.3 电气控制电路图的识读解释电气控制电路图的符号和表示方法指导学生识读简单的电气控制电路图，理解其工作原理第二章：可编程逻辑控制器（PLC）概述2.1 PLC的基本概念介绍PLC的定义、发展和应用领域解释PLC与传统继电器控制系统的区别和优势2.2 PLC的组成与工作原理介绍PLC的硬件组成，包括中央处理单元、输入/输出模块、电源模块等解释PLC的工作原理，包括扫描周期、输入输出处理、程序执行等2.3 PLC编程软件的使用介绍PLC编程软件的功能和界面指导学生使用编程软件进行简单的程序编写和仿真调试第三章：基本指令及其应用3.1 基本指令介绍解释PLC基本指令的分类和作用介绍常用的逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等3.2 基本指令的应用实例通过实际案例分析，展示基本指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写简单的PLC程序，实现特定的控制功能3.3 编程规则与技巧介绍PLC编程的基本规则和技巧分析常见的编程错误和问题，并提供解决方法第四章：功能指令及其应用4.1 功能指令概述介绍PLC功能指令的分类和作用解释功能指令的使用条件和限制4.2 常用功能指令的应用实例通过实际案例分析，展示功能指令在电气控制系统中的应用和实现方法指导学生编写复杂的PLC程序，实现高级控制功能4.3 功能指令编程实例提供具体的编程实例，指导学生运用功能指令解决实际问题分析编程实例中的关键步骤和注意事项第五章：电气控制与PLC应用案例分析5.1 案例一：电动机的控制分析电动机控制系统的需求和功能设计PLC程序，实现电动机的启动、停止、正反转等控制功能5.2 案例二：工业控制介绍工业的基本原理和结构分析工业控制系统的需求，设计PLC程序，实现的运动控制和任务执行5.3 案例三：自动化生产线控制分析自动化生产线的工艺流程和控制需求设计PLC程序，实现生产线的自动化控制，包括物料传送、装配、检测等功能5.4 案例四：楼宇自动化系统控制介绍楼宇自动化系统的组成部分和功能分析楼宇自动化系统的控制需求，设计PLC程序，实现照明控制、空调控制、安防等功能5.5 案例五：环保设备控制分析环保设备的工作原理和控制要求设计PLC程序，实现环保设备的精密控制，包括排放监测、故障诊断等功能第六章：PLC编程技术进阶6.1 顺序功能图（SFC）编程介绍顺序功能图的概念和基本组成指导学生如何使用SFC描述复杂控制过程分析SFC到PLC程序的转换方法6.2 功能块图（FB）和顺序控制图（SO）编程解释功能块图和顺序控制图的概念和用途展示如何使用功能块图和顺序控制图编写PLC程序讨论在实际应用中选择这些编程方法的优缺点第七章：PLC通信技术7.1 PLC通信基础介绍工业通信的标准和协议，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP 等解释PLC通信网络的拓扑结构和通信介质讨论通信故障的诊断和解决方法7.2 PLC网络配置与调试指导学生如何配置PLC网络，包括选择合适的通信协议和设置参数展示如何进行PLC网络的调试和测试分析网络通信在实际应用中的问题和解决方案第八章：人机界面（HMI）与PLC应用8.1 HMI基础介绍人机界面的功能、类型和基本组成解释HMI与PLC的连接方式和数据交换机制讨论HMI在工业自动化中的应用和优势8.2 HMI编程与组态指导学生如何使用HMI编程软件进行界面设计和程序编写展示如何配置HMI与PLC的数据连接和通讯参数分析在实际项目中，如何根据需求设计HMI界面第九章：电气控制与PLC系统的维护与故障诊断9.1 电气控制系统的维护介绍电气控制系统维护的基本内容和注意事项讨论维护过程中常用的工具和技术分析维护过程中常见的问题和解决方法9.2 PLC系统的维护与故障诊断解释PLC系统维护的重要性，包括硬件和软件的维护指导学生如何进行PLC系统的故障诊断，包括故障排查和修复分析不同故障类型及其原因，提供相应的解决策略第十章：电气控制与PLC应用案例实操10.1 PLC控制系统的设计与实施分析实际项目需求，指导学生进行PLC控制系统的设计讨论控制系统实施过程中的注意事项和技术要点分析项目实施过程中可能遇到的问题和解决方案10.2 PLC控制系统的调试与优化介绍PLC控制系统调试的基本方法和流程指导学生如何对控制系统进行优化，提高性能和稳定性分析调试和优化过程中，如何根据实际情况调整参数和程序第十一章：高级PLC应用技术11.1 