第四章 PLC的編程及應(yīng)用 第一節(jié) PLC編程特點和原則 一 PLC的編程特點 梯形圖編程是 PLC編程中最常用的方法。它源于傳 統(tǒng)的繼電器電路圖，但發(fā)展到今天兩者之間有了較大的 差別。 1. 程序的執(zhí)行順序 繼電器梯形圖和 PLC梯形圖執(zhí)行順序的比較 X1 Y1 Y2 X1 Y1 Y2 繼電器梯形圖 X1閉合后， Y1、 Y2同時得電 PLC梯形圖 X1閉合后， Y1先輸出， Y2后輸出 PLC程序的掃描執(zhí)行結(jié)果 掃描執(zhí)行方式 優(yōu)點： 可濾掉高頻干擾，增強抗干擾能力。 缺點： 產(chǎn)生響應(yīng)滯后，影響可靠性。 2. 繼電器自身的延時效應(yīng) Y1 Y1 Y2 X1 X1 Y2 Y1 Y1 X1閉合后， Y1、 Y2在 同一掃描周期內(nèi)動作 X1閉合后， Y1、 Y2在 兩個掃描周期內(nèi)動作 X1 X1 Y1 Y2 X0 Y1 Y0 X0 X1動作時， Y1、 Y2 不同時得電與斷電 X1動作時， Y0、 Y1 同時得電與斷電 3.PLC中的軟繼電器 所謂軟繼電器是指 PLC存儲空間中的一個可以 尋址的位。 在 PLC中，軟繼電器種類多、數(shù)量大。 如 FP1-C24，共有 R內(nèi)部繼電器 1008個，特殊 繼電器 64個，定時器 /計數(shù)器 144個。 寄存器中觸發(fā)器的狀態(tài)可以讀取任意次，相當 于每個繼電器有無數(shù)個常開和常閉觸點。 二 PLC的編程原則 1. 輸入 /輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時器、計數(shù)器 等器件的 觸點可以多次重復使用 ， 無需復雜的程序結(jié) 構(gòu)來減少觸點的使用次數(shù)。 2. 梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。 觸點不能放在線圈的右邊。 接點和線圈的順序： X0 X1 Y0X2 X0 X1 Y0 X2 正確程序 錯誤程序 3. 除步進程序外，任何線圈、定時器、計數(shù)器、 高級指令等不能直接與左母線相連。 如果需要任 何時候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電 器或某個內(nèi)部繼電器的常閉觸點來連接。 4. 在程序中， 不允許同一編號的線圈兩次輸出。 下面 的梯形圖是不允許的。 R 9 0 1 0 T M R 0 , K 1 0 0 T M R 0 , K 1 0 0R0 利用內(nèi)部特殊繼電器 實現(xiàn)常閉輸出 利用內(nèi)部繼電器常閉接點 實現(xiàn)常閉輸出 X1 X0 Y0 Y0 5. 不允許出現(xiàn)橋式電路。 注意： 觸點應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。 6. 程序的編寫順序應(yīng)按 自上而下、從左至右 的方式編寫。 為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為 “ 左大右小，上大 下小 ” 。如： X0 X2 X4 X1 X3 Y0 Y1 X2 X4 X1 Y0 X0 X0 X2 X4 X3 Y1 錯誤的橋式電路 橋式電路的替代電路 X0 X1 X2 Y00 ST X01 S T X 1 2 AN X2 3 O R S 4 OT Y0 不符合上大下小的電路，共 5步 X1 X2 X0 Y0 0 ST X1 1 A N X 2 2 OR X0 3 OT Y0 符合上大下小的電路，共 4步 X0 X1 X2 Y00 ST X0 1 S T X 1 2 OR X2 3 ANS 4 OT Y0 不符合左大右小的電路，共 5步 X1 X0 X2 Y1 符合左大右小的電路，共 4步 第二節(jié) 基本電路 一 AND運算 二 OR運算 例如： 在鍋爐控制過程中，無論是水罐的壓力過高，還是 水溫過高都要產(chǎn)生聲光報警。 