第7章PLC的控制系统设计

1、第七章第七章 PLC的控制系统设计的控制系统设计学习目的：学习PLC控制系统的设计方法，提高实 际应用的能力。学习内容：综合PLC硬件及软件知识，联系工业控 制的实际，介绍小型PLC控制系统设计 方法.学习要求： （1）了解 PLC控制系统设计的内容和步骤。 （2）掌握PLC控制系统硬件配置的方法。 （3）掌握PLC应用程序设计方法及其设计技 巧。 （4）结合工业控制中的应用实例的设计， 提高实际应用能力。 第一节 PLC控制系统设计的内容和步骤 设计原则1.最大限度地满足被控对象对生产工艺的要求。2.力求控制系统安全、可靠、优质、经济。3.应考虑到今后控制规模的发展和工艺的改进。设计内容设计

2、内容 1、拟定控制系统设计的技术条件。 2、选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构。 3、选择PLC机型和扩展模块，配置系统硬件； 4、编制PLC的输入/输出分配表和绘制输入/输出端 子接线图； 5、根据系统对控制的要求设计用户程序； 6、设计操作台、电气柜，选择所需的电器元件。 7、编写设计说明书和操作使用说明书。 根据具体控制对象，上述内容可适当调整。 设计步骤 (一一) 分析控制对象分析控制对象 (二二) PLC系统的硬件配置系统的硬件配置 (三三) 程序设计程序设计 (四四) 输入程序并调试程序输入程序并调试程序 (五五) 程序固化程序固化第二节第二节 PLCPLC控制系统的硬件配

3、置控制系统的硬件配置一、选择一、选择PLC机型机型 在满足控制要求的前提下，选型时应选择最佳的性能价格比。1I/O点数的估算点数的估算 I/OI/O点数是点数是PLCPLC的一项重要指标。合理选择的一项重要指标。合理选择I/OI/O点数既可使系点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最低。统满足控制要求，又可使系统总投资最低。PLCPLC的输入的输入/ /输出总输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量模拟量、开关量开关量等输入等输入/ /输出设备情况输出设备情况( (包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出包括模拟量、开关量等输入信号和需控制的输出

4、设备数目及类型设备数目及类型) )来确定，一般一个输入来确定，一般一个输入/ /输出元件要占用一个输出元件要占用一个输入输入/ /输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点输出点。考虑到今后的调整和扩充，一般应在估计的总点数上再加上数上再加上20% 20% 30%30%的备用量。的备用量。2用户存储器容量的估算用户存储器容量的估算据经验，每个据经验，每个I/OI/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下点及有关功能元件占用的内存量大致如下: :开关量输入元件：开关量输入元件：101020B/20B/点；点；开关量输出元件开关量输出元件： 5 5lOBlOB/ /点；点；定时器定时器/ /

5、计数器计数器： 2B/2B/个；个；模拟量模拟量： 100100150B/150B/点；点；通信接口通信接口：一个接口一般需要一个接口一般需要300B300B以上；以上；根据上面算出的总字节数再考虑增加根据上面算出的总字节数再考虑增加25%25%左右的备用量左右的备用量, ,就可估就可估算出用户程序所需的内存。算出用户程序所需的内存。二、开关量二、开关量I/OI/O模块的模块的选择选择为了适应各种各样的控制信号，PLC有多种I/O模块供选择，包括数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块及各种智能模块。(一一)开关量输入模块的选择开关量输入模块的选择开关量输入模块种类很多，按输入点数分：常用的

6、有8点、12点、16点、32点等；按工作电压分：常用的有直流5V、12V、24V、48V几种，交流110V、220V两种：按外部接线方式又可分为：汇点输入、分隔输入等。选择开关量输入模块时主要考虑以下几点选择开关量输入模块时主要考虑以下几点:1.选择工作电压等级2.选择模块密度3.门槛电平4.输入端漏电流的控制在进行连接配线时，存在着不同程度的漏电流。如连接电缆和双绞线的线路电容可能引起交流漏电：晶闸管截止时也会存在少量漏电流：带LED指示的开关也可能会产生较大的漏电流。这些漏电流会像信号一样输入到输入点去，形成干扰。解决的方法是在输入端并联适当的电阻和电容，以降低输入总阻抗。(二二)开关量输

7、出模块的选择开关量输出模块的选择1.输出方式的选择输出方式的选择继电器输出：继电器输出：价格便宜，使用电压范围广，导通压降小，承受瞬时过电压和过电流的能力较强，且有隔离作用。但继电器有触点,寿命较短，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载。当驱动电感性负载时，最大开闭频率不得超过1Hz。晶闸管输出晶闸管输出(交流交流,直流直流) :都属于无触点开关输出，使用寿命长，适用于通断频繁的感性负载。对于开关频率高、电感大、低功率因数的交流负载可选用晶闸管输出模块:而对于开关频率较高的直流负载,可选用晶体管输出模块。2.输出电流的选择输出电流的选择(1) 模块的输出电流必须大于负载电流的额定值(2

