可编程序控制器程序设计基础演示课件

.,第5章 可编程序控制器程序设计基础,1,.淮海工学院电气工程系 制作,第5章 PLC 程序设计基础,5.1 梯形图的编程规则5.2 典型控制功能的梯形图 5.3 PLC 程序的移植和经验设计法 5.4 PLC 程序的顺序控制设计法,2,淮海工学院电气工程系 制作,.淮海工学院电气工程系 制作,5.1 梯形图的编程规则,一、梯形图的编程规则(1) 每一个网络要起于左母线，然后连接触点， 中止于输出线圈。,淮海工学院电气工程系 制作,3,.淮海工学院电气工程系 制作,(2) 触点可以任意串并联，输出线圈只能并联,(3) 同一个触点的使用次数不受限制,淮海工学院电气工程系 制作,4,.淮海工学院电气工程系 制作,(4) 触点只能画在水平方向的支路上，而不能画在纵向支路上,淮海工学院电气工程系 制作,5,.淮海工学院电气工程系 制作,(5) 关于电路块的串并联,STLLD I0.1 LD I0.2O I0.0ALD= Q0.0,STLLD I0.1O I0.0A I0.2= Q0.1,栈装载与指令,淮海工学院电气工程系 制作,6,.淮海工学院电气工程系 制作,(5) 关于电路块的串并联,LD I0.0O I0.1AN I0.2LD M0.0O M0.1O V10.0 ALD= Q0.0,LD M0.0 O M0.1O V10.0LD I0.0O I0.1ALDAN I0.2= Q0.0,淮海工学院电气工程系 制作,7,.淮海工学院电气工程系 制作,LD M0.2 LD M0.1 A I0.1OLDLD M0.0A I0.0AN I0.2OLD= Q0.0,(5) 关于电路块的串并联,LD M0.0 A I0.0AN I0.2LD M0.1 A I0.1OLDO M0.2= Q0.0,栈装载或指令,淮海工学院电气工程系 制作,8,.淮海工学院电气工程系 制作,(6) 关于双线圈输出 同一个输出线圈一般只使用一次。 多次使用同一个输出线圈称为双线圈输出。 不同 PLC 对双线圈输出的处理： 有些 PLC 将其视为语法错。 有些 PLC 以最后一次输出为准（S7200）。 有些 PLC 在限定指令中可以使用。,淮海工学院电气工程系 制作,9,.淮海工学院电气工程系 制作,(6) 关于双线圈输出,无语法错误，编译通过。 如果： I0.0 = ON，I0.1 = OFF 则： Q0.0 = OFF，Q0.1 = ON,以最后一次输出为准,网络1,网络2,网络3,淮海工学院电气工程系 制作,10,.淮海工学院电气工程系 制作,避免双线圈输出的解决方法：,网络1,网络2,淮海工学院电气工程系 制作,11,.淮海工学院电气工程系 制作,(7) 外部输入触点用常开或常闭触点均可 起动按钮可以用常开或常闭触点。 停止按钮可以用常开或常闭触点。,淮海工学院电气工程系 制作,12,.淮海工学院电气工程系 制作,二、建立功能规范 (1) 确定输入/输出（I/O）点。(2) 操作的功能描述（画流程图）。(3) 每个执行设备（线圈、电机、驱动器） 执行前应满足的状态。(4) 操作接口描述。P132 (5) 突然断电时，输出应当怎样处理：P132134 输出状态是否保持？ 输出是否强制在某种状态？,淮海工学院电气工程系 制作,13,.淮海工学院电气工程系 制作,5.2 典型控制功能的梯形图,一、具有自锁和互锁功能的梯形图 1. 具有自锁功能的程序,停止优先,起动优先,以上程序也可以用置位SET指令和复位RET指令来实现,淮海工学院电气工程系 制作,14,.淮海工学院电气工程系 制作,2. 具有互锁功能的程序,网络1,网络2,淮海工学院电气工程系 制作,15,.淮海工学院电气工程系 制作,二、定时器应用程序,(a) 梯形图,(b) 时序图,1. 占空比可调脉冲信号发生器程序,延时接通,延时断开,I0.1接开关,问题：如果I0.1是一个按钮，如何实现连续信号的产生？,淮海工学院电气工程系 制作,16,.淮海工学院电气工程系 制作,(a) 梯形图,2. 顺序脉冲发生器程序,(b) 时序图,网络1,网络2,网络3,网络4,网络5,网络6,如果要求以下顺序控制，梯形图如何？,淮海工学院电气工程系 制作,17,.淮海工学院电气工程系 制作,(a) 梯形图,3. 