X1 X2 Y0 AND電路， Y0接受 X1和 X2 的 AND運算結(jié)果 塊1 塊2 Y0 AND擴展電路， Y0接受塊 1和塊 2 的 AND運算結(jié)果 X1 X2 Y1 例如 ：只有當設(shè)備的狀態(tài)為就緒狀態(tài)，并且按下“開始” 按扭，設(shè)備才能開始工作。 OR擴展電路， Y1接受的是塊 1 和塊 2的 OR運算結(jié)果 Y1 塊1 塊2 OR電路， Y1接受的是 X1 和 X2的 OR運算結(jié)果 三 自鎖（自保持）電路 自鎖電路分為：關(guān)斷優(yōu)先式和啟動優(yōu)先式 關(guān)斷優(yōu)先式自鎖電路 ：當執(zhí)行關(guān)斷指令， X2閉合時，無論 X1的狀態(tài)如 何，線圈 Y1均不得電。 啟動優(yōu)先式自鎖電路 ：當執(zhí)行啟動指令， X1閉合時，無論 X2的狀態(tài)如 何，線圈 Y1都得電。 X1 X2 Y1 Y1 0 ST X1 1 OR Y1 2 AN/ X2 3 OT Y1關(guān)斷優(yōu)先式自鎖電路 Y1 X2 X1 Y1 0 ST Y1 1 AN/ X2 2 OR X1 3 O T Y 1 啟動優(yōu)先式自鎖電路 四 互鎖電路 互鎖電路用于不允許同時動作的兩個繼電器的控制 ， 如電機的正反轉(zhuǎn)控制。 五 時間電路 時間電路主要用于延時、定時和脈沖控制中。 時間控制電路既可以用定時器實現(xiàn)也可以用標準時鐘 脈沖實現(xiàn)。 在 FP1型 PLC內(nèi)部有多達 100個定時器和三種標準時 鐘脈沖（ 0.01s、 0.1s、 1s）可用于時間控制。 X0 X2 Y1 Y1Y2 X1 X2 Y2 Y2Y1 0 ST X0 1 O R Y 1 2 AN/ X2 3 A N / Y 2 4 O T Y1 5 S T X1 6 O R Y 2 7 AN/ X2 8 A N / Y 1 9 O T Y2互鎖控制電路 1. 延時電路 下圖利用兩個定時器組合以實現(xiàn)長延時。 即 Y0在 X0閉合 30秒之后得電。 X1 T M X 1 , K 3 0 T1 Y1 時間繼電器 TMX1起到延時 30 0.1=3秒的作用。 X0 T M Y 0 , K 1 0 T0 T M Y 1 , K 2 0 T1 Y0 0 ST X0 1 TM Y0 K 10 5 S T T 0 6 T M Y 1 K 2 0 1 0 S T T 1 1 1 O T Y 0 X0 T1 Y0 20s10s T0 下圖利用定時器串聯(lián)實現(xiàn)長延時。即 Y2 在 X0閉合 30秒之后導通。 X0 T M Y 2 , K 2 0 T1 Y1 T M Y 1 , K 1 0 T2 Y2 0 ST X0 1 TM Y1 K 1 0 5 T M Y 2 K 2 0 9 S T T 1 1 0 O T Y 1 1 1 S T T 2 1 2 O T Y 2 X0 T2 Y1 20s10s T1 Y2 2.脈沖電路 利用定時器可以方便地產(chǎn)生脈沖序列。在上圖程序的 運行過程中， R0每隔 3秒產(chǎn)生一次脈沖，其脈寬為一個掃 描周期。 在 FP1的內(nèi)部有七種標準的時鐘脈沖繼電器， 分別為 R9018（ 0.01s）， R9019（ 0.02s）， R901A（ 0.1s ）， R901B（ 0.2s）， R901C（ 1s）， R901D（ 2s）， R901E （ 1min）。若需要這幾種時間的脈沖，可直接利用這幾個 時間脈沖發(fā)生器。 R0 T M X 0 , K 3 0 T0 R0 0 S T / R0 1 TM X0 K 3 0 4 S T T 0 5 O T R 0 六 分支電路 分支電路主要用于一個控制電路導致幾個輸出的情況。 例如，開動吊車的同時打開警示燈。 下圖中，當 X0閉合后，線圈 Y1、 Y2同時得電。 X0 Y2 Y10 ST X0 1 OT Y1 2 O T Y 2 第三節(jié) PLC編程實例 一 電動機正反轉(zhuǎn)控制 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 利用 PLC控制一臺異步電動機的正反轉(zhuǎn)。 