第八章-PLC控制系统的设计2015

第八章PLC控制系统的设计

8.1概述8.2逻辑设计法8.3时序图设计法8.4顺序控制设计法8.5PLC的典型控制程序8.1概述

PLC控制系统设计的基本步骤对控制任务做深入的调查研究确定系统总体设计方案根据控制要求确定输入/输出元件,选择PLC机型确定PLC的I/O点分配设计应用程序调试应用程序制作电气控制柜和控制盘连机调试程序编写技术文件8.2逻辑设计法逻辑设计法适合对开关量进行控制，基础是逻辑代数。电路中电器元件的逻辑规定：1.元件触点的规定：用原变量表示常开触点，反变量表示常闭触点。如按钮的常开触点用SB，常闭触点用SB。2.元件触点状态的规定：触点闭合状态为逻辑“1”，触点断开状态为逻辑“0”。如常开触点闭合为SB=1，如常闭触点闭合为SB=1。3.接触器等电磁效应元件线圈的规定：线圈用原变量表示；线圈状态得电为逻辑“1”，线圈断电状态为逻辑“0”。如接触器线圈得电为KM=1，接触器线圈断电为KM=0。逻辑代数的基本逻辑关系：1.逻辑“与”：只有全部条件同时具备时，结果才能发生。它的逻辑关系式为：KM=K1*K2，式中K1、K2称为输入变量，KM称为输出变量。只有当K1和K2触点全部闭合时，接触器KM线圈才能通电为“1”；如果在K1和K2触点中，只要其中之一断开，则线圈就断电为“0”。这种逻辑关系与串联电路相对应。2.逻辑“或”：只要有任何一个条件满足，结果就会发生。它的逻辑关系式为：KM=K1+K2。这种逻辑关系与并联电路相对应。3.逻辑“非”：它的逻辑关系式为：KM=K。这种逻辑关系在电路中称为反向控制，通过串联常闭触点实现。例8.1某系统中有4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：3台及3台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；一台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。

4台通风机的各种运行状态是PLC的输入信号;各种运行状态对应的显示信号（即红灯和绿灯）是PLC的输出。

设4台通风机分别为A、B、C、D。当通风机开机时，为逻辑“1”状态，用原变量表示，如A；当通风机停机时，为逻辑“0”状态，用反变量表示，如A。设红灯为F1，绿灯为F2。灯亮时为“1”，灭时为“0”

。5Hz的频率闪烁，周期为0.2s，可使用25501实现。1.红灯常亮的程序设计ABCDF100001由状态表可得F1的逻辑函数:图8.1红灯常亮的梯形图根据逻辑函数容易画出其梯形图四台通风机全部停机时，红灯常亮，其状态表为2.红灯闪烁的程序设计由状态表可得F1的逻辑函数:ABCDF100011001010100110001将上式化简为根据逻辑函数容易画出其梯形图图8.2红灯闪烁的梯形图一台开机时,红灯闪烁，其状态表为3.同理，可得绿灯常亮和绿灯闪烁的程序设计

图8.3绿灯常亮的梯形图图8.4绿灯闪烁的梯形图4.选择PLC机型、作I/O点分配本例只有A、B、C、D共4个输入信号，F1、F2两个输出信号，若系统选择的机型是CPM1A,则I/O分配如下表所示。输入输出ABCDF1F2001010010200103001040110101102图8.5通风机运行状态显示的梯形图5.总梯形图逻辑设计法归纳如下:(1)用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号,并设定对应输入、输出信号各种状态时的逻辑值。(2)根据控制要求,列出状态表。(3)由状态表写出相应的逻辑函数,并进行化简。(4)根据化简后的逻辑函数画出梯形图。(5)上机调试,使程序满足要求。8.3时序图设计法适用于PLC各输出信号的状态变化有一定的时间顺序例8.2在十字路口上设置红、黄、绿交通信号灯。由于东西方向的车流量较小、南北方向的车流量较大，所以南北方向的放行时间(绿灯亮)为30s,东西方向的放行时间(绿灯亮)20s。当东西(或南北)方向的绿灯灭时,该方向的黄灯与南北方向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s,以提醒司机和行入注意。闪烁5s之后,立即开始另一个方向的放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。1.为了明确各灯之间亮、灭的时间关系,根据控制要求,可以先画出各方向三色灯的工作时序图。图8.6交通灯工作时序图2.由时序图分析各输出信号之间的时间关系。一个循环内分为4个区段,这4个时间区段对应着4个分界点:t1、t2、t3、t4。

3.4个时间区段必须用4个定时器来控制定时器t0t1t2t3t4TIM000定时30s开始定时南北绿灯、东西红灯开始亮定时到,输出0N且保持南北绿灯灭;南北黄灯、东西红灯开始闪ONON开始下一个循环的定时TIM001定时35s开始定时继续定时定时到,输出0N且保持南北黄灯、东西红灯灭;东西绿灯、南北红灯开始亮ON开始下一个循环的定时TIM002定时55s开始定时继续定时继续定时定时到,输出0N且保持东西绿灯灭;东西黄灯、南北红灯开始闪开始下一个循环的定时TIM003定时60s开始定时继续定时继续定时继续定时定时到,输出0N，随即自复位且开始下一个循环的定时东西黄灯、南北红灯灭;南北绿灯、东西红灯开始亮4.选择PLC机型、作I/O点分配