8、) 如果负载电流较大，输出模块不能直接驱动时，应增加中间放大环节。(3) 对于电容性负载、热敏电阻负载，考虑到接通时有冲击电流，要留有足够的余量。(4) 选用输出模块注意同时接通点数的电流累计值必须小于公共端(COM)所允许通过的电流值。(5) 为防止由于负载短路等原因而烧坏PLC的输出模块，输出回路必须外加熔断器作短路保护。三、模拟量三、模拟量l/0模块的选择模块的选择(一一)模拟量输入模块的选择模拟量输入模块的选择(1)模拟量值的输入范围:标准值为05V、010V(单极性),一2.52.5V、-55V(双极性)、020mA、420mA等。如变送器离模拟量输入模块较远时，系统设计时尽量选用0

9、20mA或420mA。(2)模拟量输入模块的分辨率、精度、转换时间等参数指标应符合具体的系统要求。(3)在应用中要注意抗干扰措施。其主要方法有注意与交流信号和可产生干扰源的供电电源保持一定距离；模拟量输入信号线要采用屏蔽措施；采用一定的补偿措施，减少环境变化对模拟量输入信号的影响。(二二)模拟量输出模块的选择模拟量输出模块的选择电压输出： 010V,-1010V电流输出:：020mA,420mA西门子提供了EM231 4路模拟量输入、EM231 AI 4路热电偶、EM231 AI2路热电阻(RTD)、EM232 2路模拟量输出模块、EM235 4输入,输出组合模块等,可根据实际需要选用。四、智

10、能四、智能I/OI/O模块的选择模块的选择一般的智能一般的智能I/0模块包括模块包括:1.通信处理模块(如西门子EM277模块)；2.调制解调器模块(如Em41模块)；3.高速计数模块；4.带有PID调节的模拟量控制模块；5.中断控制模块；6.位置控制模块(如西门子EM253) 。1. 对PLC机型、开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及智能I/O模块进行选择后，就粗略地完成了PLC系统的硬件配置工作。2. 根据控制要求，如果有些参数需要监控和设定，则可以选择文本编辑器(如TD200)、操作面板(如OP27)、触摸屏(TP27等人机接口单元。3. 硬件设计还包括画出I/O硬件接线图，它表明PL

11、C输入输出模块与现场设备之间的连接。I/O硬件接线图的具体画法可参见本章第五节相关内容。第三节第三节 PLCPLC控制系统应用程序的设计控制系统应用程序的设计 PLC系统硬件配置后，可进行应用程序设计。PLC应用程序的设计是软、硬件知识的综合应用，有时硬件设计与应用程序设计可同时进行，大多数功能是软件和硬件相配合才得以实现。一、程序设计的步骤1系统框图设计2分配I/O编号3设计应用程序4程序调试5编写程序说明书中心控制室取水泵站加药系统滤池系统二级泵站原水供水网管自来水厂的系统框图 二、应用程序的设计方法二、应用程序的设计方法 应用程序设计过程中，应正确选择能反映生产过程的变化参数作为控制参量

12、进行控（例如：取水泵站的控制选用水位作控制参量）；应正确处理各执行电器、各编程元件之间的互相制约、互相配合的关系，即联锁关系（例，水不能溢出水池）（参见第一章第二节）。PLC应用程序的设计方法有多种，常用的设计方法有经验设计法、顺序功能图法等。 （一）经验设计法（一）经验设计法 经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多的典型应用程序的基本环节。根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起来。其设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足被控对象的控制要求。（二）顺序功能图法（二）顺序功能图法 1顺序功能图

13、 所谓顺序控制，使生产过程按生产工艺的要求预先安排的顺序自动地进行生产的控制方式。 10432启 动15s10sSQ2SQ1起 始 状 态压 SQ1装 料右 行卸 料左 行顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构 2. 依据步之间的进展形式，顺序功能图有以下几种 基本结构： (1) 单序列结构 (2) 选择序列结构(自学) （3）并行序列结构(自学) (4) 子步（microstep）(自学)1. 单序列结构单序列结构132abc 单序列由一系列相继激单序列由一系列相继激活的步组成。每一步的后活的步组成。每一步的后面仅有一个转换条件，每面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一一个转换条件后

14、面仅有一步。步。 2 选择序列结构51268egf161279hkj3 并行序列结构并行序列结构11181214prqb18171315d4 子步（microstep）子步启动021345东西向绿灯亮东西向绿灯闪烁东西向黄灯亮东西向红灯亮25s3次(3s)2s30s南北向红灯亮初始状态786南北向绿灯亮南北向绿灯闪烁南北向黄灯亮2s30s25s3次 (3s)南北向绿灯灭南北向绿灯亮南北向绿灯灭25s3次 (3s)7.17.27.30.5s0.5s东西向绿灯灭东西向绿灯亮东西向绿灯灭25s3次 (3s)3.13.23.30.5s0.5s停止子 步启 动021345东 西 向 绿 灯 亮东 西 向

15、 绿 灯 闪 烁东 西 向 黄 灯 亮东 西 向 红 灯 亮2 5 s3 次 ( 3 s )2 s3 0 s南 北 向 红 灯 亮初 始 状 态786南 北 向 绿 灯 亮南 北 向 绿 灯 闪 烁南 北 向 黄 灯 亮2 s3 0 s2 5 s3 次 ( 3 s )南 北 向 绿 灯 灭南 北 向 绿 灯 亮南 北 向 绿 灯 灭2 5 s3 次 ( 3 s )7 . 17 . 27 . 30 . 5 s0 . 5 s东 西 向 绿 灯 灭东 西 向 绿 灯 亮东 西 向 绿 灯 灭2 5 s3 次 ( 3 s )3 . 13 . 23 . 30 . 5 s0 . 5 s停 止简略形式简略形