輸入端直流電源 E由 PLC內(nèi)部提供，可直接將 PLC電源 端子接在開關(guān)上。交流電源則是由外部供給。 X1 X2 2 4 V D C C O M X0 220240V Y0 Y1 C O M P L C 紅按鈕 KM1 KM2 正轉(zhuǎn) 2 4 V D C 220V 220V 反轉(zhuǎn) 黃按鈕 藍按鈕 PLC控制電動機正反轉(zhuǎn)外部接線圖 要求： 黃按鈕 按下：電機正轉(zhuǎn) 藍按鈕 按下：電機反轉(zhuǎn) 紅按鈕 按下：電機停止 2.系統(tǒng)的控制要求 按動黃按鈕時： 若在此之前電機沒有工作，則電機正轉(zhuǎn)啟動，并保持電機正轉(zhuǎn)； 若在此之前電機反轉(zhuǎn)，則將電機切換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)，并保持電機 正轉(zhuǎn)； 若在此之前電機的已經(jīng)是正轉(zhuǎn)，則電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)不變。 電機正轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到有籃按鈕或紅按鈕按下為止。 按動藍按鈕時： 若在此之前電機沒有工作，則電機反轉(zhuǎn)啟動，并保持電機反轉(zhuǎn)； 若在此之前電機正轉(zhuǎn)，則將電機切換到反轉(zhuǎn)狀態(tài)，并保持電機 反轉(zhuǎn)； 若在此之前電機的已經(jīng)是反轉(zhuǎn)，則電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)不變。 電機反轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到有黃按鈕或紅按鈕按下為止。 按下紅按鈕時： 停止電機的轉(zhuǎn)動 注：電機不可以同時進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，否則會損壞系統(tǒng) 3. PLC的 I/O點的確定與分配 4. 系統(tǒng)編程分析和實現(xiàn) 電機正反轉(zhuǎn)控制 PLC的 I/O點分配表 PLC點名稱 連接的外部設(shè)備 功能說明 X0 紅按鈕 停止命令 X1 黃按鈕 電機正轉(zhuǎn)命令 X2 藍按鈕 電機反轉(zhuǎn)命令 Y0 正轉(zhuǎn)繼電器 控制電機正轉(zhuǎn) Y1 反轉(zhuǎn)繼電器 控制電機反轉(zhuǎn) X1 Y0 Y0 X1 Y0 Y0 X2 Y1 Y1 電機初步正轉(zhuǎn)控制電路 電機初步正反轉(zhuǎn)控制電路 系統(tǒng)要求電機不可以同時進行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn) ， 如 下圖所示利用互鎖電路可以實現(xiàn)。 利用正轉(zhuǎn)按鈕來切斷反轉(zhuǎn)的控制通路；利用反轉(zhuǎn)按鈕 來切斷正轉(zhuǎn)的控制通路。 X1 Y1 Y0 Y0 X2 Y0 Y1 Y1 電機正反轉(zhuǎn)的互鎖電路 X1 Y1 Y0 Y0X2 X2 Y0 Y1 Y1X1 電機正反轉(zhuǎn)的切換電路 當按下紅按鈕時，無論在此之前電機的轉(zhuǎn)動狀態(tài)如何， 都停止電機的轉(zhuǎn)動。 利用紅色按鈕同時切斷正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制通路。 X1 Y1 Y0 Y0X2 X2 Y0 Y1 Y1X1 X0 X0 （ E D ） 0 ST X1 1 O R Y 0 2 AN/ Y 1 3 A N / X 2 4 A N / X 0 5 O T Y 0 6 S T X 2 7 O R Y 1 8 AN/ Y 0 9 A N / X 1 1 0 A N / X 0 11 O T Y 1 1 2 E D 電機正反轉(zhuǎn)的最終控制程序 二 鍋爐點火和熄火控制 鍋爐的點火和熄火過程是典型的定時器式順序控制過程。 