plc第七章

7.3 PLC控制系统梯形图程序的设计
7.3.1 经验设计法 7.3.2 顺序控制设计法与顺序功能图
7.3.1 经验设计法
1.考虑不周、设计麻烦、设计周期长 2.梯形图的可读性差、系统维护困难
图7-2 运料小车控制系统
7.3.2 顺序控制设计法与顺序功能图
1.顺序功能图 2.顺序功能图的基本结构 3.顺序功能图法
并行序列的开始称为分支。当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些 序列称为并行序列。它们被同时激活后，每个序列中的活动步的进展将是 独立的，如图7-6a所示。并行序列中，水平连线用双线表示，用以表示同 步实现转换。并行序列的分支中只允许有一个转换条件，并标在水平双线 之上。 并行序列的结束称为合并。在并行序列中，处于水平双线以上的各步都为 活动步，且转换条件满足时，同时转换到同一个步，如图7-6b所示。并行 序列的合并只允许有一个转换条件，并标在水平双线之下。
7.5.2 恒温控制
1.恒温控制的基本思路 2.数据的变换与处理 3.设计梯形图程序
1.恒温控制的基本思路
图7-25温度控制系统硬件示意图
2.数据的变换与处理
(1)数据输入变换过程 (2)控制量输出变换过程
图7-26 4~20mA模拟量变换坐标
3.设计梯形图程序
1)主程序(OB1)：网络1将温度信号输入值转换成0~25600存入V W162，以及再转换成0~100℃范围并存入VW170，该温度值可 用于数码显示或后面的“比较器”数值比较。 2)子程序0(SBR0)：初始化变量存储器，其中VD160、VW170开 机清零；VW180置最大输出调控量32000(20mA)；VW182置0输 出调控量(4mA)。 3)子程序1(SBR1)：填写除给定值以外其他PID回路表参数。 4)中断0(INT0)完成以下功能：①将VW162以上16位补0成为双 字整数，再划为实数，并除以25600.0使之成为0.0~1.0的过程变 量(PVn)；②I0.0置1时PID回路指令有效；③将0.0~1.0的输出转 换成0~25600的整数，再加6400，成为6400~32000的输出，其中 还有上/下限幅，当失调温度超过设定值5℃时，输出6400，反 之低于5℃时，输出32000。（具体程序见教材）
绿灯同时亮。
2)东西向绿灯亮25s后，闪烁3次(1s/次)，接着东西向黄灯亮， 2s后东西向红灯亮，30s后东西向绿灯又亮……如此不断循环，
直至停止工作。
3)南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后南北向绿灯闪烁 3次(1s/次)，接着南北向黄灯亮，2s后南北向红灯又亮……如
此不断循环，直至停止工作。
+ +
+ +
+
M2．2
M2．3 M2．4 M2．5 M2．6 M2．7 + + +
+
+ + + + +
+
+ + + + +
+
+ + + + +
+
+
+
2.环形分配器法编程
(1) 时基 (2) 单步环形移位 (3) “长针”周期触发、“短针”单步环形移位
3.编写彩灯“花式”节拍输出分配表程序
图7-24 节日彩灯控制程序
1.彩灯闪烁一般控制方法——环形分配器原理
图7-23 环形分配器示意“钟”
表7-3 节日彩灯“步进单闪”花式节拍输出分配表
长针节 拍 中间 输出
M1．0 M1．1 +
V2．0
V2．1
V2．2
V2．3
V2．4
V2．5
V2．6
V2．7
+
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
+ +
M1．2
M1．3 M1．4 M1．5 M1．6 M1．7
第7章 PLC控制系统设计与应用实例
7.1 PLC控制系统设计的内容和步骤 7.2 PLC控制系统的硬件配置 7.3 PLC控制系统梯形图程序的设计 7.4 顺序控制梯形图的设计方法
7.5 PLC在工业控制系统中的典型应用实例
7.1 PLC控制系统设计的内容和步骤
7.1.1 PLC控制系统设计的内容 7.1.2 PLC控制系统设计的步骤
7.1.2 PLC控制系统设计的步骤
1.系统规划 2.硬件设计 3.软件设计 4.的步骤
7.2 PLC控制系统的硬件配置
7.2.1 PLC机型的选择 7.2.2 开关量I/O模块的选择 7.2.3 模拟量I/O模块的选择
7.2.4 智能模块的选择
7.2.1 PLC机型的选择
性能与任务相适应 PLC的处理速度应满足实时控制的要求 PLC机型尽可能统一
指令系统
1.性能与任务相适应
对控制速度要求不高的开关量控制系统，选用小型PLC。 对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用 系统，应选用带有A/D转换的模拟量输入模块和带D/A转 换的模拟输出模块，配接相应的传感器、变送器和驱动 装置，并且选择运算功能较强的小型PLC。