16、式顺序功能图法顺序功能图法 经验设计法的设计方法不规范，没有一个普遍的规律可遵经验设计法的设计方法不规范，没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性。循，具有一定的试探性和随意性。 由于联锁关系复杂，用经验设计法进行设计一般难于掌握，由于联锁关系复杂，用经验设计法进行设计一般难于掌握，且设计周期较长，设计出的程序可读性差，即使有经验的且设计周期较长，设计出的程序可读性差，即使有经验的工程师阅读它也很费时。同时，给日后产品的使用、维护工程师阅读它也很费时。同时，给日后产品的使用、维护带来诸多不便。带来诸多不便。与经验设计法相比，顺序功能图法有着明显的优势。与经验设计法相比，顺序功能图法有

17、着明显的优势。什么是顺序功能图法？什么是顺序功能图法？定义：顺序功能图法就是依据顺序功能图设计PLC顺序控制程序的方法。 基本思想：是将系统的一个工作周期分解成若干个顺序相连的阶段，即“步”。顺序功能图法的优势顺序功能图法的优势顺序功能图中的各顺序功能图中的各“步步”实现转换时，使前级步实现转换时，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重叠。这使系统中大量复杂的联锁关系在“步步”的转换中得以解决。的转换中得以解决。对于每一步的程序段，只需处理极其简单的逻辑对于每一步的程序段，只需处理极其简单的逻辑关系。编

18、程方法简单、易学，规律性强。关系。编程方法简单、易学，规律性强。程序结构清晰、可读性好，调试方便。工作效率。程序结构清晰、可读性好，调试方便。工作效率。顺序功能图法的设计步骤SFC是基于工艺流程的高级语言。是基于工艺流程的高级语言。 设计步骤：设计步骤：1.1.根据系统的工艺流程，设计顺序功能图根据系统的工艺流程，设计顺序功能图2.2.依据顺序功能图设计顺序控制程序。依据顺序功能图设计顺序控制程序。 SQ2SQ1装料卸料根据工艺流程设计顺序功能图根据工艺流程设计顺序功能图 系统的工作过程分解为：系统的工作过程分解为： 第一步装料第一步装料 第二步右行第二步右行 第三步卸料第三步卸料 第四步左行

19、第四步左行（1）设计顺序功能图设计顺序功能图运料小车顺序功能图运料小车顺序功能图10432启动15s10sSQ2SQ1起始状态压SQ1装料右行卸料左行（2）设计顺序控制程序（梯形图）依据顺序功能图设计梯形图。依据顺序功能图设计梯形图。设计步骤：设计步骤： （1 1）对各输入、输出信号进行编址）对各输入、输出信号进行编址，列列出输入、输出信号分配表。出输入、输出信号分配表。 I/O分配表 输入信号输入信号输出信号输出信号启动按钮启动按钮I0.0装料装料YV1Q0.0停止按钮停止按钮I0.1卸料卸料YV2Q0.1SQ1I0.2左行左行KM1Q0.2SQ2I0.3右行右行KM2Q0.3（2）画出可编

20、程序控制器I/O端子接线图。FR11L1MQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2 I0.3SB1SQ1SQ2KM1KM2YV1YV2SB21M1L（3 3）依据顺序功能图设计梯形图）依据顺序功能图设计梯形图 编程时，对应顺序功能图中的每一个编程时，对应顺序功能图中的每一个“步步”，组成一个，组成一个SCR程序段。程序段。 4步步 4个个SCR段段 每一个每一个SCR程序段都由程序段都由LSCR n、SCRT、SCRE指令构成。指令构成。编程步骤：（对照顺序功能图）编程步骤：（对照顺序功能图） 先设置初始步（在初始状态下启动） 编制第一SCR程序段的程序。 编制第二SCR程序段

21、的程序。 编制第三SCR程序段的程序。 编制第四SCR程序段的程序。编制系统停止工作的程序。初始步 第一SCR程序段SCRS0.1TONI0.2Q0.0INPT+150T37SCRTS0.2SCRESCRS0.2SM0.0Q0.2T37I0.3SCRTS0.3SCRETONSM0.0Q0.1INPT+100T38S0.4SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3I0.2SCRTS0.1SCRE在 初 始 状 态 下 启 动 ， 置 S0.1=1激 活 第 一 SCR程 序 段 ， 控 制 开 始小 车 在 原 位 装 料启 动 15秒 定 时 器15秒 后 程 序 转 换 到 第 二 S

22、CR程 序 段小 车 右 行第 一 SCR段 结 束小 车 卸 料启 动 10秒 定 时 器10秒 后 程 序 转 换 到 第 四 SCR程 序 段 .第 三 SCR段 结 束小 车 左 行第 四 SCR段 结 束S0.1S1SCRS0.3第 二 SCR段 控 制 开 始右 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 三 SCR程 序 段第 二 SCR段 结 束第 三 SCR段 控 制 开 始第 四 SCR段 控 制 开 始左 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 一 SCR程 序 段I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3T38I0.2I0.1RQ0.04S0.1R4停 车 后 ,返 回 初