控制要求： 點火過程： 先啟動引風， 5分鐘后啟動鼓風， 2分鐘后點火 燃燒。 熄火過程： 先熄滅火焰， 2分鐘后停鼓風， 5分鐘后停引風。 1.PLC的 I/O點的確定與分配 鍋爐點火和熄火控制 PLC的 I/O點分配表 PLC點名稱 連接的外部設(shè)備 功能說明 X0 藍按鈕 點火命令 X1 紅按鈕 熄火命令 Y0 控制繼電器 1 控制引風 Y1 控制繼電器 2 控制鼓風 Y2 控制繼電器 3 控制點火開關(guān) 2.編程分析和實現(xiàn) (1)點火過程 工作過程： 當藍按鈕按下（ X0接通）后 , 啟動引風（ Y0輸出 。因 X0選用的是非自 鎖按鈕，故需要利用自鎖電路鎖住 Y0，同時利用 Y0觸發(fā)時間繼電器 T0， T0延時 300s（ 5分鐘）后， 輸出繼電器 Y1動作，即啟動鼓風。 同時利用 T0 觸發(fā)定時繼電器 T1， T1延時 120s（ 2分鐘）后， 輸出 Y2，點火燃燒。 Y0 T M Y 0 , K 3 0 0 T M Y 1 , K 1 2 0 X0 Y0 Y0 T0 T1 Y2 （ E D ） Y1 0 ST X0 1 O R Y 0 2 OT Y0 3 S T Y 0 4 T M Y 0 K 3 0 0 8 S T T 0 9 O T Y 1 10 TM Y 1 K 1 2 0 1 4 S T T 1 15 O T Y 2 1 6 E D 鍋爐點火過程控制程序 （ 2） 系統(tǒng)的點火和熄火過程的綜合程序 下面所示的兩個程序都可以實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的點 火和熄火過程控制， 但實現(xiàn)的方式不同。 圖 (a)程序利用了 4個時間繼電器，但程序的 邏輯關(guān)系比較簡單易懂。 （ a） 鍋爐系統(tǒng)點火和熄火過程的綜合程序 圖 (b)程序利用了 2個時間繼電器， 節(jié)約了 2個時間繼電 器， 但控制 邏輯相對復雜些。 （ b） 鍋爐系統(tǒng)點火和熄火過程的綜合程序 三 房間燈的控制 現(xiàn)在一些賓館和家庭客廳中的裝飾燈，是利用一個開 關(guān)來實現(xiàn)不同的控制組合。 例如，房間內(nèi)有 1， 2， 3號三個燈 按動一下開關(guān)，三個燈全亮； 再按一下， 1， 3號燈亮， 2號滅； 再按一下， 2號燈亮， 1， 3號滅； 再按一下全部滅。 此控制是利用按動開關(guān)次數(shù)來控制各個燈的亮、滅， 故可以用計數(shù)器來實現(xiàn)計數(shù)式順序控制 。 房間燈控制 PLC的 I/O點分配表 PLC點名稱 連接的外部設(shè)備 功能說明 X0 按鈕 開關(guān)命令 Y1 控制繼電器 1 控制 1號燈亮滅 Y2 控制繼電器 2 控制 2號燈亮滅 Y3 控制繼電器 3 控制 3號燈亮滅 房間燈計數(shù)式順序控制程序 這里使用 R9013是程序初始化的需要。一進入程序， 就把十進制數(shù) 3賦給 SV100。從這以后 R9013就不起作用了。 在程序中使用微分指令是使 X0具有非自鎖按鈕的作用。 初始狀態(tài)： EV100=3， R3通 Y1、 Y2、 Y3不通， 3個燈全滅； 第一次接通 X0： EV100=2， R2通 Y1、 Y2、 Y3全通， 3個燈全亮； 第二次接通 X0： EV100=1， R1通 Y1和 Y3通， Y2斷， 故 2號滅， 1號和 3號燈亮； 第三次接通 X0： EV100=0， R0通 Y2通， Y1和 Y3斷， 故 2號亮， 1號和 3號燈滅。 EV100=0時，若再次閉合 X0，則計數(shù)器復位，燈全滅， 程序從頭開始重復以上過程。 四、多地點控制 要求：在三個不同的地方分別用三個開關(guān)控制一盞燈， 任何一地的開關(guān)動作都可以使燈的狀態(tài)發(fā)生改變，即 不管 開關(guān)是開還是關(guān)，只要有開關(guān)動作則燈的狀態(tài)就發(fā)生改變。 