第五章可编程控制器控制系统

1、第第5 5章章 应用设计应用设计第5章 应用设计 5.15.1系统设计系统设计5.25.2程序设计程序设计5.35.3设计实例设计实例第第5 5章章 应用设计应用设计本章主要内容： 应用设计的基本知识 系统设计，包括系统设计的步骤和几种常用的设计方法 程序设计，比较详细地介绍在程序设计时功能流程图的使用 应用实例 p本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用，重点是掌握程序设计方法中的功能流程图法。返回本章首页返回本章首页第第5 5章章 应用设计应用设计5.1 系统设计 p5.1.15.1.1系统设计原则系统设计原则p5.1.25.1.2系统设计的步骤系统设计的步骤p5.1.35.1.3系统硬

2、件设计的若系统硬件设计的若干问题干问题返回本章首页返回本章首页第第5 5章章 应用设计应用设计5.1.1 系统设计的原则 p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PLC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。p设计一个PLC控制系统有多种途径：可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程序控制器的控制系统。 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计5.1.2系统设计的步骤 p1. 熟悉被控对象p2. 制定控制方案 p3. 详细描述控制对象 p4.

3、详细描述操作员站 p5. 配置可编程序控制器p6. 程序设计 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计5.1.3PLC5.1.3PLC应用中的若干问题应用中的若干问题 一、PLC的使用及其型号选择p 工业控制现在趋向于使用可编程控制器。PLC的高可靠性、高抗干扰性、很强的自我纠错和自我诊断能力已受到人们的普遍欢迎。而事实上PLC在实际应用中的引入对整个系统而言确实是大有裨益，但是在实际应用中也不是处处都适宜使用PLC。一方面其价格相对较高(最小配置也达千元以上)，盲目使用会使系统造价偏高；另一方面在某些控制系统中使用PLC中未必适合。第第5 5章章 应用设计应用设计比如下列情况就没必要

4、使用PLC：被控制系统很简单，I/O点数很少 I/O点数虽多，但控制并不复杂，各部分的联系很少，此种情况使用用继电器控制即可。 第第5 5章章 应用设计应用设计（1）系统的I/O点数很多，控制复杂，若用继电器控制，要用大量的中间继电器、时间继电器和接触器等器件； （2）可靠性要求较高，继电器控制无法达到； （3）工艺流程/产品品种常变，需要经常改变控制电路的结构或修改多项控制参数；（4）多台设备的系统需要用同一个控制器控制； （5）用继电器控制的费用低于PLC，但两者的费用已是同一数量级时。 下列情况应使用下列情况应使用PLC第第5 5章章 应用设计应用设计（1 1）.PLC.PLC型号的选择

5、型号的选择 1.I/O1.I/O点数问题点数问题当控制对象I/O点在60点之内，I/O点数比为3/2时选用整体式(小型)PLC较为经济；当控制对象I/O点在100200点左右，选用小型模块式的较为合理；当控制对象I/O点在300点左右时，选中型PLC； 当控制对象I/O点在Y0点以上时就必须选用大型PLC。 第第5 5章章 应用设计应用设计2.I/O2.I/O类型问题类型问题 I/O类型也是决定PLC选型的重要因素之一，一般而言，多数小型PLC只具有开关量I/O；PID、A/D、D/A、位控等功能一般只有大、中型PL C才有。 联网通讯是影响PLC选型的重要因素之一，多数小型机提供较简单的RS

6、-232通讯口，少数小型PLC没有通讯功能。而大中型PLC一般都有各种标准的通信模块可供选择。必须根据实际情况选择适当的通信手段，然后决定PLC的选型。 第第5 5章章 应用设计应用设计4.4.系统响应时间问题系统响应时间问题 系统响应时间也是影响PLC选型的重要因素之一。一般而言，小型PLC扫描时间为1020ms/kb；中型PLC扫描时间为几ms/kb；大型PLC扫描时间在1ms/kb以下。而系统响应时间约为2倍的扫描周期。根据实际要求进行分析，选择恰当的响应时间和PLC。 应从系统的可靠性角度，决定PLC的类型和组网形式。比如对可靠性要求极高的系统，可考虑选用双CPU型PLC或冗余控制系统

