第8章可编程序控制器系统设计与应用

1、第第8章章 PLC系统设计与应用系统设计与应用u了解了解PLCPLC系统设计的一般原则与步骤系统设计的一般原则与步骤 u熟悉熟悉PLCPLC系统设计的系统设计的硬件配置及软件设计硬件配置及软件设计 u掌握掌握软、硬件设计的软、硬件设计的基本环节及设计技巧基本环节及设计技巧 学习目标：学习目标： 教学内容：教学内容： 8.1 PLC控制系统设计控制系统设计 8.2 PLC控制系统硬件配置控制系统硬件配置 8.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计 8.4 PLC应用程序的典型环节及设计技巧应用程序的典型环节及设计技巧 8.5 PLC在工业控制中的应用在工业控制中的应用 8.6 提高提高PLC

2、控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施 第第8章章 可编程序控制器系统设计与应用可编程序控制器系统设计与应用可编程控制系统设计时应遵循以下原则：可编程控制系统设计时应遵循以下原则： 最大限度的满足被控对象的要求；最大限度的满足被控对象的要求； 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简简单、经济、适用及维护方便；单、经济、适用及维护方便；保证系统的保证系统的安全可靠安全可靠； 考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量留有适当的余量。 PLC控制系统设计的主要内容有：控制系统设计的主要内容有： 1、分析控

3、制对象，、分析控制对象，明确设计任务和要求明确设计任务和要求； 2、选定选定PLC的型号的型号，对控制系统的，对控制系统的硬件进行配置硬件进行配置；3、选择所需的输入、选择所需的输入/输出模块，输出模块，编制编制PLC的输入的输入/输输出分配表和输入出分配表和输入/输出端子接线图输出端子接线图;4、根据系统设计要求、根据系统设计要求编写程序规格要求说明书编写程序规格要求说明书，再，再用相应的用相应的编程语言进行程序设计编程语言进行程序设计；5、设计操作台、电气柜、选择所需的电器元件设计操作台、电气柜、选择所需的电器元件；6、编写、编写设计说明书和操作使用说明书。设计说明书和操作使用说明书。 二

4、、二、 PLC控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤具体设计步骤如下：具体设计步骤如下： 1、详细了解被控对象的生产工艺过程，、详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要分析控制要求。求。2、根据控制要求确定所需的用户、根据控制要求确定所需的用户输入输入/输出设备输出设备。3、选择选择PLC类型类型。4、分配分配PLC的的I/O点，设计点，设计I/O连接图连接图。5、PLC软件设计软件设计，同时可进行，同时可进行控制台的设计和现场控制台的设计和现场施工。施工。6、系统调试，固化程序，交付使用系统调试，固化程序，交付使用。 图图8-1 PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤 PLC硬件系统

5、设计主要包括：硬件系统设计主要包括： 1 1、PLCPLC及外围线路的设计及外围线路的设计 2、电气线路的设计、电气线路的设计 3、抗干扰措施的设计等、抗干扰措施的设计等 这里主要讨论这里主要讨论PLCPLC的选型及其的选型及其I/OI/O地址分配。地址分配。（一）（一）PLC机型的选择机型的选择（二）（二）PLC容量选择容量选择 由于生产由于生产PLC的厂家众多，实现的功能虽基本的厂家众多，实现的功能虽基本相同，但性能、价格和编程语言却有较大差别，相同，但性能、价格和编程语言却有较大差别，一一般应从功能方面、价格方面和售后服务等几个方面般应从功能方面、价格方面和售后服务等几个方面考虑考虑 1

6、 1、结构合理、结构合理 2 2、功能合理、功能合理 3 3、机型统一、机型统一 作业：比较各大品牌作业：比较各大品牌PLCPLC。（性能特点、价格、市场占有等）（性能特点、价格、市场占有等）（一）（一）PLCPLC机型的选择：机型的选择：1、结构合理、结构合理 整体式整体式PLC的每一个的每一个I/O点的平均价格比模块点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，一般用于系统式的便宜，且体积相对较小，一般用于系统工艺较工艺较为固定的小型控制系统中为固定的小型控制系统中。 模块式模块式PLC的功能扩展灵活方便，的功能扩展灵活方便，I/O点数量、点数量、输入点数与输出点数的比例、输入点数与输出点数

7、的比例、I/O模块的种类等方模块的种类等方面选择余地较大，维修、故障判断很方便，一般用面选择余地较大，维修、故障判断很方便，一般用于于较复杂系统和环境较差（维修量答）的场合较复杂系统和环境较差（维修量答）的场合。2、功能合理、功能合理 对于只需要开关量控制对于只需要开关量控制的系统应具有逻辑运算、的系统应具有逻辑运算、定时、计数等功能，一般选用小型（低档）定时、计数等功能，一般选用小型（低档）PLC。 对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，系统，应选用带应选用带A/D、D/A单元的增强型低档单元的增强型低档PLC。 对于复杂控制系统对于复杂控制系

8、统，根据系统规模和复杂程度，根据系统规模和复杂程度，选用中档或高档选用中档或高档PLC。3、机型统一、机型统一 一个企业、一个系统尽量做到一个企业、一个系统尽量做到PLC机型统一。机型统一。 统一机型相互兼容、模块相互备用，易于联网统一机型相互兼容、模块相互备用，易于联网通信。便于采购。通信。便于采购。 1 1、用户控制系统、用户控制系统I/OI/O点数计算及点数计算及I/OI/O点性质分析点性质分析 首先要对控制任务进行详细的分析，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的把所有的I/OI/O点找出来，点找出来，包括开关量包括开关量I/OI/O和模拟量和模拟量I/OI/O以及这些以及这些I/O