运动控制与PLC介绍PLC在运动控制中的应用，包括步进电机、伺服电机控制解释运动控制相关的PLC指令和功能模块分析运动控制程序的设计方法和实例11.2 数据处理与PLC讲解PLC在数据处理方面的应用，如数据采集、处理、存储等介绍PLC的数据处理指令和功能模块探讨数据处理在工业自动化中的应用实例第十二章：PLC在特殊应用领域的应用12.1 PLC在过程控制中的应用介绍PLC在工业过程控制中的应用，如温度、压力、流量控制解释过程控制相关的PLC指令和功能模块分析过程控制程序的设计方法和实例12.2 PLC在分布式控制系统中的应用讲解PLC在分布式控制系统（DCS）中的应用介绍PLC在DCS中的角色和功能分析DCS系统中PLC程序的设计和实施方法第十三章：PLC与工业网络13.1 PLC在工业网络中的作用介绍PLC在工业网络中的地位和作用解释工业网络的基本结构和通信协议分析工业网络中PLC的通信和数据交换方法13.2 PLC网络的安全性与可靠性讲解PLC网络的安全性和可靠性重要性介绍提高PLC网络安全性和可靠性的方法和技术分析PLC网络在工业自动化中的挑战和解决方案第十四章：PLC编程软件的高级应用14.1 编程软件的高级功能介绍PLC编程软件的高级功能，如仿真、调试、维护等讲解如何利用编程软件进行高级编程和项目管理的技巧分析高级功能在实际项目中的应用实例14.2 编程软件的二次开发讲解如何进行PLC编程软件的二次开发，以扩展软件功能介绍常用的编程语言和开发工具分析二次开发在特定应用场景中的优势和挑战第十五章：电气控制与PLC应用综合案例实操15.1 PLC控制系统的设计与实施实例分析一个综合性的PLC控制系统项目需求指导学生进行控制系统的设计和实施，包括硬件选择、编程、调试等分析项目实施过程中的关键步骤和经验教训15.2 PLC控制系统的性能优化讲解如何对PLC控制系统进行性能优化指导学生对控制系统进行调试和优化，提高性能和稳定性分析优化过程中遇到的问题和解决方案重点和难点解析本文主要介绍了电气控制与PLC应用的教学教案，涵盖了基础概念、硬件组成、编程技术、通信技术、人机界面、系统维护与故障诊断等多个方面，并通过案例实操进行了深入的讲解。
电气控制与可编程控制器技术第八章FX2N系列PLC应用指令及编程方法 第四节算术及逻辑运算指令及应用
作为工业控制计算机，PLC仅有基本指令是
远远不够的。现代工业控制在许多场合需要数 据处理，因而PLC制造商逐步在PLC中引入应用 指令（Applied Instruction，也有的书称为功能指 令Functional Instruction），用于数据的传送、 运算、变换及程序控制等应用。这使得PLC成 了真正意义上的计算机。特别是近年来，应用 指令又向综合性方向迈进了一大步，出现了许 多一条指令即能实现以往需要大段程序才能完 成的某种任务的指令，如PID应用、表应用等。 这类指令实际上就是一个个应用完整的子程序， 从而大大提高了PLC的实用价值和普及率。
指令 名称
指令代码 位数
助记符
S1（·）
操作数范围
S2（·）
D（·）
程序步
除法
FNC 23 （16／32）
DIV DIV（P）
K、H、KnX、KnY、KnM、 KnS、T、C、D、Z
KnY、KnM、 KnS、T、C、D、
（Z）限16位
DIV、DIVP… DDIV、
DDIVP…13步
DIV除法指令是将指定的源元件中的二进制数 相除，S1（·）为被除数，S2（·）为除数，商送 到指定的目标元件D（·）中去，余数送到目标元 件D（·）+1的元件中。DIV除法指令使用说明如 图8-53所示，它也分16位和32位两种运算情况。
M8022为进位标志，如果运算结果超过32767（16 位）或2147483647（32位）则M8022＝1；
在32位运算中，被指定的起始字元件是低16位元件， 约定下一个字元件则为高16位元件，如D0（D1）。
源和目标可以用相同的元件号。若源和目标元件 号相同而采用连续执行的ADD、（D）ADD指令时， 加法的结果在每个扫描周期都会改变。
plc应用系统课程设计
plc应用系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、组成结构及其工作原理；2. 掌握PLC编程语言，如梯形图、指令表等，并能运用这些语言进行简单的程序设计；3. 了解PLC在工业控制系统中的应用场景，如逻辑控制、过程控制等；4. 熟悉PLC与外围设备的连接及通信方式。