长定时程序,(b) 时序图,网络1,网络2,网络3,网络4,如果用计数器如何实现长定时？,淮海工学院电气工程系 制作,18,.淮海工学院电气工程系 制作,(a) 梯形图,4. 用接通延时定时器实现断开延时功能程序,(b) 时序图,网络1,网络2,也可以使用断开延时定时器指令TOF,能否直接用Q0.3代替M0.0？,实际应用：按下SB后，指示灯亮，延时5秒后熄灭,淮海工学院电气工程系 制作,19,.淮海工学院电气工程系 制作,5. 单脉冲发生器程序,(b) 时序图,以上梯形图实现每次按下I0.5就发一个单脉冲,淮海工学院电气工程系 制作,20,.淮海工学院电气工程系 制作,三、计数器应用程序,1. 计数器与定时 器组合的定时 程序,网络2,/控制灯点亮 80s 后熄灭,/延时10s,/计数8次,淮海工学院电气工程系 制作,21,.淮海工学院电气工程系 制作,2. 计数器组合扩大计数范围的程序,/计数 10 万次使输出接通,淮海工学院电气工程系 制作,22,.淮海工学院电气工程系 制作,淮海工学院电气工程系 制作,23,四、微分指令应用程序,1. 系统时钟的读取与设置,.淮海工学院电气工程系 制作,淮海工学院电气工程系 制作,24,2. 主令开关故障保护,.淮海工学院电气工程系 制作,淮海工学院电气工程系 制作,25,3. 一个开关控制两组设备交替工作,.淮海工学院电气工程系 制作,5.3 PLC 程序的移植设计法和经验设计法,一、PLC 程序的移植设计法1. 分析原有系统的工作原理 了解被控设备的工艺过程和机械的动作情况， 根据继电器控制电路图分析和掌握控制系统 的工作原理。2. PLC 的 I/O 分配 (1) 分析系统有哪些输入变量和输出变量； (2) 选定输入设备和输出设备； (3) I/O 分配并画出 PLC 外部接线图。 3. 建立元器件之间的对应关系,淮海工学院电气工程系 制作,26,.淮海工学院电气工程系 制作,4. 设计梯形图,(1) 继电器控制电路 准梯形图。(2) 准梯形图 符合梯形图的语法。 (3) 主令电器的常开触点不一定对应 I 的常开触点， 主令电器的常闭触点不一定对应 I 的常闭触点。 5. 程序调试,淮海工学院电气工程系 制作,27,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-1 设计电动机的正、反转控制程序。,主电路,控制电路,淮海工学院电气工程系 制作,28,.淮海工学院电气工程系 制作,解：(1) I/O 分配,淮海工学院电气工程系 制作,29,.淮海工学院电气工程系 制作,(2) 画梯形图,网络2,正转按钮,反转按钮,停车按钮,热继电器触点,问题：能否停车按钮的触点改为常开触点？,淮海工学院电气工程系 制作,30,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-2 设计电动机 Y起动控制程序。,主电路,控制电路,淮海工学院电气工程系 制作,31,.淮海工学院电气工程系 制作,解：(1) I/O 分配,淮海工学院电气工程系 制作,32,.淮海工学院电气工程系 制作,(2) 设计梯形图,淮海工学院电气工程系 制作,33,.淮海工学院电气工程系 制作,二、PLC 程序的经验设计法,经验设计法的设计步骤：,(1) 分析控制要求，选择控制原则。(2) 分析有哪些控制信号 输入变量 I ， 有哪些被控制信号 输出变量 Q 。(3) 选定输入设备和输出设备。(4) 进行 I/O 分配，画出 PLC 外部接线图。(5) 设计执行元件的控制程序。(6) 检查控制功能是否达到，修改、完善程序， 最后进行程序调试。,淮海工学院电气工程系 制作,34,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-3 设计送料小车的两位行程控制程序。,解：(1) I/O 分配,停止信号SB1（I0.0)正转启动信号SB2（I0.1）反转启动信号SB3（I0.2),淮海工学院电气工程系 制作,35,.淮海工学院电气工程系 制作,(2) 梯形图,网络 2,网络 1,注：未考虑 FR。,淮海工学院电气工程系 制作,36,.淮海工学院电气工程系 制作,网络 3,网络 4,淮海工学院电气工程系 制作,37,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-4 设计送料小车的三位行程控制程序。