5.总梯形图输入输出控制开关南北绿灯南北黄灯南北红灯东西绿灯东西黄灯东西红灯00000010000100101002010030100401005时序图设计法归纳如下:(1)详细分析控制要求,明确输入输出信号个数,合理选择机型。(2)明确各输入和输出信号之间的时序关系,画出各输入和输出信号的工作时序图。(3)把时序图划分成若干个时间区段,确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点,明确分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。(4)根据时间区段的个数确定需要几个定时器,分配定时器号,确定各定时器的设定值,确各定时器开始定时和定时时间到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响。(5)对PLC进行I/O分配。(6)根据定时器的功能明细表、时序图和I/O分配画出梯形图。(7)作模拟运行实验,检查程序是否符合控制要求,进一步修改程序。8.4顺序控制设计法对那些按动作的先后顺序进行控制的系统,非常适宜使用顺序控制设计法编程。顺序控制设计法规律性很强,虽然编出的程序偏长,但是程序结构清晰、可读性好。顺序功能图能清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。

1.顺序功能图的组成

某动力头的运动状态有3种,即快进→工进→快退。各状态的转换条件是:快进到一定位置压限位开关ST1则转为工进,工进到一定位置压限位开关ST2则转为快退,退回原位压ST3,动力头自动停止运行。其顺序功能图如下图所示。顺序功能图是由步、有向连线、转换条件和动作内容说明等组成的。用矩形框表示各步,框内的数字是步的编号。初始步使用双线框，每步的动作内容放在该步旁边的框中,步与步之间用有向线段相连,箭头表示步的转换方向，步与步之间的短横线旁标注转换条件。正在执行的步称为活动步,当前一步为活动步且转换条件满足时,将启动下一步并终止前一步的执行。2.顺序功能图的类型

(1)单序列结构这种结构的顺序功能图没有分支,每步后只有一步,步与步之间只有一个转换条件。2.顺序功能图的类型

(2)选择序列结构选择序列的开始称为分支,如步1之后有3个分支，例如,当步1为活动步且条件a满足时则转向步2,步1自动变为不活动步。各选择分支不能同时执行,所以应该使各选择分支之间联锁。选择序列的结束称为合并:无论哪个分支的最后一步成为活动步,当转换条件满足时都要转向步5。2.顺序功能图的类型

(3)并行序列结构并行序列的开始也称为分支,为了区别于选择序列结构的顺序功能图,用双线来表示并行序列分支的开始,转换条件放在双线之上。例如,图中的步1之后有3个并行分支，当步1为活动步且条件a满足时,则步2、步3、步4同时被激活变为活动步,而步1变为不活动步。并行序列的结束称为合并,用双线表示并行序列的合并,转换条件放在双线之下。当各并行序列的最后一步即步5、6、7都为活动步且条件e满足时,将同时转换到步8,且步5、步6、步7同时都变为不活动步。3.顺序功能图与梯形图的对应关系

当某一步成为活动步时,其控制位为ON,这个ON信号可以控制输出继电器以实现相应的控制,如图中的B1、B2。

线圈Si、Si+1、Si+2等是各步的控制位,Ci、Ci+1是各步的转换条件。某一步成为活动步的条件是:前一步是活动步且转换条件满足。所以图中将常开触点Si-1、Ci以及Si、Ci+1相串联作为步启动的条件。由于转换条件是短信号,因此每步要加自锁。当后续步成为活动步时,前一步要变为不活动步,所以图中将常闭触点Si+1和Si+2与前一步的控制位线圈相串联。4.根据顺序功能图画梯形图的方法

图8.18的顺序功能图总体上是并行的,其中包括了一个单序列和一个选择序列。4.根据顺序功能图画梯形图的方法

顺序控制设计法有一定的规律可循,所编写的程序易读、易检查、易修改,是常用的设计方法之一。使用顺序控制设计法的关键有3点:一是理顺动作顺序,明确各步的转换条件;二是准确地画出顺序功能图;三是根据顺序功能图正确地画出相应的梯形图,最后根据某些特殊功能要求,添加部分控制程序。要想用好顺序控制设计法,重要的是熟练掌握顺序功能图的画法以及根据顺序功能图画出相应梯形图的方法。8.5PLC的典型控制程序

1.顺序启/停控制程序顺序启动、顺序停止程序顺序启动、逆序停止程序

2.单按钮启/停控制程序用KEEP指令设计用基本指令设计

3.电动机Y-△换接启动控制程序主电路控制程序

4.点动/长动控制程序用KEEP指令设计用基本指令设计

5.电动机正反转控制程序基本的电机正反转控制

5.电动机正反转控制程序按一定时间间隔自动正反转的程序

6.优先权程序级别高的信号优先响应

6.优先权程序优先响应先输入的信号1、字体安装与设置如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。在“开始”选项卡中，点击“替换”按钮右侧箭头，选择“替换字