7、/热备用系统。 第第5 5章章 应用设计应用设计6.6.程序存贮器问题程序存贮器问题p在PLC选型过程中，PLC内存容量、型式也是必须考虑的重要因素。p通常的计算方法是：I/O点数8(开关量 ) + 1 0 0 模 拟 量 通 道 数 ( 模 拟量)+120(1+采样点数0.25)(多路采样控制)p内存型式有CMOS(电容/电池保护的)、EPROM和E2PROMp总之，进行PLC选型时，不要盲目地追求过高的性能指标。另外，I/O点数，存贮容量应留有一定的余量以便实际工作中的调整。 第第5 5章章 应用设计应用设计（2 2）、）、开关量开关量I/OI/O模块的选择模块的选择 p外部接线方式问题外

8、部接线方式问题 I/O模块一般分为独立式、分组式和汇点式。通常，独立式的点均价格较高，如果实际系统中开关量输入信号之间不需隔离可考虑选择后两种。p点数问题点数问题 前面所说，点数是影响PLC选型的重要因素，同样在进行I/O模块的选型时也必须根据具体点数的多少选择恰当的I/O模块。通常I/O模块有4、8、16、24、32、64点几种。一般而言，点数多的点均价就低。 第第5 5章章 应用设计应用设计p开关量输入模块开关量输入模块 通常的开关量输入模块类型有有源输入、无源输入、光电接近传感器等输入。进行开关量输入模块的选型时必须根据实际系统运行中的要求综合考虑。当然，具体到有源输入模块还分为AC输入

9、、DC输入和TTL电平输入。 AC电压等级24V、120V、220V DC电压等级24V、48V、1060V AC/DC电压等级24V。 p开关量输出模块开关量输出模块 通常的开关量输出模块类型有继电器输出、可控硅输出和晶体管输出。在开关量输出模块的选型过程中，必须根据实际系统运行要求及要求输出的电压等级进行相应的选型。 第第5 5章章 应用设计应用设计（3 3）、编程手段的选择）、编程手段的选择 p便携式简易编程器：一般的应用场合选它较多，特别是当控制规模小，程序简单的情况下，使用较为合适。p图形(GP)编程器：此种编程方法适用于中、大型PLC，此方法除具有输入、调试程序功能外，还具有打印程

10、序等功能。但价较高，一般情况不必采用。pPC机及编程软件包：这是PLC的一种很好的编程方法，具有功能强、成本低(因为很普及)以及使用方便等特点。 第第5 5章章 应用设计应用设计二：降低PLC系统费用的方法 p一般，PLC系统的价格约有4060%的费用是用于I/O模块及其辅助设备(如电源、扩展机架等)，当前PLC的I/O点均价高达100元/点左右。所以减少所需I/O点数是降低PLC系统费用的主要措施之一。一、减少模块的数量二、减少输入点p减少输入点可以有效的减少与此相关的费用 ，主要体现在软硬件的调整上。常用的方法有如下几种： 第第5 5章章 应用设计应用设计（1 1）、操作功能相同的输入信号

11、合并）、操作功能相同的输入信号合并 如下图所示，左边的示意图从功能上可用右图替代，而且减少了一个输入点。 X0X1X0X1X0X0图图6-1 输入信号合并第第5 5章章 应用设计应用设计（2 2）、去掉多余的输入信号）、去掉多余的输入信号 p 在实际系统集成的过程中，有许多冗余接线完成的功能，通过适当调整接线、程序，所完成的功能相同，但却少开销了PLC的输入点。如下图所示，左图中两位开关处于上/下触点表示的分别是手动/自动状态，而右图完成的功能与左图相同，只是程序稍作改动。 X0X1手动自动手动自动X0X0X1自动手动X0X0手动自动图6-2 去掉多余信号第第5 5章章 应用设计应用设计（3

12、3）、无需接入）、无需接入PLCPLC的信号不要接入的信号不要接入 p 图6-3所示，左图中开关KA断 / 合分别导致交流接触器KMKM的线圈激励/不激励。相同的功能可简单地由右图完成，无需开销PLC的I/O点。 X0Y0X0Y0KAKMKMLKAN 图6-3 无需接入PLC的信号第第5 5章章 应用设计应用设计三、三、减少输出点减少输出点 p状态指示灯与输出命令并联状态指示灯与输出命令并联 p 注意：并联时指示灯与负载的额定电压应相同，总电流不应超过PLC允许的值。 Y0Y1Y0Y1Y0Y0图6-6第第5 5章章 应用设计应用设计p数字显示器代替指示灯数字显示器代替指示灯p用用PLCPLC的