,解：(1) 控制要求 ：小车在A位装料，第一次运送到B位，卸料后自动返回到A位再装料，第二次运送到C位，卸料后自动返回到A位再装料。以上过程自动往复。,淮海工学院电气工程系 制作,38,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-4 设计送料小车的三位行程控制程序。,解：(2) I/O 分配 SB1：停止按钮SB2：正转按钮SB3：反转按钮,淮海工学院电气工程系 制作,39,.淮海工学院电气工程系 制作,(3) 梯形图,网络 1,网络 2,右行正传,左行反传,B点限位,C点限位,A点限位,淮海工学院电气工程系 制作,40,.淮海工学院电气工程系 制作,网络 3,网络 4,网络 5,生成记忆信号,装料信号，A位装料定时,卸料信号，B位和C位卸料定时,淮海工学院电气工程系 制作,41,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-5 设计一个密码锁程序。密码为“352”。 (1) 当开锁密码正确和有开锁信号（代表有钥匙）时， 则发出开锁信号。 (2) 当开锁密码错误和有开锁信号或按错键时，则发出 报警信号，同时还设有专用的报警键。(3) 操作结束应复位，报警时可以复位。(4) 设密码锁有六个按键。,淮海工学院电气工程系 制作,42,.淮海工学院电气工程系 制作,解：密码锁梯形图程序（密码为“352”）,第三位密码计数，若误按复位键，则计数清零,淮海工学院电气工程系 制作,43,.淮海工学院电气工程系 制作,有复位信号，则报警信号清零,淮海工学院电气工程系 制作,44,.淮海工学院电气工程系 制作,例5-6 多位送料小车定位控制程序。,解：要求用PLC设计一个多位送料小车定位控制的程序。在生产线上有5个工位，当某工位需要运送原料时，按下呼叫按钮SB，小车根据当前位置与呼叫位置之间的关系，左行或右行至呼叫位置。,淮海工学院电气工程系 制作,45,.淮海工学院电气工程系 制作,解：(1) I/O 分配。 呼叫信号与位置信号均为输入信号；输出为控制小车右行（电动机正传）或左转（电动机反转）两个信号 输入： 输出：I0.0：S起动开关 I1.1：SQ1 Q0.0：左行 I0.1：SB1 I1.2：SQ2 Q0.1：右行 I0.2：SB2 I1.3：SQ3 I0.3：SB3 I1.4：SQ4 I0.4：SB4 I1.5：SQ5 I0.5：SB5,淮海工学院电气工程系 制作,46,.淮海工学院电气工程系 制作,(2) 梯形图,存储呼叫号码,5,网络 1,网络 2,网络 3,网络 4,网络 5,淮海工学院电气工程系 制作,47,.淮海工学院电气工程系 制作,存储位置号码,网络 6,网络 7,网络 8,网络 9,网络 10,左行,右行,停止信号,左行信号,右行信号,网络 11,网络 12,网络 13,网络 14,网络 15,淮海工学院电气工程系 制作,48,.淮海工学院电气工程系 制作,PLC经验设计法特点：适用于控制要求比较简单的程序设计或复杂系统的某一局部控制程序的设计，可以收到快速、简单的效果。但是对设计人员的要求比较高，如果用来设计复杂控制系统的程序则存在以下问题：,1、考虑不周、设计麻烦、设计周期长2、程序的可读性差、系统维护困难。,淮海工学院电气工程系 制作,49,.淮海工学院电气工程系 制作,5.4 PLC 程序的顺序控制设计法,如果一个控制系统可以分解成一些独立的控制动作，而且这些动作必须严格按照一定的先后顺序才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统成为顺序控制系统。,所谓顺序控制设计方法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。,顺序控制设计方法的特点：易于接受，提高设计效率；程序的调试、修改和阅读也方便,淮海工学院电气工程系 制作,50,.淮海工学院电气工程系 制作,5.4 PLC 程序的顺序控制设计法,一、顺序控制设计法的设计步骤 1. 步（状态）的划分,彩灯顺序点亮控制的时序图,加热炉自动上料的控制过程,淮海工学院电气工程系 制作,51,.