23、始 状 态SCRS0.1TONI0.2Q0.0INPT+150T37SCRTS0.2SCRESCRS0.2SM0.0Q0.2T37I0.3SCRTS0.3SCRETONSM0.0Q0.1INPT+100T38S0.4SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3I0.2SCRTS0.1SCRE在初始状态下启动，置S0.1=1激活第一SCR程序段，控制开始小车在原位装料启动15秒定时器15秒后程序转换到第二SCR程序段小车右行第一SCR段结束小车卸料启动10秒定时器10秒后程序转换到第四SCR程序段.第三SCR段结束小车左行第四SCR段结束S0.1S1SCRS0.3第二SCR段控制开始右行到位

24、，程序转换到第三SCR程序段第二SCR段结束第三SCR段控制开始第四SCR段控制开始左行到位，程序转换到第一SCR程序段I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3T38I0.2I0.1RQ0.04S0.1R4停车后,返回初始状态SCRS0.1TONI0.2Q0.0INPT+150T37SCRTS0.2SCRESCRS0.2SM0.0Q0.2T37I0.3SCRTS0.3SCRETONSM0.0Q0.1INPT+100T38S0.4SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3I0.2SCRTS0.1SCRE在初始状态下启动，置S0.1=1激活第一SCR程序段，控制开始小车在原位装料启动15秒定

25、时器15秒后程序转换到第二SCR程序段小车右行第一SCR段结束小车卸料启动10秒定时器10秒后程序转换到第四SCR程序段.第三SCR段结束小车左行第四SCR段结束S0.1S1SCRS0.3第二SCR段控制开始右行到位，程序转换到第三SCR程序段第二SCR段结束第三SCR段控制开始第四SCR段控制开始左行到位，程序转换到第一SCR程序段I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3T38I0.2I0.1RQ0.04S0.1R4停车后,返回初始状态SCRS0.1TONI0.2Q0.0INPT+150T37SCRTS0.2SCRESCRS0.2SM0.0Q0.2T37I0.3SCRTS0.3SCRETON

26、SM0.0Q0.1INPT+100T38S0.4SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3I0.2SCRTS0.1SCRE在 初 始 状 态 下 启 动 ， 置 S0.1=1激 活 第 一 SCR程 序 段 ， 控 制 开 始小 车 在 原 位 装 料启 动 15秒 定 时 器15秒 后 程 序 转 换 到 第 二 SCR程 序 段小 车 右 行第 一 SCR段 结 束小 车 卸 料启 动 10秒 定 时 器10秒 后 程 序 转 换 到 第 四 SCR程 序 段 .第 三 SCR段 结 束小 车 左 行第 四 SCR段 结 束S0.1S1SCRS0.3第 二 SCR段 控 制 开 始右

27、 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 三 SCR程 序 段第 二 SCR段 结 束第 三 SCR段 控 制 开 始第 四 SCR段 控 制 开 始左 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 一 SCR程 序 段I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3T38I0.2I0.1RQ0.04S0.1R4停 车 后 ,返 回 初 始 状 态SCRS0.1TONI0.2Q0.0INPT+150T37SCRTS0.2SCRESCRS0.2SM0.0Q0.2T37I0.3SCRTS0.3SCRETONSM0.0Q0.1INPT+100T38S0.4SCRTSCRESCRS0.4SM0.0Q0.3I0.2S

28、CRTS0.1SCRE在 初 始 状 态 下 启 动 ， 置 S0.1=1激 活 第 一 SCR程 序 段 ， 控 制 开 始小 车 在 原 位 装 料启 动 15秒 定 时 器15秒 后 程 序 转 换 到 第 二 SCR程 序 段小 车 右 行第 一 SCR段 结 束小 车 卸 料启 动 10秒 定 时 器10秒 后 程 序 转 换 到 第 四 SCR程 序 段 .第 三 SCR段 结 束小 车 左 行第 四 SCR段 结 束S0.1S1SCRS0.3第 二 SCR段 控 制 开 始右 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 三 SCR程 序 段第 二 SCR段 结 束第 三 SCR段 控

29、 制 开 始第 四 SCR段 控 制 开 始左 行 到 位 ， 程 序 转 换 到 第 一 SCR程 序 段I0.0Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3T38I0.2I0.1RQ0.04S0.1R4停 车 后 ,返 回 初 始 状 态注意注意： 系统停止后，应使所有的输出线圈 （S0.1S0.4，Q0.0Q0.3）复位，返回初始状态。保证系统再次启动时，从“初始步”开始。课外作业与实验：课外作业与实验： 对照顺序功能图分析运料小车对照顺序功能图分析运料小车控制程序（梯形图）的工作原控制程序（梯形图）的工作原理，并上机调试。理，并上机调试。四台电机顺序启动的顺序功能图四台电机顺序启动的顺序功能图 0

30、1234初 始 状 态启 动 M4并 保 持SB22min2min2minSB15全 部 停 止启 动 M2并 保 持启 动 M3并 保 持启 动 M1并 保 持四台电机顺序启动四台电机顺序启动I/O接线图接线图 +1L1MQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3SB1SB2KM1KM2KM3KM4FR1FR2FR3FR4三、梯形图程序编写规则1输入“继电器”的状态由外部输入设备的开关信号驱动，程序不能随意改变它。2梯形图中同一编号的“继电器线圈”只能出现一次，通常不能重复使用，但是它的接点可以无限次地重复使用。3几个串联支路相并联，应将触点多的支路安排在上面；几个并联