13、一个输出点控制指示灯常亮或闪烁，的一个输出点控制指示灯常亮或闪烁， 可以显示两种不同的信息。可以显示两种不同的信息。p 减少输入减少输入 / / 输出点的方法还有好多，这里就不一一列举了。输出点的方法还有好多，这里就不一一列举了。 Y0只有1个灯亮Y0个位12481248十位用数字显示图6-5Y1Y15Y3Y4Y5第第5 5章章 应用设计应用设计5.2程序设计 p5.2.1功能流程图概述 p5.2.2由功能流程图到程序 返回本章首页返回本章首页第第5 5章章 应用设计应用设计p程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模拟运行及调试程序等。 p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

14、。p程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有成熟的继电接触控制系统，则可由电气控制电路图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。 p本节主要介绍功能流程图法。 第第5 5章章 应用设计应用设计5.2.1功能流程图概述 p功能表图是一种能很好解决上述问题的程序设计方法，它是描述控制系统的控制过程、功能、特性的一种图形，它最初很象一种工艺性的流程图，它并不涉及所描述的控制功能之具体技术，是一种通用的技术语言。这种设计方法很容易被初学者接受，对有一定经验的技术人员而言也会提高设计效率，有资料称这种设计方法可减少2/3的设计时间，且用此法设计出的程序调试、修改、阅读也很容易。第第5 5章章 应用设计应用

15、设计功能表图法在PLC程设中有两种用法： p(1)直接根据功能表图的原理研制PLC，即将功能表图作为一种编程语言直接使用，目前已有此类产品，多数应用在大、中型PLC上，其编程主要通过CRT终端，直接使用功能表图输入控制要求。p(2)用功能表图说明PLC所要完成的控制功能，然后再据此找出逻辑关系并画出梯形图。这种应用法较多，本节主要讨论这种方法。 第第5 5章章 应用设计应用设计1. 组成 p（1）步p步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳定的状态。在功能流程图中步通常表示某个执行元件的状态变化。步用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是与该步相对

16、应的编程元件（如PLC内部的通用辅助继电器、步标志继电器等）。步的图形符号如图5.1（a）所示。p初始步p初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图5.1（b）所示。50(a)(b)图图5.1步和初始步步和初始步第第5 5章章 应用设计应用设计p动步、 ：静步是指控制系统当前没有运行的步。动步是指控制系统当前正在运行的步。动步用1个小黑点放在步的方框图中表示，见图5-3。动步、静步是系统分析时用的术语，平时进行程设时并不用。 图5-3动步符号N静步第第5 5章章 应用设计应用设计p步对应的动作：步是一个稳定的状态，步对应的动作：步是

17、一个稳定的状态，表示过程中的一个动作。在该步的右边表示过程中的一个动作。在该步的右边用用1 1个矩形框表示，见图个矩形框表示，见图5-45-4，当一个步，当一个步对应多个动作时，可用图对应多个动作时，可用图5-55-5表示。表示。 图5-4与步对应动作的表 示方法 N动作图5-5 一步对应多个动作的表示方法N动作A动作BN动作A 动作B第第5 5章章 应用设计应用设计p 有向线有向线：在控制系统中动步是变化的，会向前转移的，转移的方向是按有向线规定的路线进行，习惯上是从上到下、由左至右；如不是上述方向，应在有向线上用箭头标明转移方向。p 转移条件：转移条件：动步的转移是有条件的，转移条件在有向

18、线上划一短横线表示，见图5-6，横线旁边注明转移条件。若同一级步都是动步，且该步后的转移条件满足，则实现转移，即后一静步变为动步，原来的动步变为静步。 (2)有向线和转移图图5.2转移转移第第5 5章章 应用设计应用设计（3）动作说明p一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图5.3所示。p图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。第第5 5章章 应用设计应用设计2. 使用规则 （1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分

19、开；（3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始步。第第5 5章章 应用设计应用设计3. 结构形式 p（1）顺序结构 p（2）分支结构 选择性分支 并发性分支 p（3）循环结构 p（4）复合结构 第第5 5章章 应用设计应用设计（1）顺序结构 (单一序列)图图5.4顺序结构顺序结构210电机M2起动电机M1起动等待T1延时时间到按下停止按钮按下起动按钮单一序列：单一序列：单一序列由一系列前后相继激活的步组成，每步的后面紧接一个转移，每个转移后面只有一个步，第第5 5章章 应用设计