淮海工学院电气工程系 制作,2. 确定转换条件：前步转入下一步的信号,3. 绘制功能表图 ：又叫状态转移图4. 编制梯形图,二、功能表图的绘制,1. 步与动作 ：用矩形框表示2. 有向连线、转换与转换条件,淮海工学院电气工程系 制作,52,.淮海工学院电气工程系 制作,3. 功能表图的基本结构,(a) 单控制流,(b) 控制流的选择性分支,(c) 选择性控制流的合并,(d) 控制流的并行分支,(e) 并行控制 流的合并,4. 绘制功能表图应注意的问题,淮海工学院电气工程系 制作,53,.淮海工学院电气工程系 制作,4. 绘制功能表图应注意的问题（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换 将它们隔开；（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将 它们隔开；（3）功能表图中初始步是必不可少的，它一般对 应于系统等待启动的初始状态；（4）只有当某一步所有的前级步都是活动步时， 该步才有能变成活动步。,淮海工学院电气工程系 制作,54,.淮海工学院电气工程系 制作,彩灯控制系统的功能表图,加热炉上料控制系统的功能表图,SM0.1：初始脉冲。PLC由转为时的第一个扫描周期为态。,淮海工学院电气工程系 制作,55,.淮海工学院电气工程系 制作,三、梯形图的顺序控制设计法 1. 使用位逻辑指令的编程方法,使用位逻辑指令的编程方法,淮海工学院电气工程系 制作,56,.淮海工学院电气工程系 制作,彩灯控制的梯形图:,这里为什么有一个复位？,淮海工学院电气工程系 制作,57,.淮海工学院电气工程系 制作,淮海工学院电气工程系 制作,58,.淮海工学院电气工程系 制作,加热炉自动上料控制的梯形图之一:,炉门开启,送料前进,送料后退,炉门关闭,淮海工学院电气工程系 制作,59,.淮海工学院电气工程系 制作,加热炉自动上料控制的梯形图之二:,淮海工学院电气工程系 制作,60,.淮海工学院电气工程系 制作,2. 使用顺序控制继电器 指令的编程方法,小车自动送料控制 系统的功能表图,淮海工学院电气工程系 制作,61,.淮海工学院电气工程系 制作,小车自动送料控制系统的梯形图（之三）,网络5,网络3,网络2,网络6,网络4,网络8,网络11,网络9,网络10,网络7,小车送料,卸料开始,B点限位,淮海工学院电气工程系 制作,62,.淮海工学院电气工程系 制作,小车后退,小车装料,C点限位,A点限位,小车前进,淮海工学院电气工程系 制作,63,.淮海工学院电气工程系 制作,小车卸料,小车后退,淮海工学院电气工程系 制作,64,.淮海工学院电气工程系 制作,四、复杂顺控系统梯形图的设计方法 1. 选择性控制流的编程方法,选择性控制流的功能表图举例,淮海工学院电气工程系 制作,65,.淮海工学院电气工程系 制作,选择性控制流的梯形图之一:,网络2,淮海工学院电气工程系 制作,66,.淮海工学院电气工程系 制作,续:,淮海工学院电气工程系 制作,67,.淮海工学院电气工程系 制作,选择性控制流的梯形图之二:,淮海工学院电气工程系 制作,68,.淮海工学院电气工程系 制作,续:,淮海工学院电气工程系 制作,69,.淮海工学院电气工程系 制作,2. 并行控制流的编程方法,并行控制流的功能表图举例,淮海工学院电气工程系 制作,70,.淮海工学院电气工程系 制作,并行控制流的梯形图之一:,网络2,网络3,淮海工学院电气工程系 制作,71,.淮海工学院电气工程系 制作,并行控制流的梯形图之一:,网络4,网络5,网络6,淮海工学院电气工程系 制作,72,.淮海工学院电气工程系 制作,并行控制流的梯形图之二:,淮海工学院电气工程系 制作,73,.淮海工学院电气工程系 制作,续:,淮海工学院电气工程系 制作,74,.淮海工学院电气工程系 制作,3. 仅有两步的闭环的处理,淮海工学院电气工程系 制作,75,.淮海工学院电气工程系 制作,具体方法:,淮海工学院电气工程系 制作,76,.淮海工学院电气工程系 制作,5.5 实用程序两例,一、实用的异步电动机正反转控制程序,淮海工学院电气工程系 制作,77,.淮海工学院电气工程系 制作,设计考虑以下问题,1、设置旋转方向标志；正转标志M1.0，反转标志M1.1。