31、回路的串联，应将并联支路数多的安排在左面。按此规则编制的梯形图可减少用户程序步数、缩短程序扫描时间，如下页图所示。4.程序的编写按照从左到右，从上到下的顺序。一个梯形始于左母线，终于右母线。线圈与右母线直接相连。梯形图的合理画法梯形图的合理画法 I0.0I0.2I0.1Q0.3I0.1I0.2Q0.3I0.0I0.4I0.3Q0.5I0.5Q0.5I0.4I0.5I0.3（合理）（不合理）四、程序设计过程中应注意的几个问题四、程序设计过程中应注意的几个问题1先编制I/O分配表，后设计梯形图2合理排列梯形图，使输入、输出响应滞后现象不影响实际 响应速度。3在PLC输入端子接线图中，对于同一个发信

32、元件通常只需 选其中某一接点（例常开接点或常闭点）接入输入端子，即对一个发信元件它只能占一个输 入地址编号。 4.合理接入输入信号的触点（常开或常闭触点），提高设 备可靠性安全性。 5.从安全考虑，重大安全部分不接入PLC的输入端而作 硬件处理。 6应保证有效输入信号的电平保持时间。 7PLC指令的执行条件有信号电平有效和跳变有效的区别， 编程时应加以注意。8由电气控制图转换为梯形图时应注意的问题。继电器控制电路中的电气触点大多数为先断后合型，而PLC梯形图中的“软继电器”的常开触点和常闭触点的状态的转换是同时发生的。设计梯形图时可使用延迟电路来模拟先断后合型1.内部时间继电器2.PLC循环扫

33、描工作方式产生的输入输出响应第四节 PLC应用程序基本环节及设计技巧一、一、PLC应用程序基本环节应用程序基本环节二、二、 PLC应用程序设计技巧应用程序设计技巧 (自学自学)一、一、PLC应用程序基本环节应用程序基本环节（一）电机的启动与停止控制程序（一）电机的启动与停止控制程序（二）具有点动调整功能的电机启、停控制程序（二）具有点动调整功能的电机启、停控制程序（三）电机的正、反转控制程序（三）电机的正、反转控制程序（四）大电机的（四）大电机的Y-起动控制程序起动控制程序(自学自学)（五）通电禁止输出程序（五）通电禁止输出程序 (自学自学)（六）闪烁控制程序（六）闪烁控制程序 (自学自学)（

34、七）定时器、计数器的扩展（七）定时器、计数器的扩展(自学自学)（八）高精度时钟程序（八）高精度时钟程序 (自学自学)第五节第五节 PLCPLC在工业控制中的应用在工业控制中的应用SQ3OASQ4BSQ5C一、深孔钻组合机床的PLC控制SQ1 (二二) 系统配置系统配置 1.机型选择机型选择（1） I/O点数统计：输入8点（SB1、SB2、SB3、SB4、SQ1、SQ3、SQ4、SQ5）；输出2点（KM1、KM2），控制电动机的正反转。SB3为正向调整点动按钮，SB4为反向调整点动按钮。（2）算PLC用户程序长度：为I/O总点数的（1020）倍，大约135字节，选用S7-200CPU222 AC

35、/DC/DC继电器输出的PLC即能满足要求。 2.系统配置系统配置 S7-200CPU222单机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点，选用AC/DC/DC继电器输出的主机，构成一个独立的单机控制系统，该系统完全能满足上述控制要求。 （三）深孔钻控制（三）深孔钻控制I/O接线图接线图 SQ4SB4SB2SQ1SQ5SB3SQ31LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.62MI0.7S7-200 CPU222FRKM1KM2KM2KM1SB1(四四) 画出顺序功能图画出顺序功能图 n根据深孔钻组合机床工作示意图，可画出顺序功能图。 顺序功能图

36、S C R ES C R ES C RS 0 . 1S M 0 . 0M 0 . 1I 0 . 3S C R TS 0 . 2S C RS 0 . 2S M 0 . 0M 0 . 2I 0 . 6S C R TS 0 . 3S C R ES C RS 0 . 3S M 0 . 0M 0 . 3S C RS 0 . 4S M 0 . 0S 0 . 1S1S C R TI 0 . 4S 0 . 4M 0 . 4S C RS 0 . 5S M 0 . 0M 0 . 5I 0 . 5S C R TS 0 . 6S C R EI 0 . 6S 0 . 5S C R TS C R ES C RS 0 .

37、6S M 0 . 0M 0 . 6I 0 . 6M 2 . 0S C R EM 0 . 1M 0 . 3M 0 . 5M 1 . 1T O NI NP T+ 5 0M 0 . 2M 0 . 4M 0 . 6M 1 . 2T O NI NP T+ 5 0T 3 3Q 0 . 1T 3 4Q 0 . 2步 序 1 控 制 开 始电 机 正 转 0 A到 A 点 后 切 换 到 步 序 2步 序 1 结 束步 序 2 控 制 开 始电 机 反 转 A 0到 0 点 后 切 换 到 步 序 3步 序 2 结 束步 序 3 控 制 开 始电 机 正 转 0 B到 B 点 后 切 换 到 步 序 4步 序