1.顺序功能图
(1)步与动作 (2)有向连线 (3)转换和转换条件
图7-3 顺序功能图举例
2.顺序功能图的基本结构
(1)单序列结构 (2)选择序列结构 (3)并行序列结构
(1)单序列结构
单序列由一系列相继激活的步组成。每步的后面仅有一个转 换条件，每个转换条件后面仅有一步，如图7-4所示。
图7-4 单序列结构
1)选择CPU速度比较快的PLC，使执行一条基本 指令的时间不超过0.5μs。 2)优化应用软件，缩短扫描周期。
3)采用高速响应模块，其响应的时间不受PLC周
期的影响，而只取决于硬件的延时。
3. PLC机型尽可能统一
一个大型企业，应尽量做到机型统一。因为同一机型 的PLC ，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理， 这不仅使模块通用性好，减少备件量，而且给编程和维修 带来极大的方便，也给扩展系统升级留有余地；其功能及 编程方法统一，有利于技术力量的培训、技术水平的提高 和功能的开发；其外部设备通用，资源可共享，配以上位 计算机后，可把控制各独立系统的多台PLC连成一个多级 分布式控制系统，相互通信，集中管理。
图7-7 交通信号灯控制示意图
2.输入、输出信号地址分配
表7-1
起动按钮SB1 停止按钮SB2
交通信号灯控制I/O地址分配表
输出信号 I0．1 I0．2 南北红灯HL1、HL2 南北绿灯HL3、HL4 南北黄灯HL5、HL6 东西红灯HL7、HL8 东西绿灯HL9、HL10 东西黄灯HL11、HL12 Q0．0 Q0．4 Q0．5 Q0．3 Q0．1 Q0．2
模拟量输出模块的输出类型有电压输出和电流输出两 种，输出范围有0~10V、±10V、0~20mA等。 模拟量输出模块的输出精度、分辨率、抗干扰措施等 都与模拟量输入模块的情况类似。 S7-200 PLC提供了EM231 4路模拟量输入模块、EM231
4路输入热电偶、EM231 2路热电阻(RTD)、EM232 2路 模拟量输出模块、EM235 4输入/1输出组合模块，可根 据实际需要选用。
(2)选择序列结构
选择序列的开始称为分支。某一步的后面有几个步，当满 足不同的转换条件时，转向不同的步，如图7-5a所示。 选择序列的结束称为合并。几个选择序列合并到同一个序 列上，各个序列上的步在各自转换条件满足时转换到同一 个步，如图7-5b所示。
图7-5 选择序列的分支与合并
(3)并行序列结构
输入信号
图7-8 I/O接线图
3.设计顺序功能图和梯形图程序
图7-9 交通信号灯控制顺序功能图
南北向控制程序略
17
18
19
南北向输出程序略
23
图7-10 交通信号灯梯形图程序
7.4.2 顺序控制继电器指令编程——深孔钻组合机床
1.深孔钻组合机床控制要求 2. I/O信号地址分配和接线图 3.画出顺序功能图 4.由顺序功能图设计梯形图
4.指令系统
1)指令系统的总语句数。 2)指令系统种类。 3)指令系统的表达方式。
4)应用软件的程序结构。
7.2.2 开关量I/O模块的选择
1.开关量输入模块的选择 2.开关量输出模块的选择
1.开关量输入模块的选择
1)选择工作电压等级。 2)选择模块密度。 3)门坎电平。
2.开关量输出模块的选择
7.1.1 PLC控制系统设计的内容
1)分析控制对象、明确设计任务和要求是整个设计的依据。 2)选定PLC的型号及所需的输入/输出模块，对控制系统的硬
件进行配置。
3)编制PLC的输入/输出分配表和绘制输入/输出端子接线图。 4)根据系统设计的要求编写软件规格要求说明书，然后再用 相应的编程语言(常用梯形图)进行程序设计。 5)设计操作台、电气柜，选择所需的电气元件。 6)编写设计说明书和操作使用说明书。
1.深孔钻组合机床控制要求
刀具进退与行程开关示 意图如图7-11所示。 在起始位置O点时，行 程开关SQ1被压合，按起动 按钮SB2，电动机正转起动， 刀具前进。退刀由行程开关 控制，当动力头依次压在 SQ3、SQ4、SQ5上时电动机 反转，刀具会自动退刀，退 刀到起始位置时，SQ1被压 合，退刀结束，又自动进刀， 直到三个过程全部结束。
图7-6 并行序列的分支与合并
3.顺序功能图法
顺序功能图法首先根据系统的工艺流程设计顺序功 能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制程序。在顺 序功能图中，实现转换时使前级步的活动结束而使后续 步的活动开始，步之间没有重叠。这使系统中大量复杂 的联锁关系在步的转换中得以解决。而对于每步的程序 段，只需处理极其简单的逻辑关系。因而这种编程方法 简单易学、规律性强,设计出的控制程序结构清晰、可 读性好，程序的调试、运行也很方便，可以极大地提高 工作效率。 S7-200 PLC采用顺序功能图法设计时，可用置位/复 位(S/R)指令、顺序控制继电器(SCR)指令、移位寄存器 (SHRB)指令等实现编程。