PLC编程的基本方法.ppt

3 5编程的基本方法 PLC程序设计的主要任务就是根据控制要求将工艺流程图转换成梯形图 这是PLC应用中的关键问题 程序的编写是软件设计的具体体现 本节主要介绍程序的编写方法和步骤 编程器的使用请参阅第5章 3 5 1编程内容 编程是一个系统工作 它包含了对控制对象的分析理解 一直到程序调试的全过程 1 明确控制系统要求确定控制任务是设计PLC控制系统十分重要的部分 在设计中首先必须确定控制系统的I O点数 它决定了PLC的系统配置 然后确定控制系统动作发生的顺序和相应的动作条件 2 I O分配根据控制系统区分哪些是发送 输入 给PLC的信号 哪些是接收来自PLC的信号 输出 分别给出对应的地址 同时根据程序的需要合理使用定义过的内部辅助继电器 定时器和计数器等 3 绘制梯形图明确输入 输出以及它们之间的关系之后 按照实际的要求编写梯形图 4 将梯形图转换成助记符 编写指令表 如果借助于计算机和编程软件 可省去这一步 5 利用编程器或编程软件将程序输入到PLC中 6 检查程序并纠正错误 7 模拟调试 8 现场调试 并将调试好的程序备份到EEPROM中 3 5 2编程方法 在编写PLC程序时 可以根据自己的实际情况采用以下不同的方法 1 经验法经验法是运用自己的或者借鉴别人已经成熟的实例进行设计 可以对已有相近或者类似的实例按照控制系统的要求进行修改 直至满足控制系统的要求 在工作中要尽可能地积累经验和收集资料 不断丰富设计经验 2 解析法PLC的逻辑控制实际上就是逻辑问题的综合 可以根据组合逻辑或者时序逻辑的理论 并运用相应的解析方法 对其进行逻辑关系的求解 然后由求解的结果或画出梯形图 或直接编写指令 解析法比较严谨 可以避免编程的盲目性 3 图解法图解法是依照画图的方法进行PLC程序设计 常见的方法有梯形图法 时序图 波形图 法和流程图法 梯形图法是最基本的方法 无论经验法还是解析法 在把PLC程序等价为梯形图后就要用到梯形图法 时序图 波形图 法适合于时间控制结构 先把对应信号的波形画出来 再依照时序用逻辑关系去组合 就可以把程序设计出来 流程图法是用框图表示PLC程序的执行过程及输入条件与输出间的关系 在使用步进指令编程的情况下 使用该方法设计是很方便的 图解法和解析法不是彼此独立的 解析法中要画图 图解法中也要列解析表达式 只是两种方法的侧重点不一样 4 技巧法技巧法是在经验法和解析法的基础上运用一定的技巧进行编程 以提高编程质量 还可以使用流程图做工具 将巧妙的设计形式化 进而编写所需要的程序 5 计算机辅助设计计算机辅助设计是利用PLC通过上位链接单元与计算机实现链接 运用计算机进行编程 该方法需要有相应的编程软件 现有的软件主要是将梯形图转换成指令的软件 3 5 3编程原则 1 输出线圈 包括输出继电器 辅助继电器和定时器 计数器 在程序中只能使用一次 但触点可以无限次使用 2 并联触点和串联触点的个数无限制 3 线圈不能从母线直接输出 如需要始终保持通电 可以使用特殊继电器 常ON 4 输出线圈可以并联 不能串联 但定时器的线圈可以串联 5 一般以输出线圈和右母线相连 线圈后面不允许有触点 6 不准使用没有定义过的触点和线圈 7 主程序必须以ED指令结束 8 定时器 计数器不能直接产生外部输出信号 必须用对应的触点编程到一个输出 9 在梯形图的竖线上不能安排任何元件 3 5 4编程技巧 1 输入继电器 输出继电器 辅助继电器 定时器 计数器的触点在程序中不受限制 多次使用可以简化程序和节省存储单元 2 在不使程序复杂难懂的情况下应尽可能少占用存储空间 