技能目标：1. 能够运用所学知识对简单的PLC控制系统进行设计、编程和调试；2. 培养学生的实际操作能力，提高他们解决实际工程问题的能力；3. 培养学生的团队协作和沟通能力，使他们能够在项目实施过程中进行有效合作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及其应用的兴趣，激发他们探索工业自动化领域的热情；2. 培养学生的创新意识和实践能力，使他们具备继续学习和发展的潜力；3. 增强学生的工程意识，使他们认识到PLC技术在现代工业中的重要性，树立正确的职业观念。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和团队合作精神。
通过本课程的学习，学生将能够掌握PLC应用系统的基本知识和技能，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. PLC基本原理及结构- PLC的定义、发展历程- PLC的硬件组成、工作原理- PLC的软件系统及编程语言2. PLC编程技术- 梯形图、指令表等编程语言- 基本指令、功能指令的应用- PLC程序的编写、下载与调试3. PLC应用系统设计- PLC控制系统设计流程- PLC与外围设备的连接及通信- 电气控制线路的设计与优化4. PLC工程实践- 实践项目一：简单逻辑控制- 实践项目二：过程控制- 实践项目三：综合控制系统5. PLC技术在工业控制中的应用案例分析- 逻辑控制案例- 过程控制案例- 自动化生产线案例本教学内容根据课程目标制定，涵盖PLC基本原理、编程技术、应用系统设计及工程实践等方面，旨在使学生系统地掌握PLC相关知识。
智能制造生产线中PLC控制系统设计应用
智能制造生产线中PLC控制系统设计应用摘要：近年来，随着我国制造行业的不断革新与改进，智能化水平显著提高，生产效率大幅提升。
但大多数生产线存在设备彼此独立、信息共享不完善、信息数据分析能力弱和人机交互功能不友好等问题。
作为“机器”的PLC具备功能完善、可靠性高、适用性强等多种优点，已成为了现代工业智能集成控制系统的核心控制器件。
关键词：智能制造；生产线；PLC控制系统；设计；应用1PLC技术功能定位可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC）技术的主要功能是实现用户对控制程序的预编程，同时按照预编程的程序流程控制整个智能制造过程。
PLC在智能制造自动化控制程序中发挥着重要作用，是整个自动化控制系统的核心模块。
预编制控制程序存储在PLC模块，由PLC模块的中央处理器（Central Processing Unit,CPU）芯片按照既定程序调用各个功能性模块（通信模块、遥感模块、电气控制模块），实现对当前生产工况的研判和对下一步生产控制指令的生成，将生产流程从一个流程推进到下一个流程，对各个生产加工设备发布一个控制指令到另一个控制指令，从而实现对整个生产流程的自动化控制。
PLC技术对智能制造的自动化控制是单向的。
整个控制过程会按照预设的流程顺序，从一个控制阶段过渡到另一个控制阶段，使得整个设备的运作状态进入既定的加工程序，并一直循环下去。
2智能制造生产线中PLC控制系统设计应用2.1消毒箱工艺流程设计联合消毒箱工艺流程基于作业过程可分为置物、消毒、取物三部分。
如图1为联合消毒箱的工艺流程，系统上电状态下，作业人员按下开门按钮，系统在判定内部无消毒物资的前提下，会打开置物入口门锁。
门开启后，人员将待消毒物资放置在消毒箱内部指定位置并关闭入口门。
根据待消毒物资的特性，人员选择加热或紫外的消毒方式，按下相应消毒按钮。
系统在判定条件具备的情况下（受控门有效关闭、计时器复位等）启动消毒作业，计时器开始计时。
第8章可编程序控制器系统设计与应用ppt课件
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.2.1 PLC的选型
当确定由PLC来完成控制后，设计者接下来要解 决两个主要问题：
➢ PLC容量的选择：首先要对控制任务进行详细的 分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和 模拟量I/O以及这些I/O点的性质。