9、I/O点的性质。点的性质。 I/OI/O点性质点性质主要指它们是直流信号还是交流信号，主要指它们是直流信号还是交流信号，它们的电源电压以及输出是用继电器还是晶体管或是它们的电源电压以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。可控硅型。 控制系统输出点类型控制系统输出点类型非常关键，如果它们之中既非常关键，如果它们之中既有交流有交流220V220V的接触器、电磁阀，又有直流的接触器、电磁阀，又有直流24V24V的指示的指示灯，则最后选用的灯，则最后选用的PLCPLC输出点数可能大于实际点数。输出点数可能大于实际点数。因为因为PLCPLC的输出点一般是几个一组公用一个公共端，的输出点一般是几个一组公

10、用一个公共端，这样一组输出只能一种电源种类和等级。所以尽可能这样一组输出只能一种电源种类和等级。所以尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使交流选择相同等级和种类的负载，比如使交流220V220V的指示的指示灯等。灯等。 2 2、估算、估算PLCPLC容量容量 PLC PLC的容量包括的容量包括I/OI/O点数和用户程序存储容量两个点数和用户程序存储容量两个方面。方面。 （1 1）I/OI/O点数点数 合理选用合理选用PLCPLC的的I/OI/O点的数量，在满足控制要求的点的数量，在满足控制要求的前提下力争使前提下力争使I/OI/O点最少，但必须留有一定的备用量。点最少，但必须留有一定的备用量。

11、 通常通常I/OI/O点数点数是根据被控对象的输入、输出信号是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上的实际需要，再加上10%10%15%15%的备用量来确定。的备用量来确定。（2 2）用户程序存储容量）用户程序存储容量 用户存储容量是指用户存储容量是指PLCPLC用于存储用户程序的存储器用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。决定。 一般可按下式估算，再按实际需要留适当的余量一般可按下式估算，再按实际需要留适当的余量（20%30%）来选择。）来选择。 存储器容量（字数）存储器容量（字数） = 开关量开关量

12、I/O点总数点总数 10 + 模拟量通道数模拟量通道数 1501、开关量输入模块的选择、开关量输入模块的选择 常用的开关量输入模块的信号类型有常用的开关量输入模块的信号类型有3种：种：直流输入、交流输入和交流直流输入、交流输入和交流/直流输入直流输入。选择。选择时一般根据现场输入信号及周围环境来考虑。时一般根据现场输入信号及周围环境来考虑。（三）（三）I/O模块的选择模块的选择 交流输入模块交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘的接触可靠，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用；恶劣环境下使用； 直流输入模块直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关

13、等电子输入设备连接。近开关、光电开关等电子输入设备连接。 PLCPLC的开关量输入模块按输入信号的电压大小分的开关量输入模块按输入信号的电压大小分类有类有：直流：直流5 V5 V、12V12V、24 V24 V、48 V48 V、60 V60 V等；交流等；交流110 V110 V、220 V220 V等。一般等。一般5 V5 V、12V12V、24 V24 V用于传输距离用于传输距离较近场合。如较近场合。如5V5V的输入模块最远不得超过的输入模块最远不得超过10m10m距离，距离，较远的应选用电压等级较高的模块。较远的应选用电压等级较高的模块。 对于选用对于选用高密度的输入模块高密度的输入模

14、块（如（如3232点、点、4848点点等），应考虑该模块等），应考虑该模块同时接通的点数同时接通的点数一般不要超过输一般不要超过输入点数的入点数的60%60%。2 2、开关量输出模块的选择、开关量输出模块的选择（2 2）输出接线方式的选择）输出接线方式的选择 按按PLCPLC的输出接线方式的不同，一般有分组的输出接线方式的不同，一般有分组式输出和分隔式输出两种，如图所示。式输出和分隔式输出两种，如图所示。（3 3）输出电流的选择）输出电流的选择 输出模块的输出电流（驱动能力）必须输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于大于负负载的额定电流。载的额定电流。 选择输出模块时，还应考虑能同时接通的输出

15、选择输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出的累计电流值必须小于点数量。同时接通输出的累计电流值必须小于公共公共端所允许通过的电流值端所允许通过的电流值。一般来说，同时接通的点。一般来说，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的数不要超出同一公共端输出点数的60%60%。（四）电源模块及编程器的选择（四）电源模块及编程器的选择 （1 1）电源模块的选择模块式）电源模块的选择模块式PLCPLC的电源模块额的电源模块额定电流必须大于定电流必须大于CPUCPU模块、模块、I/OI/O模块及其他模块的总模块及其他模块的总消耗电流。消耗电流。 （2 2）编程器的选择）编程器的选择小型控

16、制系统或不需要在线小型控制系统或不需要在线编程的系统，一般选用价格便宜的编程的系统，一般选用价格便宜的简易编程器简易编程器。中。中高档高档PLCPLC构成的复杂系统或需要在线编程的系统，构成的复杂系统或需要在线编程的系统，选用选用智能编程器或计算机编程智能编程器或计算机编程。二、二、 I/O地址分配地址分配 输入输出信号在输入输出信号在PLCPLC接线端子上的地址分配是接线端子上的地址分配是进行进行PLCPLC控制系统设计的基础。控制系统设计的基础。 对软件设计来说，对软件设计来说，I/OI/O地址分配以后才可进行编地址分配以后才可进行编程；程；对控制柜及对控制柜及PLCPLC的外围接线来说的