20、应用设计（2）分支结构图图5.5选择性分支选择性分支选择序列：选择序列的开始称为选择序列的开始称为分支，见图分支，见图(b)，转移符号只能标，转移符号只能标在水平连线之下。如果步在水平连线之下。如果步5是活是活动的，并且转移条件动的，并且转移条件 e1，则发，则发生由步生由步5步步6的进展。的进展。59611(b)efg第第5 5章章 应用设计应用设计（2）分支结构图图5.5选择性分支选择性分支选择序列的结束称为合并，见图选择序列的结束称为合并，见图(c)。几个选择序列合并到一个公共序列时，几个选择序列合并到一个公共序列时，转移符号和需要重新组合的序列数量相转移符号和需要重新组合的序列数量相同

21、，转移符号只允许标在水平连线之上。同，转移符号只允许标在水平连线之上。如果步如果步5是活动步，并且转移条件是活动步，并且转移条件m1，则发生由步则发生由步5步步13的进展。的进展。如果步如果步8是活动步，并且是活动步，并且n =1,则发生则发生由步由步8步步13的进展。的进展。 581213(c)mnp第第5 5章章 应用设计应用设计并发性分支 图图5.6并发性分支并发性分支p并发序列：并发序列：并发序列的开始称为分支，见下图。当转移的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并发序列。当步3是活动的，并且转移条件d1时，步4、步6、步8这三步变为活动步。同时步3变为静步。为了强调转移的同步实现

22、。水平连线用双线表示。步4、步6、步8被同时激活后，每个序列中活动步的进展是独立的。p 在表示同步的水平双线之上。只允许有一个转移符号。3468d(a)第第5 5章章 应用设计应用设计（3）循环结构 p循环结构用于一个顺序过程的多次或往复执行。功能图画法如图5.5所示，这种结构可看作是选择性分支结构的一种特殊情况。 图图5.5并发性分支并发性分支第第5 5章章 应用设计应用设计（4）复合结构 图图5.8功能流程图举例功能流程图举例返回本节返回本节3 3M01.03 3M00.63 3M00.73 3M01.13 3M00.0I0.4I1.0I0.6I0.03 3M00.43333M00.3M0

23、0.23 3M00.53 3M00.1I0.1I0.3I0.2Q0.3Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0等 待Q0.1Q0.4Q0.2Q0.0Q0.2Q0.5等 待Q1.0I0.5I1.1I1.2第第5 5章章 应用设计应用设计例子：p 图5-9是一个三工位钻床的工作台示意图。图5-10是该工作台控制系统的功能表图。步1是初始步，按下起动按钮后，三个工位同时工作。一个工位将工件送到圆形工作台上，然后送料推杆退回。另一个工位将工件夹紧并钻孔，钻完后钻头向上返回初始位置并松开工件。在第三个工位用深度计测量加工的孔是否合格：如果合格，则测量头上升，并自动卸下加工好的工件。钻孔卸

24、工件返回返回装工料图5-9 工作台示意图第第5 5章章 应用设计应用设计p然后卸料杆返回；如果不合格，测量头返回后人工取走次品，并用按钮发出人工卸料完成的信号。三个工位的操作都完成以后，工作台顺时针旋转120，最后系统返回初始步。步4、步9、步14并不完成什么动作，是为同时结束三个并发步而设置的等待步。图5-10中水平双线之下的转移条件“=1”表示转移条件总是满足的，即只要步4、步9、步14都是活动的，就会发生步4、步9、步14到步15的转移，步4、步9、步14变为静步，而步15变为活动步。钻孔卸工件返回返回装工料第第5 5章章 应用设计应用设计三工位钻床控制系统功能表图23456589111

25、21314101516送料推杆推料到位送料推杆返回推杆初始位夹具夹紧已夹紧下钻钻到位提钻升到顶夹具松开已松开测头下探 定时2，2.1秒探到底,且2T2.1秒测头上升卸料杆拨升到顶卸毕卸料杆返回卸料杆初始位探到底,但T2.0秒或T2.1秒测头上升升到顶人工卸料卸完按钮151工作台旋转120=1图5-10 三工位钻床控制系统功能表图起动第第5 5章章 应用设计应用设计5.2.2由功能流程图到程序 p1. 逻辑函数法 p2. 功能流程图实例 p3. 步标志继电器法 第第5 5章章 应用设计应用设计一. 逻辑函数法 p（1）通用辅助继电器的逻辑函数式 p（2）执行元件的逻辑函数式 p（3）由逻辑函数式