8.2.2 I/O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是 进行PLC控制系统设计的基础。对软件设计来说， I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及 PLC的外围接线来说，只有I/O地址确定以后， 才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员 根据线路图和安装图安装控制柜。
在进行I/O地址分配时最好把I/O点的名称、代码 和地址以表格的形式列写出来。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
8.3 PLC控制系统软件设计
8.3.1 经验设计法
在一些典型的控制环节和电路的基础上，根据被 控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选 择、组合。有时为了得到一个满意的设计结果， 需要进行多次反复地调试和修改，增加一些辅助 触点和中间编程元件。
2．具有点动功能电动机启动、停止控制程序
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
(2)触点合并式输入方法
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
PLC的学习第七章,第八章
将增益由0.7增大到1.5，减少了上升时间，但是超调量增大到16%。将积分 时间增大到0.3min，超调量减小到13%。但是因为减弱了积分作用，在设定值 减小后，过程变量下降的速度太慢。 将TI减小到0.15min，反复调节微分时间，在0.01min时效果较好。
7.3 PID参数自整定 7.3.1 自整定的基本方法与自整定过程
系统进入并停留在稳态值 c(∞) 上 下±5%（或2％）的误差带内的时 间tS称为调节时间。
被控量c(t)从0上升，第一次到达 稳态值 c(∞) 的时间称为上升时间 tr 。
稳态误差是指响应进入稳态后， 输出量的期望值与实际值之差。
4．闭环控制带来的问题
由于闭环中的滞后因素，PID控制器的参数整定得不好时，阶跃响应曲线将 会产生很大的超调量，系统甚至会不稳定。
导数的近似表达式：
数字PID控制器输出值的计算公式：
必须保存本次的过程变量PVn，作为下一次的PVn -1。 3．反作用调节 在开环状态下，PID输出值控制的执行机构的输出增加使被控量增大的是 正作用（例如加热炉）；使被控量减小的是反作用（例如空调的压缩机）。 把PID回路的增益KC设为负数，就可以实现PID反作用调节。
5．闭环控制反馈极性的确定 闭环控制必须保证系统是负反馈，如果系统接成了正反馈，将会失控。
调试时断开AO模块与执行机构之间的连线，在开环状态下运行PID控制程序。 如果控制器有积分环节，因为反馈被断开了，AO模块的输出会向一个方向变化。 这时如果假设接上执行机构，能减小误差，则为负反馈，反之为正反馈。 6．变送器的选择 AI模块的电压输入端的输入阻抗很高，微小的干扰信号电流将在模块的输入 阻抗上产生很高的干扰电压。远程传送的模拟量电压信号的抗干扰能力很差。 电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC的AI模块的 输入为电流时，输入阻抗较低，例如250。干扰信号在模块的输入阻抗上产生 的干扰电压很低，模拟量电流信号适用于远程传送。
(电气控制与PLC)第八章梯形图程序设计方法
I0.0 I0.1 I0.2 Q0.1 Q0.0
Q0.0 I0.1 I0.0 I0.2 Q0.0 Q0.1
Q0.1
2020/7/21
福州大学电气工程与自动化学院
10
提纲
1. 经验设计法 2. 顺序控制设计法与顺序功能图 3. 基于顺序功能图的梯形图设计方法
2020/7/21
福州大学电气工程与自动化学院
I0.1 I0.0 I0.3 I0.2 Q0.0 Q0.1 I0.4 Q0.1
PLC的外部接线图
小车自动往返的梯形图
福州大学电气工程与自动化学院
9
经验设计法——总结
❖ 将继电器电路转换为梯形图 1. 确定PLC的输入/和输出信号。 2. 画PLC的外部接线图 • 启动/停止一般使用常开按钮 • 互锁使用常闭开关 3. 控制线路图 >> 梯形图 4. 注意互锁环节
2. PLC内部的信号，如定时 器、计数器等
3. 多个信号的逻辑组合 (P79，图4-11)
福州大学电气工程与自动化学院
11
顺序控制设计法与顺序功能图
2020/7/21
动力头控制的 顺序功能图
福州大学电气工程与自动化学院
12
顺序控制设计法与顺序功能图