17、外围接线来说，只有，只有I/OI/O地址地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图，让装确定以后，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。配人员根据线路图和安装图安装控制柜。 在进行在进行I/O地址分配时最好把地址分配时最好把I/O点的名称、代码点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。如下表所示：和地址以表格的形式列写出来。如下表所示： 输入信号输入信号输出信号输出信号停止按钮停止按钮SB1I0.0I0.0正转接触器正转接触器KM1KM1反转接触器反转接触器KM2KM2Q0.1Q0.1Q0.2Q0.2正转按钮正转按钮SB2SB2I0.1I0.1反转按钮反转按钮S

18、B3SB3I I0.20.2 对大多数应用场合，对大多数应用场合，PLCPLC的响应速度都可满足要求。的响应速度都可满足要求。 PLCPLC顺序扫描的工作方式，使它顺序扫描的工作方式，使它不能可靠地接收持不能可靠地接收持续时间小于扫描周期的输入信号续时间小于扫描周期的输入信号。 个别响应速度要求高的场合，可选用个别响应速度要求高的场合，可选用 扫描速度高的扫描速度高的PLCPLC， 或有高速或有高速I/OI/O处理功能指令的处理功能指令的PLCPLC， 或有快速响应模块的或有快速响应模块的PLCPLC等。等。 选定选定PLCPLC及其扩展模块（如需要的话）和及其扩展模块（如需要的话）和分配完分

19、配完I/OI/O地址地址后，硬件设计的主要内容就是后，硬件设计的主要内容就是完成完成电气控制系统原理图的设计电气控制系统原理图的设计、电气控制电气控制元器件的选择元器件的选择和和控制柜的设计控制柜的设计。 软件设计包括主程序、子程序、中断程序设计。软件设计包括主程序、子程序、中断程序设计。小型系统一般只有主程序。对于复杂系统，应先绘小型系统一般只有主程序。对于复杂系统，应先绘制出制出系统功能图系统功能图（流程图），再进行各块设计。（流程图），再进行各块设计。 一般先根据功能图设计梯形图程序，再编写语一般先根据功能图设计梯形图程序，再编写语句表程序，最后对程序进行调试、修改。句表程序，最后对程序

20、进行调试、修改。 在一些在一些典型的控制环节和电路典型的控制环节和电路的基础上，根据被的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、控制对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合（组合（要设计的控制系统象哪个典型控制系统或哪几要设计的控制系统象哪个典型控制系统或哪几个典型控制系统的组合个典型控制系统的组合）。有时为了得到一个满意的）。有时为了得到一个满意的设计结果，需要进行设计结果，需要进行多次反复地调试和修改多次反复地调试和修改，增加一，增加一些辅助触点和中间编程元件。些辅助触点和中间编程元件。 经验设计法对于经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计一些比较简单的控制系

21、统的设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。这种方是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。这种方法要求设计者有一定的实践经验。法要求设计者有一定的实践经验。 工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器等电器元件来实现，因此，用等电器元件来实现，因此，用“0”0”和和“1”1”两种取两种取值的值的逻辑代数逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的，用设计电器控制线路是完全可以的，用逻辑设计法设计逻辑设计法设计PLC应用程序的应用程序的一般步骤一般步骤如下：如下： 列出执行元件动作节拍表；列出执行元件动作节拍表；绘制电气控制系统的状态转移图；绘制电气控制系统的状

22、态转移图；进行系统的逻辑设计；进行系统的逻辑设计；编写程序；编写程序；对程序检测、修改和完善。对程序检测、修改和完善。 顺序功能图法顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程是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。顺序控制程序。 又称流程图又称流程图是一种用于描述顺序控制是一种用于描述顺序控制系统控制过程的一种图形。它具有简单、直系统控制过程的一种图形。它具有简单、直观等特点，是设计观等特点，是设计PLCPLC顺序控制程序的一种有顺序控制程序的一种有力工具。它由步、转换条件及有向连线组成。力工具。它由步、转换条件及有向连线

23、组成。 在顺序功能图中，实现转换时使前级步在顺序功能图中，实现转换时使前级步的活动结束而使后续步的活动开始，步之间的活动结束而使后续步的活动开始，步之间没有重叠。没有重叠。 顺序控制功能图顺序控制功能图 用编程元件（例如内部标志位存储器用编程元件（例如内部标志位存储器M和顺序控制和顺序控制继电器继电器S）来代表各步。）来代表各步。与与步对应的动作或命令步对应的动作或命令如果某一步有几个动作，则要将几个动作全如果某一步有几个动作，则要将几个动作全部标注在步的后面，可以平行并列排放，部标注在步的后面，可以平行并列排放，也可以上下排放，如图所也可以上下排放，如图所示，但同一步的示，但同一步的动作之间

24、无顺序关系。动作之间无顺序关系。步与步之间用步与步之间用“有向连线有向连线”连接，在有向连连接，在有向连线上用一个或多个小短线表示一个或多个转换条线上用一个或多个小短线表示一个或多个转换条件。件。 当条件得到满足时，转换得以实现。当系统当条件得到满足时，转换得以实现。当系统正处于某一步时，把该步称为正处于某一步时，把该步称为“活动步活动步”。X003X000X002 X001 3 3功能图的结构功能图的结构X012X010X011X006X005X004X003X002X001X00712637845X000（2）选择序列：）选择序列：个活动步之后，紧接着有几个后续个活动步之后，紧接着有几个后