26、画梯形图 第第5 5章章 应用设计应用设计（1）通用辅助继电器的逻辑函数式p函数规则：p除第一步外，每一步用一个通用辅助继电器（以下简称继电器）表示本步是否被执行，即步状态。如图5.9所示。 图图5.9步与继电器步与继电器第第5 5章章 应用设计应用设计（2）执行元件的逻辑函数式p图5.8中的Yj、Yk、Yp分别表示这3个步所对应的动作或输出，可以是执行元件或其他继电器，也可以是指令盒。一般情况下，一个步对应一个动作，当功能流程图中有多个步对应同一个动作时，其输出可用这几个步对应的继电器“或”来表示。（3）由逻辑函数式画梯形图p可由每个逻辑函数式中的与或逻辑关系，用串联或并联触点对应线圈的形式

27、画出所有梯级的梯形图。 第第5 5章章 应用设计应用设计p（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式 p（2）写执行元件的逻辑函数式 p（3）由逻辑函数式画梯形图 二二 功能流程图实例功能流程图实例 第第5 5章章 应用设计应用设计p用起动优先规则。(图见下页）（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式 第第5 5章章 应用设计应用设计（2）写执行元件的逻辑函数式 p图5.9中除步M00.2和步M00.6对应同一个执行元件输出触点外，其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点。p多步对应一动作pf (Q0.2)=M00.2+M00.6p一步对应一动作pf ( Q 0 . 0 ) = M 0 0 . 0f (Q0

28、.3)=M00.3pf ( Q 0 . 5 ) = M 0 0 . 5f (Q1.0)=M01.1p其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式。3 3M01.03 3M00.63 3M00.73 3M01.13 3M00.0I0.4I1.0I0.6I0.03 3M00.43333M00.3M00.23 3M00.53 3M00.1I0.1I0.3I0.2Q0.3Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0等待Q0.1Q0.4Q0.2Q0.0Q0.2Q0.5等待Q1.0I0.5I1.1I1.2第第5 5章章 应用设计应用设计（3）由逻辑函数式画梯形图 根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形

29、图，根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，如右图如右图5.10所示。为节省篇幅，本程序中的所示。为节省篇幅，本程序中的所有标题栏所有标题栏Network都省略，且只列出了部都省略，且只列出了部分输出。分输出。第第5 5章章 应用设计应用设计 图图5.10转化为梯形图转化为梯形图(1)第第5 5章章 应用设计应用设计三、 步标志继电器法 1 顺序控制指令介绍顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令.顺序控制指令的操作对象为顺序控制继电器S,S也称为状态器,每一个S位都表示功能图中的一种状态.（1）段开始 （2）段转移 （3）段结束 (1)LSCR 指令标记一个S

30、CR段的开始,当该段的状态器置位时,允许该SCR段工作(2)1.1顺序控制指令第第5 5章章 应用设计应用设计当SCRT指令的输入端有效时,一方面置位下一个SCR段的状态器,以便使下一个SCR段开始工作,另一方面又同时使该段的状态器复位,使该段停止工作(3)从SCRT指令开始到SCRE指令结束的所有指令组成一个顺序控制继电器(SCR)段.SCR段必须用SCRE指令结束.1.2 SCR程序段的功能:(1)驱动处理 即在该段状态器有效时,要做什么工作,有时也可能不做任何工作(2)指定转移条件和目标 即满足什么条件后状态转移到何处(3)转移源自动复位功能 状态发生转移后,置位下一个状态的同时,自动复

31、位原状态第第5 5章章 应用设计应用设计1.3 使用说明(1)顺控指令仅对S有效,顺序继电器S也具有一般继电器功能,所以对它能够使用其他指令(2)SCR段程序能否执行取决于该状态器(S)是否被置位,SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行(3)不能把同一个S位用于不同程序中,例如:如果早主程序中用了S0.1,则在子程序中就不能再使用它(4)在SCR段中不能使用JMP和LBL指令,就是说不允许跳入,跳出或在内部跳转,但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令(5)在SCR段中不能使用FORNEXT和END指令(6)在状态发生转移后,所有的SCR段的元器件一般也要复位,如希

32、望继续输出,可使用置位/复位指令(5)在使用功能图时,状态器的编号可以不按顺序编排第第5 5章章 应用设计应用设计图图5.11顺序继电器指令（顺序继电器指令（1）2步标志继电器法第第5 5章章 应用设计应用设计图图5.11顺序继电器指令（顺序继电器指令（2）返回本节返回本节 第第5 5章章 应用设计应用设计5.3设计实例 p1. 系统描述 p2. 制定控制方案 p3. 系统配置及输入输出对照表 p4. 设计主电路及PLC外部接线图 p5. 设计功能流程图 p6. 建立步与继电器对照表 p7. 写逻辑函数式 p8. 画梯形图 返回本章首页返回本章首页第第5 5章章 应用设计应用设计1. 系统描述