38、 3 结 束步 序 4 控 制 开 始电 机 反 转 B 0到 0 点 后 切 换 到 步 序 5步 序 4 结 束步 序 5 控 制 开 始电 机 正 转 0 C到 C 点 后 切 换 到 步 序 6步 序 5 结 束步 序 6 控 制 开 始电 机 反 转 C 0到 0 点 后 全 部 停 止步 序 6 结 束进 刀 延 时 0 . 5 s延 时 到 , 进 刀退 刀 延 时 0 . 5 s延 时 到 , 退 刀反 向 点 动 调 整正 向 点 动 调 整Q 0 . 1M 2 . 0T 3 4Q 0 . 2T 3 3M 1 . 1S 0 . 1S 0 . 2S 0 . 3S 0 . 4S

39、0 . 5I 0 . 0I 0 . 7S 0 . 6I 0 . 5M 1 . 2I 0 . 6I 0 . 2PI 0 . 6.Q 0 . 1Q 0 . 2原 位 启 动 ， 置 位 S 0 . 1Q 0 . 1Q 0 . 2S 0 . 1I 0 . 1Q 0 . 1RR267 - 4 2(五)由顺序功能图设计出的深孔钻组合机床梯形图 步1和步2对应的梯形图SCRESCRESCRS0.1SM0.0M0.1I0.3SCRTS0.2SCRS0.2SM0.0M0.2I0.6SCRTS0.3SCRESCRS0.3SM0.0M0.3SCRS0.4SM0.0S0.1S1SCRTI0.4S0.4M0.4SCR

40、S0.5SM0.0M0.5I0.5SCRTS0.6SCREI0.6S0.5SCRTSCRESCRS0.6SM0.0M0.6I0.6M2.0SCREM0.1M0.3M0.5M1.1TONINPT+50M0.2M0.4M0.6M1.2TONINPT+50T33Q0.1T34Q0.2步序1控制开始电机正转0A到A点后切换到步序2步序1结束步序2控制开始电机反转A0到0点后切换到步序3步序2结束步序3控制开始电机正转0B到B点后切换到步序4步序3结束步序4控制开始电机反转B0到0点后切换到步序5步序4结束步序5控制开始电机正转0C到C点后切换到步序6步序5结束步序6控制开始电机反转C0到0点后全部停止

41、步序6结束进刀延时0.5s延时到,进刀退刀延时0.5s延时到,退刀反向点动调整正向点动调整Q0.1M2.0T34Q0.2T33M1.1S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5I0.0I0.7S0.6I0.5M1.2I0.6I0.2PI0.6.Q0.1Q0.2原位启动，置位S0.1Q0.1Q0.2S0.1I0.1Q0.1RR267-42SCRESCRESCRS0.1SM0.0M0.1I0.3SCRTS0.2SCRS0.2SM0.0M0.2I0.6SCRTS0.3SCRESCRS0.3SM0.0M0.3SCRS0.4SM0.0S0.1S1SCRTI0.4S0.4M0.4SCRS0.5SM0.0M0

42、.5I0.5SCRTS0.6SCREI0.6S0.5SCRTSCRESCRS0.6SM0.0M0.6I0.6M2.0SCREM0.1M0.3M0.5M1.1TONINPT+50M0.2M0.4M0.6M1.2TONINPT+50T33Q0.1T34Q0.2步序1控制开始电机正转0A到A点后切换到步序2步序1结束步序2控制开始电机反转A0到0点后切换到步序3步序2结束步序3控制开始电机正转0B到B点后切换到步序4步序3结束步序4控制开始电机反转B0到0点后切换到步序5步序4结束步序5控制开始电机正转0C到C点后切换到步序6步序5结束步序6控制开始电机反转C0到0点后全部停止步序6结束进刀延时0.

43、5s延时到,进刀退刀延时0.5s延时到,退刀反向点动调整正向点动调整Q0.1M2.0T34Q0.2T33M1.1S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5I0.0I0.7S0.6I0.5M1.2I0.6I0.2PI0.6.Q0.1Q0.2原位启动，置位S0.1Q0.1Q0.2S0.1I0.1Q0.1RR267-42步3、步4的梯形图SCRESCRESCRS0.1SM0.0M0.1I0.3SCRTS0.2SCRS0.2SM0.0M0.2I0.6SCRTS0.3SCRESCRS0.3SM0.0M0.3SCRS0.4SM0.0S0.1S1SCRTI0.4S0.4M0.4SCRS0.5SM0.0M0.5

44、I0.5SCRTS0.6SCREI0.6S0.5SCRTSCRESCRS0.6SM0.0M0.6I0.6M2.0SCREM0.1M0.3M0.5M1.1TONINPT+50M0.2M0.4M0.6M1.2TONINPT+50T33Q0.1T34Q0.2步序1控制开始电机正转0A到A点后切换到步序2步序1结束步序2控制开始电机反转A0到0点后切换到步序3步序2结束步序3控制开始电机正转0B到B点后切换到步序4步序3结束步序4控制开始电机反转B0到0点后切换到步序5步序4结束步序5控制开始电机正转0C到C点后切换到步序6步序5结束步序6控制开始电机反转C0到0点后全部停止步序6结束进刀延时0.5s