25、续步可供选择的结构形式称为选择序列。步可供选择的结构形式称为选择序列。 X003X000X005X004X001X002（3）并行序列：）并行序列：当转换的实现导致几个分支当转换的实现导致几个分支同时激同时激活活时，采用并行序列。其有向连线的水平部分用时，采用并行序列。其有向连线的水平部分用双线表示。双线表示。 4）跳步、重复和循环序列：）跳步、重复和循环序列：在实际系统中经常使用在实际系统中经常使用跳步、重复和循环序列。这些序列实际上都是选跳步、重复和循环序列。这些序列实际上都是选择序列的特殊形式。择序列的特殊形式。 （2 2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作绘制顺序功能图时的注意

26、事项绘制顺序功能图时的注意事项 顺序控制继电器（顺序控制继电器（SCR）指令是基于顺序功能）指令是基于顺序功能图（图（SFC）的编程方式，）的编程方式，专门用于编制顺序控制程专门用于编制顺序控制程序序。使用它必须依据顺序功能图进行编程。使用它必须依据顺序功能图进行编程。 例：例：图为小车运动的示意图和顺序功能图。设小图为小车运动的示意图和顺序功能图。设小车在初始位置时停在左边，限位开关车在初始位置时停在左边，限位开关I0.2为为1状态。当状态。当按下起动按钮按下起动按钮I0.0后，小车向右运行，运动到位压下后，小车向右运行，运动到位压下限位开关限位开关I0.1后，停在该处，后，停在该处，3s后

27、开始左行，左行到后开始左行，左行到位压下限位开关位压下限位开关I0.2后返回初始步，停止运行。后返回初始步，停止运行。 在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语在编程语言的选择上，用梯形图编程还是用语句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几句表编程或使用功能图编程，这主要取决于以下几点：点： 1 1、有些、有些PLCPLC使用梯形图编程不是很方便，则可使用梯形图编程不是很方便，则可以使用语句表编程，但是梯形图总比语句表直观。以使用语句表编程，但是梯形图总比语句表直观。 2 2、经验丰富的人员可以使用语句表直接编程，、经验丰富的人员可以使用语句表直接编程，就像使用汇编语言一样。就像使用汇编语

28、言一样。 3 3、如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序、如果是清晰的单顺序、选择顺序或并发顺序的控制任务，则最好用顺序功能图来设计。的控制任务，则最好用顺序功能图来设计。 复杂的控制程序一般都是由一些复杂的控制程序一般都是由一些典型的基本环典型的基本环节有机地组合而成的节有机地组合而成的，因此，掌握这些基本环节尤，因此，掌握这些基本环节尤为重要。它有助于程序设计水平的提高。为重要。它有助于程序设计水平的提高。1、电动机的起动与停止控制程序；、电动机的起动与停止控制程序；2、具有点动功能电动机起动、停止控制程序；、具有点动功能电动机起动、停止控制程序；3、电动机的正、反转控制程序；、电动机的正

29、、反转控制程序；4、通电禁止输出程序、通电禁止输出程序5、闪烁电路、闪烁电路6、报警电路、报警电路7、高精度时钟程序、高精度时钟程序8、脉冲宽度可控制电路、脉冲宽度可控制电路9、分频电路、分频电路几个常用的典型环节：几个常用的典型环节：1.1.电动机的起动与停止控制程序电动机的起动与停止控制程序： 输入信号输入信号输出信号输出信号停止按钮停止按钮SB1SB1I0.1I0.1接触器接触器KMKMQ0.1Q0.1起动按钮起动按钮SB2SB2I0.2I0.2表表8-1 I/O8-1 I/O分配表分配表 图图8-3 I/O8-3 I/O接线图接线图 图图8-48-4 停止优先梯形图停止优先梯形图 图图

30、8-58-5 启动优先梯形图启动优先梯形图 注意：常闭按纽在编程中的变化注意：常闭按纽在编程中的变化启动、停止按启动、停止按钮同时按下时。钮同时按下时。2. 具有点动功能电动机起动、停止控制程序具有点动功能电动机起动、停止控制程序 I0.2I0.2闭合点动运行，闭合点动运行，断开（断开（M2.0M2.0尚未闭尚未闭合），停止运行。合），停止运行。SB3SB3按下，点动运按下，点动运行，松开（先开后行，松开（先开后合），停止运行。合），停止运行。输入信号输入信号输出信号输出信号停止按钮停止按钮SB1I0.0接触器接触器KMQ0.1起动按钮起动按钮SB2I0.1点动按钮点动按钮SB3I0.2 I/

31、O I/O分配表分配表 起、停、点动控制起、停、点动控制I/OI/O接线图接线图 电动机起、停、点动控制电动机起、停、点动控制 3. 电动机的正、反转控制程序电动机的正、反转控制程序 输入信号输入信号输出信号输出信号停止按钮停止按钮SB1I0.0I0.0正转接触器正转接触器KM1KM1反转接触器反转接触器KM2KM2Q0.1Q0.1Q0.2Q0.2正转按钮正转按钮SB2SB2I0.1I0.1反转按钮反转按钮SB3SB3I I0.20.2表表8-3 I/O8-3 I/O分配表分配表 3. 电动机的正、反转控制程序电动机的正、反转控制程序 表表8-3 I/O8-3 I/O分配表分配表 输入信号输入