3 由于定时器 计数器的编号必须在0 143范围内 且不能重复使用 所以编程时定时器可以从0开始递增使用 而计数器从143开始递减使用 这样就可以避免定时器 计数器使用相同的编号 4 在对复杂的梯形图进行调试时可以在任何地方插入ED指令 分段进行调试 从而提高调试的效率 5 由于PLC的扫描方式是按照从左到右 由上而下的顺序进行扫描 上一梯级的执行结果会影响下一级的输入 所以在编程时必须考虑控制系统逻辑上的先后关系 3 5 5编程应用举例 1 简单结构编程对于并联 串联结构 如图3 22所示 的编程 先编写并联逻辑块 a块 然后再编写串联逻辑块 b块 图3 22并联 串联结构 对于串联 并联结构 如图3 23所示 的编程 就必须将结构进行分块为串联逻辑块 a块 和并联逻辑块 b块 先对每块进行编程 然后利用ANS指令把这些逻辑块合为一个整体 在该图中 如将a块和b块换位 则可以减少指令数量 节约存储空间 图3 23串联 并联结构 对于串联 并联结构 如图3 23所示 的编程 就必须将结构进行分块为串联逻辑块 a块 和并联逻辑块 b块 先对每块进行编程 然后利用ANS指令把这些逻辑块合为一个整体 在该图中 如将a块和b块换位 则可以减少指令数量 节约存储空间 图3 23串联 并联结构 当梯形图中有多个串联和并联逻辑块连接时 如图3 24所示 首先要把整个输出支路分成若干个串联或并联逻辑块 再把每个串联或并联逻辑块分为几个独立的逻辑块 然后对每个独立逻辑块进行编程 最后根据它们之间的相互关系将所有的块利用ORS和ANS指令进行组合 完成整个输出支路的编程 图3 24在串联中连接并联结构 图3 25中涉及到并联和多种继电器输出 编程时只需按照先后顺序进行即可 但是如果将该程序中的输出线圈Y0放在最上一行 就必须采用PSHS RDS和POPS指令进行编程 程序将会更复杂 图3 25复杂结构 一 2 复杂结构编程 从图3 26可以看出 对梯形图做一些局部变换后 程序看起来就变得简单明了 不需要使用逻辑块指令即可完成 并且节约存储空间 3 结构变换 图3 28结构变换 一 图3 29结构变换 二 图3 30结构变换 三 结构变换 四 图3 32结构变换 五 3 6时序结构设计方法 时序结构在控制系统中是最基本 最常用的结构 本节通过一些常用的实例来说明时序结构的设计方法 3 6 1起动和复位 停止 控制结构 1 直接用输出继电器实现图3 33起动和复位控制结构 一 如图3 33所示 X0为 ON 时 X0的常开触点闭合 Y0得电 ON 并由Y0的常开触点实现自锁 保持输出Y0处于接通状态 X1为 ON 时 X1的常闭触点断开 Y0失电 OFF 2 用保持 KP 指令实现 图3 34起动和复位控制结构 二 如图3 34所示 X0为 ON 时 X0的常开触点闭合 Y0得电 ON 并保持 当X1为 ON 时 X1的常开触点闭合 Y0复位 OFF 3 利用计数器实现 图3 35起动和复位控制结构 三 如图3 35所示 X0第一次为 ON 时 Y0得电 ON 并通过自身触点实现自锁 同时计数器减1 当X0第二次为 ON 时 计数器减到0 C100的常闭触点断开 Y0失电 OFF 3 6 2优先控制结构 两个输入信号 X0 X1 中先接通者获得优先权 而后到者无效 实现这种功能的结构就是时间优先结构 如图3 36所示 图3 36优先控制结构 3 6 3比较控制结构 译码结构 该结构是预先设定好输出条件 然后对多个输入信号进行比较 根据比较的结果来决定输出状态如 图3 37所示 当X0 X1同时接通时 