45、延时到,进刀退刀延时0.5s延时到,退刀反向点动调整正向点动调整Q0.1M2.0T34Q0.2T33M1.1S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5I0.0I0.7S0.6I0.5M1.2I0.6I0.2PI0.6.Q0.1Q0.2原位启动，置位S0.1Q0.1Q0.2S0.1I0.1Q0.1RR267-42步5、步6的梯形图SCRESCRESCRS0.1SM0.0M0.1I0.3SCRTS0.2SCRS0.2SM0.0M0.2I0.6SCRTS0.3SCRESCRS0.3SM0.0M0.3SCRS0.4SM0.0S0.1S1SCRTI0.4S0.4M0.4SCRS0.5SM0.0M0.5I0

46、.5SCRTS0.6SCREI0.6S0.5SCRTSCRESCRS0.6SM0.0M0.6I0.6M2.0SCREM0.1M0.3M0.5M1.1TONINPT+50M0.2M0.4M0.6M1.2TONINPT+50T33Q0.1T34Q0.2步序1控制开始电机正转0A到A点后切换到步序2步序1结束步序2控制开始电机反转A0到0点后切换到步序3步序2结束步序3控制开始电机正转0B到B点后切换到步序4步序3结束步序4控制开始电机反转B0到0点后切换到步序5步序4结束步序5控制开始电机正转0C到C点后切换到步序6步序5结束步序6控制开始电机反转C0到0点后全部停止步序6结束进刀延时0.5s延时

47、到,进刀退刀延时0.5s延时到,退刀反向点动调整正向点动调整Q0.1M2.0T34Q0.2T33M1.1S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5I0.0I0.7S0.6I0.5M1.2I0.6I0.2PI0.6.Q0.1Q0.2原位启动，置位S0.1Q0.1Q0.2S0.1I0.1Q0.1RR267-42进、退刀动作对应的梯形图进、退刀动作对应的梯形图SCRESCRESCRS0.1SM0.0M0.1I0.3SCRTS0.2SCRS0.2SM0.0M0.2I0.6SCRTS0.3SCRESCRS0.3SM0.0M0.3SCRS0.4SM0.0S0.1S1SCRTI0.4S0.4M0.4SCRS0

48、.5SM0.0M0.5I0.5SCRTS0.6SCREI0.6S0.5SCRTSCRESCRS0.6SM0.0M0.6I0.6M2.0SCREM0.1M0.3M0.5M1.1TONINPT+50M0.2M0.4M0.6M1.2TONINPT+50T33Q0.1T34Q0.2步 序 1控 制 开 始电 机 正 转 0 A到 A点 后 切 换 到 步 序 2步 序 1结 束步 序 2控 制 开 始电 机 反 转 A 0到 0点 后 切 换 到 步 序 3步 序 2结 束步 序 3控 制 开 始电 机 正 转 0 B到 B点 后 切 换 到 步 序 4步 序 3结 束步 序 4控 制 开 始电 机

49、反 转 B 0到 0点 后 切 换 到 步 序 5步 序 4结 束步 序 5控 制 开 始电 机 正 转 0 C到 C点 后 切 换 到 步 序 6步 序 5结 束步 序 6控 制 开 始电 机 反 转 C 0到 0点 后 全 部 停 止步 序 6结 束进 刀 延 时 0.5s延 时 到 ,进 刀退 刀 延 时 0.5s延 时 到 ,退 刀反 向 点 动 调 整正 向 点 动 调 整Q0.1M2.0T34Q0.2T33M1.1S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5I0.0I0.7S0.6I0.5M1.2I0.6I0.2PI0.6.Q0.1Q0.2原 位 启 动 ， 置 位 S0.1Q0.1Q

50、0.2S0.1I0.1Q0.1RR267-42点动对应的梯形图点动对应的梯形图n钻头进刀和退刀是由电机正转和反转实现的，钻头进刀和退刀是由电机正转和反转实现的，电机的正、反转切换是使用两个接触器电机的正、反转切换是使用两个接触器KM1（正转）、（正转）、KM2（反转）切换三相电源中的（反转）切换三相电源中的任意两相。任意两相。n为防止由于电源换相所引起的短路事故，减少为防止由于电源换相所引起的短路事故，减少换相对电机的冲击，软件上采用了换相延时措换相对电机的冲击，软件上采用了换相延时措施，梯形图中的施，梯形图中的T37、T38的延时时间应设在的延时时间应设在0.5s内。同时在硬件电路上也采取了

51、互锁措内。同时在硬件电路上也采取了互锁措施。施。I/O接线图中的接线图中的FR用于过载保护。用于过载保护。n为便于调整，程序中备有点动控制功能为便于调整，程序中备有点动控制功能。注意二、四台电动机顺序启、停控制二、四台电动机顺序启、停控制现有四台电动机M1、M2、M3、M4，要求四台电动机顺序启动和顺序停车。启动时的顺序为M1M2M3M4，时间间隔为1分钟。停车时的顺序为M4M3M2M1，时间间隔为30秒。可选用S7-200PLC（CPU222）进行控制。输入输出分配表输入输出分配表 输入信号停止按钮SB1I 0.0启动按钮SB2I 0.1输出信号接触器KM1Q 0.0接触器KM2Q 0.1接

52、触器KM3Q 0.2接触器KM4Q 0.3I/O接线图接线图 FR41LQ0.0Q0.1 Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2 I0.3SB1SB2KM2KM3KM4KM1FR1FR2FR3顺序功能图顺序功能图20M2启动并保持543M3启动并保持M4停止M4启动并保持1min1min1min30s6M3停止87M2停止M1停止30s30s1初始状态SB2M1启动并保持SB1梯形图梯形图I0.1T38I0.0/VB100WXOR_BENIN1IN2ENOVB100OUTM0.0M0.1M0.1M0.0SM0.1VB10011SR1I0.0M0.1OT37+600T37INPTTONI0