32、信号输出信号输出信号停止按钮停止按钮SB1I0.0I0.0正转接触器正转接触器KM1KM1反转接触器反转接触器KM2KM2Q0.1Q0.1Q0.2Q0.2正转按钮正转按钮SB2SB2I0.1I0.1反转按钮反转按钮SB3SB3I I0.20.2接线图如图接线图如图8-88-8所示所示4. 通电禁止输出程序通电禁止输出程序 设备正常运行时，电源电压消失设备停转，电设备正常运行时，电源电压消失设备停转，电源电压恢复时若设备自行启动，很可能造成事故。源电压恢复时若设备自行启动，很可能造成事故。 PLC PLC上电进入上电进入RUNRUN状状态时，态时，SM0.3SM0.3接通一个接通一个扫描周期。使

33、扫描周期。使M1.0M1.0置置1 1，M1.0M1.0的常闭接点切断了的常闭接点切断了输出线圈输出线圈Q1.0Q1.0、Q1.1Q1.1Q2.3Q2.3的控制逻辑，的控制逻辑，故输出被禁止。故输出被禁止。 只有接通允许工作只有接通允许工作的按钮的按钮Il.0Il.0时，时，M1.0M1.0被被复位，输出线圈复位，输出线圈Q1.0Q1.0、Q1.1Q1.1Q2.3Q2.3才有可能输才有可能输出。出。 SM0.3 PLCSM0.3 PLC开机进入开机进入RUNRUN时，该位将接通一时，该位将接通一个扫描周期。个扫描周期。 5. 5. 闪烁电路闪烁电路 闪烁电路实际上闪烁电路实际上就是一个时就是一

34、个时钟电路。钟电路。它可以是等间隔的通它可以是等间隔的通断，也可以是不等间断，也可以是不等间隔的通断。隔的通断。 图图8 8-1111为一个典为一个典型闪烁电路的程序及型闪烁电路的程序及时序图。在该例中，时序图。在该例中，当当I0.0I0.0有效时，有效时，T37T37就会产生一个就会产生一个1s1s通、通、2s2s断的闪烁信号。断的闪烁信号。Q0.0Q0.0和和T37T37一样开始一样开始闪烁。闪烁。 6. 报警报警电路电路 输入信号输入信号I0.0 故障故障I1.0 消铃消铃I1.1 测试测试输出信号输出信号Q0.0 警灯警灯Q0.7警铃警铃I/OI/O分配表分配表图图8-138-13 标

35、准故障标准故障报警报警 图图8-148-14为标准报警为标准报警电路（两种故障）电路（两种故障）7. 高精度时钟程序高精度时钟程序 图图8-158-15 高精度时钟梯形图高精度时钟梯形图 输入信号输入信号I0.1I0.1、I0.2I0.2用于用于建立期望的时钟建立期望的时钟设置，即设置，即调整调整分分针、时针。计数针、时针。计数器均为自复位。器均为自复位。SM0.5SM0.5：提供周：提供周期为期为1s1s、占空比、占空比为为50%50%的时钟脉的时钟脉冲。冲。 8. 脉冲宽度可控制电路脉冲宽度可控制电路 在输入信号宽度不规范的情况下，在输入信号宽度不规范的情况下，要求在每一个输入信号的上升沿

36、产要求在每一个输入信号的上升沿产生一个宽度（生一个宽度（T37T37定时时间定时时间）固定）固定的脉冲，该脉冲宽度可以调节。如的脉冲，该脉冲宽度可以调节。如果输入信号的两个上升沿之间的距果输入信号的两个上升沿之间的距离小于该脉冲宽度，则忽略输入信离小于该脉冲宽度，则忽略输入信号的第二个上升沿号的第二个上升沿。9. 分频电路分频电路 由于由于M0.1M0.1常闭常闭触点的作用，触点的作用，M0.0M0.0在在I0.1I0.1每次每次有效信号时间内有效信号时间内仅接通一个扫描仅接通一个扫描周期的导通信号，周期的导通信号，即单脉冲。即单脉冲。图图 8-17 8-17 二分频电路二分频电路 补充基本控

37、制程序：补充基本控制程序：1、瞬时接通、瞬时接通/延时断开控制延时断开控制2、延时接通、延时接通/延时断开延时断开I0.0按下后延时按下后延时2s后后Q0.0得电；得电；I0.0断开断开5s后后Q0.0失电。失电。3、互锁控制、互锁控制I0.1闭合，闭合，Q0.0输出；输出；此时即使此时即使I0.2闭合，闭合，Q0.1也不输出。只有当也不输出。只有当I0.0断开，断开，Q0.0断电后，断电后，当当I0.2闭合时，闭合时，Q0.1才才输出。输出。4、连锁控制、连锁控制 控制对象动作是在另一控制对象动作是在另一控制对象动作的前提下才控制对象动作的前提下才能动作。比如：机床主轴能动作。比如：机床主轴

38、电动机必须在润滑电动机电动机必须在润滑电动机启动后，按下启动快关才启动后，按下启动快关才可启动。可启动。（一）减少输入点的方法：（一）减少输入点的方法：1. 用二极管隔离的分组输入法用二极管隔离的分组输入法; 控制系统一般具有手控制系统一般具有手动和自动的两种工作方动和自动的两种工作方式。由于手动与自动是式。由于手动与自动是不同时发生的，可分成不同时发生的，可分成两组，并由转换开关两组，并由转换开关SASA选择选择自动自动( (位置位置2 2) )和手动和手动( (位置位置1 1) )的工作位置，如的工作位置，如图图8-188-18所示。这样一个所示。这样一个输入点就可当作两个输输入点就可当作