顺序控制设计法 ❖ 首先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编写梯形图程序。 ✓ 部分PLC提供了顺序功能图编程语言，用户在编程 软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作，如西门 子S7-300/400 PLC中的S7 Graph编程语言。 ✓ 容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提 高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。
步
有 向 连 线
初始步
与步对应的 动作/命令
西门子S7-200 SMART PLC原理及应用教程课件第八章
图8-13 PLC与步进驱动器的连接
驱动器个接口的含义如表8-4所示，平时用到的小型比步进电机多为 两相，上图为四线接法。
表8-4 驱动器引脚
信号名
说明
信号名
说明
PUL+
脉冲信号(+)输入 ENABLE+
使能信号(+)输入
随着步进电动机在各方面的广泛应用，步进电动机的驱动装置也从分立元件电路 发展到集成元件电路，目前已发展到系列化、模块化的步进电动机驱动器。这些对 于步进电动机控制系统的设计，不仅提供了模块化的选择，而且简化了设计过程， 提高了效率与系统运行能可靠性。
不同生产厂家的步进电动机驱动器虽然标准不统一，但其接口定义基本相同，只 要了解接口中接线端子、标准接口及拨动开关的定义和使用，即可利用驱动器构成 步进电动机控制
式中f为控制脉冲的频率；转速取决于脉 冲频率、转子齿数和拍数，与电压、负载、 温度等因素无关。
(4)步进电动机具有自锁能力。当控制电 脉冲停止输入，让最后一个脉冲控制的绕组 继续通直流电时，电动机保持在最后一个脉 冲控制的角位移的终点位置。步进电动机可 以实现停车时转子定位。
S7-200 SMART PLC与步进电机的连接
Q0.3 SM567.0 SM567.1 SM567.2 SM567.3 SM567.4 SM567.5 SM567.6 SM567.7 SMW568 SMW570
PWM刷新周期值 0：不刷新；
1：刷新
PWM刷新脉冲宽度值
0：不刷新；
1：刷新
保留
PWM时基选择 保留
0：1ms； 1：1ms
保留
第八章 S7200 PLC序控制指令及应用
M103
M105
I0.3
I0.6
I0.7 M0.6
I1.0 M107
I1.1
M0.8的控制梯形图
M0.3 I0.3 M0.5 I0.6 M0.7 I1.1
M0.9
M0.8
相应 输出
M0.8
M0.8 I1.2
M0.9
顺序控制功能图
3. 并行序列
M0.3 I0.2
M0.4
M0.1 I0.0
M0.2 I0.1
每次3个转换条件 中只有1个满足
2. 选择序列
在某一步后有若干个 单序列等待选择，一次仅 能选择进入一个序列。选 择序列中的各单序列是互 相排斥的，其中任何两个 单序列都不会同时执行。 选择序列的开始称为“分 支”，选择序列的结束称 为“合并”。
I0.1 2
I0.2 3
I0.3
I0.0 1
I0.4 4
第八章 S7200 PLC序控制指令及应用
单/击/此/处/添/加/副/标/题/内/容
第八章 S7-200系列PLC顺控继电器指令 及顺序控制编程方法
8.1顺序控制设计法及顺序控制功能图基本结构 8.2 功能图的基本类型
8.3 顺序控制指令应用举例
8.1 顺序控制设计法及顺序控制功 能图基本结构
一、顺序控制设计法简介 二、顺序控制功能图的基本结构 三、顺序控制功能图转换实现的基本原则
I0.5 5
I0.6
8 I1.1
I0.7 6
I0.0 7
I0.1
3. 并列序列
当X001触点闭合后， 步3、5、7同时启动
在某一转换条件下，同 时起动若干个单序列。并行 序列的开始也称为“分支” ，结束也称为“合并”。并 行序列的开始用双水平线表 示，同时结束若干个序列也 用双水平线表示。
PLC的控制系统设计
案例五：智能家居的自动控制
总结词
实现家居设备的智能化控制和管理，提高居住的舒适度 和便捷性。
详细描述
利用PLC技术对智能家居系统进行自动化控制和管理。 PLC控制系统可以与各种家居设备进行连接和控制，实 现家居设备的智能化管理和自动化运行。例如，系统可 以根据室内温度和湿度自动调节空调和加湿器的运行状 态，根据室内光线强度自动调节窗帘的开合程度等。同 时，系统还可以对家居安全进行实时监测和预警，提高 居住的舒适度和便捷性。