Y0得电 ON X0 X1都断开时 Y1接通 ON 当X0断开而X1接通时 Y2接通 ON 当X0接通而X1断开时 Y3接通 ON 图3 37比较控制结构 3 6 4分频结构 利用PLC可以实现任意分频 图3 38为二分频结构 图3 38二分频结构 3 6 5延时结构 延时就是利用PLC的定时器和其他元器件构成各种时间控制结构 是各类控制系统经常用到的功能 下面介绍几种实现延时的方法 1 通电延时接通结构 图3 39通电延时接通结构 2 通电延时断开结构 图3 40通电延时断开结构 3 失电延时断开结构 图3 41失电延时断开结构 4 通电延时接通失电延时断开结构 图3 42通电延时接通失电延时断开结构 5 长时间延时结构 图3 43定时器串联长时间延时结构 图3 44定时器和计数器联用长时间延时结构 图3 45计数器长时间延时结构 6 顺序延时接通结构 图3 46顺序延时接通结构 3 6 6顺序控制 1 小车往复运动控制小车初始状态停在中间 行程开关X0被压下 其常开触点闭合 如图3 47所示 按下起动按钮 X3闭合 小车开始按照图示方向往复运动 需要停止时 按下停止按钮 X4闭合 小车运行到中间位置时停止 这里所有的按钮和行程开关均以常开触点连接到输入继电器的接线端 图3 47小车往复运动控制结构 2 喷泉控制结构 喷泉有A B C三组喷头 如图3 48所示 要求起动后 A组先工作5s后停止 此时B C组同时开始工作 5s后B组停止 再过5s后C组停止 而A B组开始工作 再过2s后C组也工作 在C组持续工作5s后全部停止 再过3s后A又重复前述过程 图3 49喷泉控制梯形图 3 交通信号灯控制 在十字路口的东 南 西 北四个方向分别装设红 绿 黄灯 按照图3 50的时序要求轮流工作 图3 51为交通信号灯示意图和控制梯形图 图3 50交通灯控制时序图 图3 51交通灯示意图和控制梯形图 3 7用PLC代替继电器系统的设计方法 用PLC代替继电器控制系统是PLC产生的基础 其目的是采用PLC的软件结构代替原来的继电器控制结构 是在继电器控制结构的基础上进行PLC程序设计 这种方法是先设计继电器控制电路 然后可以采用直接翻译法将继电器控制电路转换成PLC控制系统 本节就一些继电器控制结构中的基本环节进行分析设计 3 7 1电动机正反转控制的设计 在实际应用中 往往要求控制线路能对电动机进行正反转控制 以便实现生产现场的主轴的正反转 工作台的前进与后退 起重机起吊物体的上升与下放 电梯的升降等 1 继电器控制结构 2 PLC控制程序设计 I O分配如表3 35所示 图3 52电动机正反转控制原理图采用直接翻译法设计梯形图程序和指令 如表3 36所示 可以根据控制系统所要求的逻辑关系 利用逻辑图法或者其他的方法来进行设计 采用PLC实现控制时 首先要进行I O分配 给定输入 输出元件的地址 必须使用PLC定义过的地址 否则为非法 然后根据控制系统的要求进行程序设计 必要时将梯形图转变为指令语句 最后进行模拟调试和现场调试 并保存现场调试的最后程序 表3 35PLC控制I O分配表 3 7 2电动机降压起动的控制设计 电动机全压起动控制线路简便 但其起动电流很大 一般为额定电流的6 7倍 而过大的起动电流会降低电动机寿命 同时使得变压器副边电压大幅度下降 导致电动机本身的起动转矩减小 甚至导致电动机无法正常起动 所以必须对大容量电动机进行降压起动控制 根据电动机工作方式的不同需要采用不同的方法实现 常用的有自耦调压器降压起动 串电阻降压起动和Y 降压起动等方法 下面以Y 降压起动为例