39、两个输入点使用。入点使用。 图图8-18 8-18 用二极管隔离输入法用二极管隔离输入法 二极管的作用是二极管的作用是避免产生寄生电路，避免产生寄生电路，保证信号的正确输入。保证信号的正确输入。 假如图中无二极假如图中无二极管，管，SA处于自动位置处于自动位置2， SB2闭合、闭合、 SB4和和SB6断开，同时断开，同时SB1、SB3闭合。这时电流闭合。这时电流从从+流出经过流出经过SB2流入流入I0.0，同时再经过，同时再经过SB1、SB3流入流入I0.1，使，使I0.1被错误接通。被错误接通。串入二极管后就可避免错误信号产生。串入二极管后就可避免错误信号产生。 2. 触点合并输入法触点合并

40、输入法 将某些将某些功能相同功能相同的开关量输入设备合并输入。如的开关量输入设备合并输入。如果是常闭触点则串联输入，如果是常开触点则并联输果是常闭触点则串联输入，如果是常开触点则并联输入。这样就只占用入。这样就只占用PLCPLC的一个输入点。的一个输入点。 例如某负载可在多处起动和停止，可以将例如某负载可在多处起动和停止，可以将3 3个起个起动信号并联，将动信号并联，将3 3个停止信号串联个停止信号串联，分别送给，分别送给PLCPLC的两的两个输入点，如图所示。与每一个起动信号和停止信号个输入点，如图所示。与每一个起动信号和停止信号占用一个输入点的方法相比，不仅节省了输入点，还占用一个输入点的

41、方法相比，不仅节省了输入点，还简化了梯形图电路。简化了梯形图电路。两地控制电动机启动、停止。两地控制电动机启动、停止。图图8-19 I/O8-19 I/O接线图接线图 输入信号输入信号输出信号输出信号甲、乙停止按钮串联甲、乙停止按钮串联（SB1SB1* *SB2SB2）I0.0I0.1接触器接触器KMKMQ0.5甲、乙起动按钮并联甲、乙起动按钮并联（SB3+SB4SB3+SB4）表表8-4 I/O8-4 I/O分配表分配表 3. 单按钮启、停控制程序单按钮启、停控制程序图图8-218-21 单按钮控制梯形图单按钮控制梯形图 现介绍只用一个按钮，现介绍只用一个按钮，通过软件编程，实现起通过软件编

42、程，实现起动与停止的控制。动与停止的控制。 如图如图8-218-21所示，所示，I0.0I0.0作为起动、停止按钮的作为起动、停止按钮的地址，第一次按下时地址，第一次按下时Q1.0Q1.0有输出，第二次按有输出，第二次按下时下时Q1.0Q1.0无输出，第三无输出，第三次按下次按下Q1.0Q1.0又有输出。又有输出。 （二）减少输出点的方法：（二）减少输出点的方法：图图8-228-22 并联输出法并联输出法 1 1、并联输出、并联输出 对于两个通断状对于两个通断状态完全相同的负载，态完全相同的负载，可将它们并联后共用可将它们并联后共用一个一个PLCPLC的输出点，如的输出点，如图图8-228-2

43、2所示。所示。 两个负载并联共两个负载并联共用一个输出点，应注用一个输出点，应注意两个输出负载电流意两个输出负载电流总和不能大于输出端总和不能大于输出端子的负载能力。子的负载能力。 当两组负载不会同时当两组负载不会同时工作时，工作时，可通过外部转换可通过外部转换开关或通过受开关或通过受PLCPLC控制的电控制的电器触点进行切换，这样器触点进行切换，这样PLCPLC的每个输出点可以控制两的每个输出点可以控制两个不同时工作的负载，如个不同时工作的负载，如图所示。图所示。 KM1KM1、KM3KM3、KM5KM5，KM2KM2、KM4KM4、KM6KM6这两个组不会同这两个组不会同时接通，可用外部转

44、换开时接通，可用外部转换开关关SASA进行切换。进行切换。2 2、分组输出、分组输出3 3、负载多功能化、负载多功能化 一个负载实现多种用途。一个负载实现多种用途。 例如在传统的继电器电路中，一个指示灯只例如在传统的继电器电路中，一个指示灯只指示一种状态。而在指示一种状态。而在PLCPLC系统中，利用系统中，利用PLCPLC编程功编程功能，很容易实现用一个输出点控制指示灯的能，很容易实现用一个输出点控制指示灯的常亮常亮和闪烁和闪烁，这样一个指示灯就可表示两种不同的信，这样一个指示灯就可表示两种不同的信息，从而节省了输出点数。息，从而节省了输出点数。 现有四台电动机现有四台电动机M1、M2、M3

45、、M4，要求四台，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。顺序启动的时间间隔电动机顺序启动和顺序停车。顺序启动的时间间隔为为30s，顺序停车的时间间隔为，顺序停车的时间间隔为10s。 可选用可选用S7-200（CPU224）进行控制。对电动机）进行控制。对电动机顺序启、停控制有很多种方法，可根据编程习惯选顺序启、停控制有很多种方法，可根据编程习惯选择。本题给出两种方法：择。本题给出两种方法： 1 1、利用顺序控制继电器指令设计程序；、利用顺序控制继电器指令设计程序；2 2、利用移位寄存器指令设计程序（略）。、利用移位寄存器指令设计程序（略）。 现有四台电动机现有四台电动机M1、M2、M3、M4，要求