案例四：电梯的自动控制
总结词
提高电梯的运行效率和安全性，提升乘客的 乘坐体验。
详细描述
通过PLC技术对电梯的运行进行自动化控制 。PLC控制系统可以根据乘客的需求和电梯 的运行状态，自动调整电梯的运行速度和停 靠楼层，提高电梯的运行效率和安全性。同 时，系统还可以对电梯的运行状态进行实时 监测和预警，及时处理故障和异常情况，确
PLC的控制系统设计
目录
• PLC基础知识 • PLC控制系统设计 • PLC控制系统的实现 • PLC控制系统的应用案例
01
PLC基础知识
PLC的定义与特点
总结词
PLC是可编程逻辑控制器的简称，是一种专门用于工业控制的计算机系统。
详细描述
PLC采用可编程的存储器，用于执行顺序控制、逻辑运算、计数、定时、算术运算等操作指令，并通过数字或模 拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、通用性强、编程简单、维护 方便等优点。
维护
定期对PLC控制系统进行检查、保养 和维修，及时发现并处理潜在问题， 延长系统使用寿命。
控制系统的故障诊断与排除
诊断
当PLC控制系统出现故障时，能够快速准确地诊断故障原因 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
第八章 PLC控制系统的应用设计
§8-1 §8-2 §8-3
PLC控制系统的总体设计 提高PLC控制系统可靠性的措施 机械手控制系统的应用设计
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
1
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
§8-1 PLC控制系统的总体设计
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
3
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
PLC
输入/输出
控制对象 单机控制系统
PLC
输入/输出
控制对象 控制对象 控制对象 集中控制系统
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
4
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
计算机
SWUST
PLC-A
PLC-B
PLC-C
控制对象A
控制对象B 分散控制系统
控制对象C
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
5
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
PLC
控制对象M
本地I/O 通道
控制对象A
控制对象B
远程I/O 控制对象C
通道
远程I/O控制系统
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
2
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
一、控制系统总体方案设计 明确对控制对象的要求，然后根据实际需要确定控制系
统类型和系统工作时的运行方式，即总体方案实际的内容。 1、PLC控制系统类型
由PLC构成的单机控制系统可分为下列四种类型。 （1）由PLC构成的单机控制系统 （2）由PLC构成的集中控制系统 （3）由PLC构成的分布式控制系统 （4）由PLC构成远程I/O控制系统
SWUST
PLC控制系统硬件设计方法 控制系统总体方案设计 控制系统硬件设计根据 机型及I/O模块的选择 控制系统硬件设计文件 系统供电设计 I/O模块供电电源设计 系统接地设计 电缆设计和敷设
PLC控制系统软件设计方法 控制系统软件设计流程 信号采样和滤波处理方法与技巧
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
6
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
（2）半自动运行方式。这种运行方式的特点是系 统在启动和运行过程中的某些步骤需要人工干预 才能进行下去。半自动方式多用于检测手段不完 善，需要人工判断或某些设备不具备自控条件， 需要人工干涉的场合。 （3）手动运行方式。手动运行方式不是控制系统 的主要运行方式，而是用于设备调试、系统调整 和特殊情况下的运行方式，因此它是自动运行方 式的辅助方式。