33、 p1. 系统描述p设计一个3工位旋转工作台，其工作示意如图5.12所示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。p（1）动作特性p工位1：上料器推进，料到位后退回等待。p工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。p工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。p（2）控制要求p通过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。第第5 5章章 应用设计应用设计注明:手动操作:就是用按钮对被控对象的每一步运动单独进行控制半自动运行:被控对象从原点开始,按一下启动按钮,被控对象自动完成一个周期的动作后停止自动运行:被控对象从原点

34、开始,按下启动按钮,被控对象的动作将自动地,连续不断地周期性循环.工作中若按下停止按钮,则被控对象将继续完成一个周期的动作后,回到原点自动停止.工位1装工件钻孔工位2退回工位3退回卸工件卸料器上料器第第5 5章章 应用设计应用设计2. 制定控制方案 p1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。p2）手动调整采用按钮点动的控制方式。p3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制进入下一次循环。p4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。p5）系统运动不很复杂，采用4台电机 。p6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控

35、制部件，采用不进入PLC的方法以节省I/O点数。p7）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。可用CPU 224与扩展模块，或用一台CPU 226。返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计3. 系统配置及输入输出对照表 p表5.1输入信号对照表第第5 5章章 应用设计应用设计p表5.2 输出信号对照表 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计4. 设计主电路及PLC外部接线图p图5.13为PLC外部接线的示意图，实际接线时，还应考虑到以下几个方面：p1）应有电源输入线，通常为220V，50Hz交流电源，允许电源电压有一定的浮动范围。并且必须有保护装置，如熔断器等。p2）输入和

36、输出端子每8个为一组共用一个COM端。p3）输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路，如并接阻容吸收回路或续流二极管。返回本节返回本节PLC123SB11SB2SB4SB8SB9SB10SB7SB5SB6SQ1SB3SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SP1SP2YV4YV5YV6YV7YV8YV2YV3YV1KM4SA4图图5.13PLC外部接线图外部接线图第第5 5章章 应用设计应用设计图图5.14功能流程图功能流程图21983 3113333433333763 3 143 3 103 3 53 3123 313总 起动信号自动半自动且系统原位手动位置半自动运行 信号送料到位退回到位夹紧完成下钻

37、到位上升到位放松完成推出到位退回到位转毕且SA 处于 半自动始终有效转毕且SA 处于自动旋 转等 待等 待放 松上 升等 待退 回送 料钻 孔夹 紧退 回卸 件自动手 动 调整5. 设计功能流程图设计功能流程图第第5 5章章 应用设计应用设计图图5.15手动部分手动部分返回本节返回本节3 3 183 3 193 3 20SB4SB4SB5SB5SB6SB6夹紧放松下钻3 3 213 3 163 3 17SB7SB7SB2SB2SB3SB3上升上料退回3 3 22SB8SB8卸料3 3 23SB9SB9退回回到初始步15点动3 3 24SB10SB10旋转第第5 5章章 应用设计应用设计6. 建

38、立步与继电器对照表 表表5.3通用继电器对照表通用继电器对照表 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计7. 写逻辑函数式 p由本功能流程图写逻辑函数式时，采用关断优先规则。p（1）继电器函数式初始步1手动调整步15手动操作步自动和半自动调整步2 工位1： 工位2： 工位3 （2）执行元件函数式 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用设计8. 画梯形图 p将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将系统用于实际。 返回本节返回本节第第5 5章章 应用设计应用

39、设计设计实例举例例一、炉膛燃烧自动控制系统某烧结炉的结构示意图，如图9-1所示。为了实现炉膛内的温度及负压的稳定控制，通过调节油压调节阀、空气调节阀及排气输出变频器进行控制。采用西门子PLC S7-200的CPU224及扩展模块来实现。燃烧室燃油管道空气管道油压调节阀空气调节阀炉膛温度传感器炉膛负压传感器负压调节泵调节泵变频器烟气排烟燃烧室第第5 5章章 应用设计应用设计具体方案如下：采用CPU 224，模拟量扩展模块EM232（2路模拟量输出），模拟量扩展模块EM235（4路模拟量输入，1路模拟量输出）及文本显示器TD200组成系统。如图9-2所示： 图9-2烧结炉温度控制系统结构图TD20