46、四台，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启、停的顺序均为电动机顺序启动和顺序停车。启、停的顺序均为M1M2M3M4。顺序启动时的时间间隔为。顺序启动时的时间间隔为30s，顺序停车的时间间隔为顺序停车的时间间隔为10s。 输入输出分配表如表输入输出分配表如表8-5所示。所示。 PLC的的I/O接线图如图接线图如图8-23所示。所示。 四台电动机顺序启、停利用顺序控制继电器设四台电动机顺序启、停利用顺序控制继电器设计梯形图，如图计梯形图，如图8-24所示。所示。 表表8-5 输入输出分配表输入输出分配表 输入信号输入信号停止按钮停止按钮SBSB1I0.0启动按钮启动按钮SBSB2I0.1输出信号输

47、出信号接触器接触器KMKM1Q0.0接触器接触器KMKM2Q0.1接触器接触器KMKM3Q0.2接触器接触器KMKM4Q0.3表表8-5 8-5 输入输出分配表输入输出分配表 图图8-23 8-23 四台电机顺序启、停四台电机顺序启、停I/OI/O接线图接线图 现选用现选用S7-200（CPU222）进行电动机星形三）进行电动机星形三角形减压起动控制。输入输出分配表如表角形减压起动控制。输入输出分配表如表8-6所示，所示，控制接线图如图控制接线图如图8-26所示，梯形图如图所示，梯形图如图8-27所示。所示。 图图8-26中，电动机由接触器中，电动机由接触器KM1、KM2、KM3控控制，其中制

48、，其中KM3将电动机定子绕组连接成星形，将电动机定子绕组连接成星形，KM2将将电动机定子绕组连接成三角形。电动机定子绕组连接成三角形。KM2与与KM3不能同时不能同时吸合，否则将产生电源短路。在程序设计过程中，应吸合，否则将产生电源短路。在程序设计过程中，应充分考虑由星形向三角形切换的时间，即由充分考虑由星形向三角形切换的时间，即由KM3完全完全断开（包括灭弧时间）到断开（包括灭弧时间）到KM2接通这段时间应锁定住，接通这段时间应锁定住，以防电源短路。以防电源短路。 表表8-6 输入输出分配表输入输出分配表 输入信号输入信号停止按钮停止按钮SBSB1I0.0启动按钮启动按钮SBSB2I0.1输

49、出信号输出信号接触器接触器KMKM1Q0.1接触器接触器KMKM2Q0.2接触器接触器KMKM3Q0.3表表8-6 8-6 输入输出分配表输入输出分配表 电动机星形三角形减压起动控制电动机星形三角形减压起动控制I/O接线图接线图 图图8-26 8-26 电动机星形三角形减压起动控制电动机星形三角形减压起动控制I/OI/O接线图接线图 用用PLC实现对节日彩灯的控制，结构简单、变实现对节日彩灯的控制，结构简单、变幻形式多样、价格低。彩灯形式及变幻尽管花样繁幻形式多样、价格低。彩灯形式及变幻尽管花样繁多，但其负载不外乎三种：长通类负载、变幻类负多，但其负载不外乎三种：长通类负载、变幻类负载及流水类

50、负载。载及流水类负载。 本例所选彩灯变幻花样为逐次闪烁方式：程序本例所选彩灯变幻花样为逐次闪烁方式：程序开始时，灯开始时，灯1 1（Q0.0Q0.0）、灯）、灯2 2（Q0.1Q0.1）亮；一次循环）亮；一次循环扫描且定时时间到后，灯扫描且定时时间到后，灯1 1（Q0.0Q0.0）灭，灯）灭，灯2 2（Q0.1Q0.1）亮、灯亮、灯3 3（Q0.2Q0.2）亮；再次循环扫描且定时时间到）亮；再次循环扫描且定时时间到后，灯后，灯2 2（Q0.1Q0.1）灭，灯）灭，灯3 3（Q0.2Q0.2）亮、灯）亮、灯4 4（Q0.3Q0.3）亮亮。其动作时序表如下表。其动作时序表如下表8-78-7所示，梯

51、形图如所示，梯形图如图图8-288-28所示。所示。 节日彩灯动作时序表节日彩灯动作时序表 表表8-7 8-7 节日彩灯动作时序表节日彩灯动作时序表 节拍输出123456789101112131415Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7 ：表示灯亮表示灯亮 控制要求控制要求 ： 1 1、接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红、接通启动按钮后，信号灯开始工作，南北向红灯、东西向绿灯同时亮；灯、东西向绿灯同时亮； 2 2、东西向绿灯亮、东西向绿灯亮30s30s后，闪烁后，闪烁3 3次（每次亮次（每次亮0.5s0.5s，间隔间隔0.50.5秒，合计秒，合计3 3秒），接

52、着东西向黄灯亮，秒），接着东西向黄灯亮，2s2s后东西向红灯亮，后东西向红灯亮，35s35s后东西向绿灯又亮后东西向绿灯又亮，如，如此不断循环，直至停止工作；此不断循环，直至停止工作； 3 3、南北向红灯亮、南北向红灯亮35s35s后，南北向绿灯亮，后，南北向绿灯亮，30s30s后南后南北向绿灯闪烁北向绿灯闪烁3 3次（每次次（每次0.5s0.5s），接着南北向黄灯），接着南北向黄灯亮，亮，2s2s后南北向红灯又亮后南北向红灯又亮，如此不断循环，如此不断循环，直至停止工作。直至停止工作。 交通信号灯设置示意图交通信号灯设置示意图图图8-29 8-29 交通信号灯示意图交通信号灯示意图 交通信号