53、.11JMPT37P/SSSS11M0.01JMPLBL0+300T38INPTTONT38ENDATAS_BITNENOSHRBM0.1V100.4-4PQ0.3RQ0.2R11Q0.1RENDATAS_BITNM0.04SHRBENOV100.01SM0.1M0.0RV100.0V100.7SRQ0.1V100.0Q0.0V100.1V100.2V100.3Q0.2Q0.311V100.7V100.6V100.5LBLQ0.0R1V100.412按 启 动 按 钮 （ I0.1） 后 ， M0.0=1VB100清 零 (初 始 状 态 )按 停 止 按 钮 （ I0.0） 后 ， M0.1

54、=1M0.1=1， 程 序 跳 转 到 入 口 0启 动 1min定 时 器移 位 寄 存 器 每 1min移 位 一 次移 位 一 次 ， V100.0=1， Q0.0=1， M1启 动 并 保 持1min后 ， 又 移 位 一 次 ， V100.1=1， Q0.1=1， M2启 动 并 保 持第 三 次 移 位 ， V100.2=1， Q0.2=1， M3启 动 并 保 持第 四 次 移 位 ， V100.3=1， Q0.3=1， M4启 动 并 保 持M0.0=1， 程 序 跳 转 到 入 口 1启 动 30s定 时 器移 位 寄 存 器 每 30s移 位 一 次移 位 一 次 ， V1

55、00.7=1， Q0.3=0， M4停 止30s后 ， 又 移 位 一 次 ， Q0.2=0， M3停 止第 三 次 移 位 ， Q0.1=0， M2停 止第 四 次 移 位 ， Q0.0=0， M1停 止RRV100.0V100.444首 次 扫 描 时 SM0.1=1, M0.0、 M0.1系统清0程序VB100WXOR_BENIN1IN2ENOVB100OUTSM0.1VB100SM0.1M0.0R2VB100清零(初始状态)首次扫描时SM0.1=1, M0.0、M0.1启动/停止控制I0.1M0.0M0.1M0.1M0.011SR1I0.0M0.1O1JMPSR按启动按钮（I0.1）后

56、，M0.0=1按停止按钮（I0.0）后，M0.1=1M0.1=1，程序跳转到入口0RRV100.0V100.444顺序启动控制程序T37+600T37INPTTONI0.1T37P/SSSS11ENDATAS_BITNM0.04SHRBENOV100.01V100.0Q0.1V100.0Q0.0V100.1V100.2V100.3Q0.2Q0.311LBL启动1min定时器移位寄存器每1min移位一次移位一次，V100.0=1，Q0.0=1，M1启动并保持1min后，又移位一次，V100.1=1，Q0.1=1，M2启动并保持第三次移位，V100.2=1，Q0.2=1，M3启动并保持第四次移位，

57、V100.3=1，Q0.3=1，M4启动并保持顺序停止控制程序T38I0.0/M0.1OJMPM0.01JMPLBL0+300T38INPTTONT38ENDATAS_BITNENOSHRBM0.1V100.4-4PQ0.3RQ0.2R11Q0.1R1V100.7V100.7V100.6V100.5LBLQ0.0R1V100.41M0.1=1，程序跳转到入口0M0.0=1，程序跳转到入口1启动30s定时器移位寄存器每30s移位一次移位一次，V100.7=1，Q0.3=0，M4停止30s后，又移位一次，Q0.2=0，M3停止第三次移位，Q0.1=0，M2停止第四次移位，Q0.0=0，M1停止四、

58、四、 十字路口交通信号灯十字路口交通信号灯PLC控制控制 （自学）（自学）1.交通信号灯设置示意图 2.控制要求 3.交通信号灯时序图4.程序设计子步（microstep）子步启动021345东西向绿灯亮东西向绿灯闪烁东西向黄灯亮东西向红灯亮25s3次(3s)2s30s南北向红灯亮初始状态786南北向绿灯亮南北向绿灯闪烁南北向黄灯亮2s30s25s3次 (3s)南北向绿灯灭南北向绿灯亮南北向绿灯灭25s3次 (3s)7.17.27.30.5s0.5s东西向绿灯灭东西向绿灯亮东西向绿灯灭25s3次 (3s)3.13.23.30.5s0.5s停止子 步启 动021345东 西 向 绿 灯 亮东 西 向 绿 灯 闪 烁东 西 向 黄 灯 亮东 西 向 红 灯 亮2 5 s3 次 ( 3 s )2 s3 0 s南 北 向 红 灯 亮初 始 状 态786南 北 向 绿 灯 亮南 北 向 绿 灯 闪 烁南 北 向 黄 灯 亮2 s3 0 s2 5 s3 次 ( 3 s )南 北 向 绿 灯 灭南 北 向 绿 灯 亮南 北 向 绿 灯 灭2 5 s3 次 ( 3 s )7 . 17 . 27 . 30 . 5 s0 . 5 s东 西 向 绿 灯 灭东 西 向 绿 灯 亮东 西 向 绿 灯 灭2 5 s3