40、0文本显示器CPU 224EM 232EM235第第5 5章章 应用设计应用设计I/OI/O地址分配如下：地址分配如下：PP变频器输出（风机排气）AQW0PTV-1空气调节阀AQW4PE-1空气压力传感器AIW0PE-2燃油压力传感器AIW2PE-3炉膛温度传感器AIW4PE-4炉膛负压传感器AIW6控制程序见课本第第5 5章章 应用设计应用设计例二、并条机自调匀整控制系统如图9-3所示是并条机自调匀整控制系统的结构。图图9-3 并条机自调匀整系统结构示意图并条机自调匀整系统结构示意图第第5 5章章 应用设计应用设计 系统有三个牵伸区，分别是一罗拉和二罗拉之间的主牵伸区，二罗拉和三罗拉之间的预

41、牵伸区，及匀整1罗拉和匀整2罗拉的匀整牵伸区；其中主牵伸区和预牵伸区的牵伸倍数都是固定的，自调匀整依靠调节匀整牵伸区的牵伸倍数来实现。工作原理是：主电机拖动第一、二、三罗拉各自保持原来设定的速度运转。而匀整1罗拉也由主电机拖动速度保持不变，在喂入检测处用专门设计的传感器采集输入的棉条纤维量，PLC读取并保存该数据，经过一定距离，检测点到达匀整牵伸点后，PLC取出保存的数据并进行计算处理后控制伺服电机改变速度，从而改变匀整2罗拉的速度，以完成对匀整1、2罗拉之间牵伸比的调节，并最终实现自调匀整的功能。第第5 5章章 应用设计应用设计具体方案如下：采用CPU224，模拟量输入扩展模块EM231，人

42、机界面，编码器，伺服系统及检测传感器组成系统，如图9-4显示第第5 5章章 应用设计应用设计I/OI/O地址分配如下：地址分配如下：1 1 数字量输入数字量输入输入点功能备注I0.0正交计数A相输入连接编码器，测量罗拉1转速I0.1正交计数B相输入连接编码器，测量罗拉1转速I0.2伺服准备好I0.3伺服报警I0.4并条机运行信号接通表示主电机星形启动运行I0.5并条机三角运行信号接通表示主电机三角运行I0.6点动信号并条机的点动操作信号控制程序见课本第第5 5章章 应用设计应用设计输出点功能备注Q0.0高速脉冲输出伺服电机位置及速度控制脉冲Q0.1伺服使能Q0.2伺服报警清除模拟量功能备注AI

43、W2棉条厚度检测第第5 5章章 应用设计应用设计图图1 小车行驶示意图小车行驶示意图1、控制要求、控制要求（1）小车从原位）小车从原位A出发驶向出发驶向1号位，抵达后立即返回原位号位，抵达后立即返回原位;（2）接着又从原位）接着又从原位A出发直接驶向出发直接驶向2号位，抵达后又立即返回原位号位，抵达后又立即返回原位;（3）第三次还从原位）第三次还从原位A出发，直接驶向出发，直接驶向3号位，抵达后仍立即返回号位，抵达后仍立即返回 位，如图位，如图1所示。所示。 第第5 5章章 应用设计应用设计 根据工作需要，可以将上述三次运行作为一个周期，每根据工作需要，可以将上述三次运行作为一个周期，每个周期

44、间小车可以停顿若干时间。也可以无须停顿而重复上个周期间小车可以停顿若干时间。也可以无须停顿而重复上述过程，直至按下停止按钮为止。述过程，直至按下停止按钮为止。第第5 5章章 应用设计应用设计根据控制要求，系统的输入量有：根据控制要求，系统的输入量有： 启、停按钮信号；启、停按钮信号； 1号位、号位、2号位、号位、3号位限位开关信号；号位限位开关信号； 连续运行开关信号和原位点限位开关信号。连续运行开关信号和原位点限位开关信号。系统的输出信号有：运行指示和原位点指示输出信号；系统的输出信号有：运行指示和原位点指示输出信号； 前进、后退控制电机接触器驱动信号。前进、后退控制电机接触器驱动信号。2、

45、PLC选型及选型及I/O接线图接线图 共需实际输入点数共需实际输入点数7个，输出点数个，输出点数4个。选用三菱个。选用三菱F1-20MR产品，其输入点数产品，其输入点数12，输出点数，输出点数8。第第5 5章章 应用设计应用设计图图2 PLC I/O接线图接线图小车行驶控制系统小车行驶控制系统PLC I/O接线图如图接线图如图2所示：所示：F1-20MR第第5 5章章 应用设计应用设计压下原位限位开关压下原位限位开关SQ0，X401接通接通Y430，原位指示灯亮。，原位指示灯亮。3、控制程序设计、控制程序设计（1） 小车处于原位：小车处于原位：第第5 5章章 应用设计应用设计 按下启动按钮按下