SWUST
4、I/O点数和种类 在统计系统I／O时，要分清输入和输出、数字量
和模拟量、各种电压电流等级、智能模板要求。 5、系统的先进性 • 初级的单体设备控制系统 • 集中控制系统 • EIC综合化控制系统
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
14
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
EIC综合化系统就是将电气控制（Electric）、仪 表控制（Instrumentation）、计算机系统（Computer System）集于一体形成综合化控制系统。这种系统功 能强、层次清楚、可靠性高、可扩展性强、应用开发 容易。鉴于控制思想的不断更新，在设计可编程序控 制器所组成的控制系统时，也要考虑到所组成的控制 方案的先进性。
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
11
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
（1）S下W降US；T （2）夹紧； （3）上升； （4）右移； （5）下降； （6）放松； （7）上升； （8）左移。
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
12
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
9
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
（2）暂停方式 。 用于程序控制方式时暂停执行当前程序， 使所有输出都设置成OFF状态，待暂停解除时将继续执行被 暂停的程序。另外也可用暂停开关直接切断负荷电源，同时 将此信息传给PLC，以停止执行程序，或者把CPU的RUN 切换成STOP，以实现对系统的暂停运行； （3）紧急停运方式 。 是在系统运行过程中设备出现异常 情况或故障时，若不中断系统运行，将导致重大事故或有可 能损坏设备，此时必须使用紧急停运按钮使整个系统立即停 运。它是既没有连锁条件也没有延迟时间的停运方式，紧急 停运时，所有设备都必须停运，且程序控制被解除，控制内 容复位到原始状态。
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
8
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
3、PLC的停运方式
有正常停运、暂时停运和紧急停运三种。
（1）正常停运。 由PLC的程序执行，当系统的运 行步骤执行完且不需要重新启动执行程序时，或 PLC接收到操作人员的停运指令后，PLC按规定的 停运步骤停止系统运行；
SWUST
2、设备状况
设备状况应满足整个工艺要求。
3、控制功能
根据工艺要求和设备状况就可提出控制系统应 实现的控制功能。只有掌握了要实现的控制功能， 才能据此设计系统的类型、规模、机型、模块、 软件等内容。
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
13
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
10
电气控制与PLC
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
二、系统硬件设计根据 系统硬件设计必须根据控制对象而定，应包括控
制对象的工艺要求、设备状况、控制功能、I／O点 数，并据此构成比较先进的控制系统。 1、工艺要求
机械手的控制系统为 例，讨论工艺要求所包含的 内容和对系统设计的要求。所要了解的工艺过程如下 图所示。（机械手动作示意图）
2021/3/9
西南科技大学信息工程学院
15
电气控制与PLC
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第八章 PLC控制系统的应用设计
SWUST
三、PLC的机型选择 选择机型所依据的性能指标如下：
1、CPU的能力 2、I/O点数
为了保证所设计的控制系统的正常运行，在系统 硬件设计时，建议根据实际I／0点数留有10 ％ ～15％ 的余量。 3、响应速度