53、灯时序图交通信号灯时序图 红亮红亮3535秒绿亮秒绿亮3030秒绿闪秒绿闪3 3秒黄亮秒黄亮2 2秒秒交通信号灯交通信号灯输入输出分配表输入输出分配表 输入信号输入信号启动按钮启动按钮SBSB1I0.1停止按钮停止按钮SBSB2I0.2输出信号输出信号南北向红灯南北向红灯HLHL1、HLHL2Q0.0南北向黄灯南北向黄灯HLHL3、HLHL4Q0.1南北向绿灯南北向绿灯HLHL5、HLHL6Q0.2南北向红灯南北向红灯HLHL7、HLHL8Q0.3南北向黄灯南北向黄灯HLHL9、HLHL10Q0.4南北向绿灯南北向绿灯HLHL11、HLHL12Q0.5表表8-8 8-8 输入输出分配表输入输出

54、分配表 u交通信号灯交通信号灯I/OI/O接线图接线图 图图8-31 8-31 交通灯交通灯I/OI/O接线图接线图 u整个蒸发工段控制系统的控制信号主要有开关量整个蒸发工段控制系统的控制信号主要有开关量输入信号（切断阀、泵的状态反馈等）、开关量输入信号（切断阀、泵的状态反馈等）、开关量输出信号（切断阀、泵的控制等）、模拟量输入输出信号（切断阀、泵的控制等）、模拟量输入信号（如温度、压力、液位等）、模拟量输出信信号（如温度、压力、液位等）、模拟量输出信号（调节阀的控制等）。号（调节阀的控制等）。u整个蒸发工段控制系统需要控制与检测的变量有：整个蒸发工段控制系统需要控制与检测的变量有： 6666

55、个模拟量输入（个模拟量输入（AIAI）、）、2323个模拟量输出（个模拟量输出（AOAO）、）、1010个数字量输入（个数字量输入（DIDI）和）和1919个数字量输出（个数字量输出（DODO）。）。表表8-98-9给出了部分测控点。给出了部分测控点。 控制系统硬件配置图控制系统硬件配置图 蒸发工段控制工程视图蒸发工段控制工程视图 8.6 提高提高PLC控制系统可靠性的措施控制系统可靠性的措施 PLC PLC显著特点之一就是高可靠性，为了提高显著特点之一就是高可靠性，为了提高PLCPLC的的可靠性，可靠性，PLCPLC本身在软、硬件上均采取了一系列抗干本身在软、硬件上均采取了一系列抗干扰措施，

56、在一般工厂内使用完全可以可靠地工作，一扰措施，在一般工厂内使用完全可以可靠地工作，一般平均无故障时间可达几万小时。般平均无故障时间可达几万小时。 在过于恶劣的环境条件下，如强电磁干扰、超高在过于恶劣的环境条件下，如强电磁干扰、超高温、超低温、过欠电压等情况，或安装使用不当等，温、超低温、过欠电压等情况，或安装使用不当等，都可能导致都可能导致PLCPLC内部存储信息的破坏，引起控制紊乱，内部存储信息的破坏，引起控制紊乱，严重时还会使系统内部的元器件损坏。为了提高严重时还会使系统内部的元器件损坏。为了提高PLCPLC控制系统运行的可靠性，必须选择合理的抗干扰措施，控制系统运行的可靠性，必须选择合理

57、的抗干扰措施，使系统正常可靠的工作。使系统正常可靠的工作。 一、一、 PLC安装的环境条件安装的环境条件 PLC PLC控制系统在设计、安装和使用维护中应注意控制系统在设计、安装和使用维护中应注意以下问题：以下问题： 1 1、温度：、温度：PLCPLC要求环境温度在要求环境温度在0 05555 ；安装时不能；安装时不能放在发热量答的元件下面，四周通风散热的空间应放在发热量答的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。足够大。 2 2、湿度：、湿度：空气的相对湿度应在空气的相对湿度应在35%35%85%85%（无凝露）。（无凝露）。 3 3、振动：、振动：应使应使PLCPLC远离强烈的振动源。防止振

58、动频率远离强烈的振动源。防止振动频率为为10-55Hz10-55Hz的频繁或连续振动。的频繁或连续振动。4 4、空气：、空气：避免有腐蚀和易燃的气体，如氯化氢、硫化避免有腐蚀和易燃的气体，如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将可将PLCPLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。5、电源、电源 PLC对于电源线的干扰具有一定的抵制能力。在对于电源线的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变

59、压器，以减少设备与地之安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。间的干扰。 一般一般PLC都有直流都有直流24V输出提供给输入端，当输输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收错误信息。接收错误信息。 1、干扰源：、干扰源： 影响影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；

60、磁场改变产生电流，电场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁场高速运动产生电磁波。磁场高速运动产生电磁波。 2、干扰来源及途径：、干扰来源及途径： （1）强电干扰）强电干扰:PLC系统的正常供电电源均有电网系统的正常供电电源均有电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。象电网内部的变化、刀开干扰而在线路上感应电压。象电网内部的变化、刀开关操作、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的关操作、大型电力设备启停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等都会产生干扰。谐波、电网短路暂态冲击等都会产生干扰。 （2）柜