2、设置方向使能标志位：正转使能标志M2.1，反转使能标志M2.2。3、设置正反转互锁标志位：M2.0，避免主回路短路。4、设置停机等待时间：5s，避免反方向启动电动机轴承受较大扭矩。5、设计强制等待标志：M2.3，在停机等待时间内，不能反方向启动6、设置运行状态指示灯。,淮海工学院电气工程系 制作,78,.淮海工学院电气工程系 制作,设置互锁,解除互锁,正转使能,反转使能,网络 1,网络 2,网络 3,网络 4,淮海工学院电气工程系 制作,79,.淮海工学院电气工程系 制作,正转,反转,点亮停机指示灯,网络 5,网络 6,网络 7,淮海工学院电气工程系 制作,80,.淮海工学院电气工程系 制作,检测边沿,I0.2,关机过程,等待状态指示,网络 8,网络 9,网络 10,SM0.5是什么信号？,淮海工学院电气工程系 制作,81,.淮海工学院电气工程系 制作,二、实用的异步机 Y起动控制程序,淮海工学院电气工程系 制作,82,.淮海工学院电气工程系 制作,本设计考虑以下问题,1、设置互锁标志位：M10.0，防止误动作。2、设置启动过程标志位：M10.1。3、设置Y型启动时间定时：5s。4、设置各个接触器工作状态反馈信号：I0.3,I0.4和I0.5是交流接触器的的常开触点，用于反馈各个接触器的接通状态。5、设置故障信号定时：2s。这段时间对应交流接触器动作的最长时间。6、设置故障信号灯：由输出Q0.3驱动。7、设置故障复位信号按钮SB3：I0.6是用于复位启动过程中所产生的故障信号。,淮海工学院电气工程系 制作,83,.淮海工学院电气工程系 制作,设置互锁,解除互锁,起动过程,Y 形联结,网络 1,网络 2,网络 3,网络 4,启动,停止,淮海工学院电气工程系 制作,84,.淮海工学院电气工程系 制作,起动定时器,接通主开关、Y 形起动, 形运行,网络 5,网络 6,网络 7,淮海工学院电气工程系 制作,85,.淮海工学院电气工程系 制作,接触器工作状态反馈,设置接触器故障信号,人工排除故障后，复位故障信号,淮海工学院电气工程系 制作,86,.淮海工学院电气工程系 制作,PLC系统设计基础,一、PLC系统总体设计二、PLC硬件系统设计三、PLC软件系统设计,87,淮海工学院电气工程系 制作,.淮海工学院电气工程系 制作,一、PLC系统总体设计,1、PLC系统设计的基本原则最大限度地满足被控对象提出的要求和各项性能指标。设计前，设计人员除要理解被控对象的技术要求外，还应深入现场进行实地的调查研究，收集资料，访问有关的技术人和实际操作人员，共同拟定设计方案，协同解决设计中出现的各种问题。在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。保证控制系统的安全、可靠。考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。,88,淮海工学院电气工程系 制作,.淮海工学院电气工程系 制作,2、PLC系统设计的基本内容明确设计任务和技术条件明确用户输入和输出设备选择合适的PLC机型合理分配I/O端口，绘制I/O接线图设计控制程序必要时设计非标准设备编制控制系统的技术文件技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、1/O接线图和控制程序（如梯形图、语句表等）。,89,淮海工学院电气工程系 制作,.淮海工学院电气工程系 制作,3、PLC系统设计的基本步骤分析被控对象并提出控制要求确定输入输出设备选择PLC分配I/O点并设计PLC外围硬件线路a)分配I/O点b)设计PLC外围硬件电路程序设计(1)程序设计a)初始化程序 b)检测、故障诊断和显示等程序 c)保护和连锁程序(2)程序模拟调试：硬件模拟法和软件模拟法硬件实施联机调试编制技术文件,90,淮海工学院电气工程系 制作,.淮海工学院电气工程系 制作,二、PLC硬件系统设计,1、PLC型号选择（1）对输入输出点的选择（2）对存储容量的选择（3）对I/O响应时间的选择（4）根据输出负载的特点选择（5）对在线和离线编程的选择（6）根据是否联网通信选型（7）对PLC结构形式的选型,淮海工学院电气工程系 制作,91,.淮海工学院电气工程系 制作,2、输入输出模块的选择对于输入模块的选择要考虑以下三个方面根据输入信