46、启动按钮SB1，Y431被被X400触点接通并自锁，触点接通并自锁，运行指示灯亮并保持整个运行过程。此时运行指示灯亮并保持整个运行过程。此时Y431的常开的常开触点接通移位寄存器的数据输入端触点接通移位寄存器的数据输入端IN，M100置置1(其常其常闭触点断开，常开触点闭合闭触点断开，常开触点闭合)，M100和和X402的触点接的触点接通通Y432线圈，前进接触器线圈，前进接触器KM2得电吸合，电动机正转，得电吸合，电动机正转，小车驶向小车驶向1号位。当小车到达号位。当小车到达1号位时，限位开关号位时，限位开关SQ1动作，动作，X402常闭触点断开常闭触点断开Y432线圈，线圈，KM3失电释放

47、，失电释放，电动机停转，小车停止前进。与此同时电动机停转，小车停止前进。与此同时X402接通移位接通移位寄存器移位输入寄存器移位输入CP端，将端，将M100中的中的“1”移到移到M101，M101常闭触点断开，常闭触点断开，M100补补“0”，而，而M101常开触点常开触点闭合，闭合，Y433接通，接触器接通，接触器KM4得电吸合，电动机反转，得电吸合，电动机反转，小车后退，返回原位。小车后退，返回原位。（2）小车行驶至）小车行驶至1号位返回原位：号位返回原位：第第5 5章章 应用设计应用设计 当小车碰到原位限位开关当小车碰到原位限位开关SQ0，X401断开断开Y433线圈通路，线圈通路，KM

48、4失电释放，电动机停转，小车停止。失电释放，电动机停转，小车停止。X401与与M101接接通移位输入通路，通移位输入通路，M102接通接通Y432线圈，小车驶向线圈，小车驶向2号位。号位。当小车再次到达当小车再次到达1号位时，虽然号位时，虽然SQ1动作，动作，X402动作，但因动作，但因为为M102和和X402仍接通仍接通Y432，M100为为“0”，所以不影响小，所以不影响小车继续驶向车继续驶向2号位。直至小车碰到号位。直至小车碰到2号位限位开关号位限位开关SQ2，X403断开断开Y432，小车才停止前进。与此同时，小车才停止前进。与此同时，X403与与M102接通移位输入通路，将接通移位输

49、入通路，将M102中的中的“1”移到移到M103，M103为为“1”，其余位全为，其余位全为“0”。M103接通接通Y433线圈，小线圈，小车返回原位。车返回原位。（3） 小车行驶至小车行驶至2号位又返回原位：号位又返回原位：第第5 5章章 应用设计应用设计 当小车碰到原位限位开关当小车碰到原位限位开关SQ0后，小车停止后退。同时后，小车停止后退。同时M103和和X401接通移位输入通路，接通移位输入通路，M104和和X404接通接通Y432，小车向小车向3号位驶去。小车再次经过号位驶去。小车再次经过1号位和号位和2号位，但因为号位，但因为M100M103均为均为“0”，不会移位，不会移位，M

50、104和和X404仍接通仍接通Y432，直到小车碰到，直到小车碰到3号位限位开关号位限位开关SQ3动作，动作，X404才断才断开开Y432线圈，小车才停止前进。这时线圈，小车才停止前进。这时M104和和X404接通移接通移位输入通路，位输入通路，M104移位到移位到M105，M405为为“1”，其它位为，其它位为“0”，M105和和X401接通接通Y433，电机反转，小车后退返回，电机反转，小车后退返回原位。原位。（4）小车行驶至）小车行驶至3号位再返回原位：号位再返回原位：第第5 5章章 应用设计应用设计 小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关小车运行一个周期返回原位后压下原位限位开关S

51、Q0，X401又断开又断开Y433，小车停止运行。同时，小车停止运行。同时M105和和X401接接通移位输入通路，通移位输入通路，M105移位到移位到M106，M106为为“1”，其，其余位为余位为“0”，即，即M100M105的常开触点均为断态，这时的常开触点均为断态，这时如果连续运行开关如果连续运行开关S仍未合上，仍未合上，X405仍断开，那么移位仍断开，那么移位寄存器不会复位，寄存器不会复位，M100仍为仍为“0”，则小车正向出发往，则小车正向出发往返运行三次返运行三次(一个周期一个周期)后，就在原位停下来了。后，就在原位停下来了。（5）小车运行一个周期小车运行一个周期：第第5 5章章 应用设计应用设计 如果需要小车在运行一个周期后，