三地控制一盞燈 I/O分配 PLC點名稱 連接的外部設(shè)備 功能說明 X0 A地開關(guān) 在 A地控制 X1 B地開關(guān) 在 B地控制 X2 C地開關(guān) 在 C地控制 Y0 燈 被控對象 從這個程序中不難發(fā)現(xiàn)其編程規(guī)律，并能很容易地把 它擴展到四地、五地甚至更多地點的控制。 但其設(shè)計方法 完全靠設(shè)計者的經(jīng)驗，初學者不易掌握。 三地控制一盞燈程序（ 1） 利用數(shù)字電路中組合邏輯電路的設(shè)計方法，使編程者 有章可循。 規(guī)定： 輸入量為邏輯變量，輸出量為邏輯函數(shù)；常開 觸點為原變量，常閉觸點為反變量。這樣就可以把繼電控 制的邏輯關(guān)系變成數(shù)字邏輯關(guān)系。 三地控制一盞燈邏輯函數(shù)真值表 X0 X1 X2 Y0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 真值表按照每 相鄰兩行只允許一個輸入變量變化的規(guī)則 排列。 即三個開關(guān)中的任意一個開關(guān)狀態(tài)的變化，都會引起 輸出 Y0由“ 1” 變到“ 0” ，或由“ 0” 變到“ 1” 。 由真值表寫出輸出與輸入之間的邏輯函數(shù)關(guān)系式： 2102102102100 XXXXXXXXXXXXY 可設(shè)計出梯形圖程序如下圖所示： 三地控制一盞燈程序（ 2） 使用高級指令可使程序更加簡單 。 下圖為應(yīng)用高級指令 F132編寫的控制程序。 三地控制一盞燈程序（ 3） 上面的程序只要開關(guān)動作 (不管開關(guān)是接通還是斷開 )， 即將 Y0求反。 程序中每一開關(guān)使用了兩個微分指令，既可 檢測上升沿又可檢測下降沿， 十分巧妙地實現(xiàn)了控制要求。 對于這種編程方式，無論多少個地方，只要在梯形圖 中多加幾個輸入觸點和幾條微分指令就可實現(xiàn)控制要求。 三地控制一盞燈程序（ 4） 使用條件比較指令，只要（ WXO） （ WRO），就把 YO 求反。 （ WXO） （ WRO），使兩個寄存器中內(nèi)容完全一樣。 只要 WX0中的內(nèi)容改變， YO的狀態(tài)就立即變化 。 使用了字比較指令，故 WXO中的 16位都可以用來作為控 制開關(guān)，使程序大大簡化。 五、易拉罐自動生產(chǎn)線計數(shù)控制 在易拉罐自動生產(chǎn)線上，常常需要統(tǒng)計出每小時生產(chǎn) 的易拉罐數(shù)量。罐裝好的易拉罐飲料一個接一個不斷地經(jīng) 過計數(shù)裝置。假設(shè)計數(shù)裝置上有一感應(yīng)傳感器， 每當一聽 飲料經(jīng)過時，就會產(chǎn)生一個脈沖。 要求： 編制程序?qū)⒁惶?24小時中每小時生產(chǎn)的數(shù)量統(tǒng) 計出來。 易拉罐計數(shù)控制 PLC的 I/O點分配表 PLC點名稱 連接的外部設(shè)備 功能說明 X0 藍按鈕（自鎖） 啟動命令 X1 紅按鈕（自鎖） 停止命令 X2 傳感器開關(guān) 計數(shù)脈沖 易拉罐生產(chǎn)數(shù)量計數(shù)控制梯形圖如下： R9013： 對程序初始化。 DT0 DT3：存放一天 24小時每小時生產(chǎn)罐的數(shù)量； SV： 記錄每小時內(nèi)的時間。 IX作為地址修正值，當 F35指令的操作數(shù)地址發(fā)生移動時，移動量為 IX中 的值。 如：當 IX=0時， F35指令將 DT0的內(nèi)容加 1；當 IX=10時，則將 DT10的內(nèi) 容加 1。 六、查找最大數(shù) 上例中，一天 24小時內(nèi)每小時生產(chǎn)的易拉罐數(shù)已分別 存儲在數(shù)據(jù)寄存器 DT0 DT23中。編程找出其中最大的數(shù)， 存入 DT24中，并將最大數(shù)所在寄存器的編號存入 DT50中。 要求： X0的上升沿開始查找，找到后，輸出 Y0表示查 找完成。 查找最大數(shù)據(jù)梯形圖 查找數(shù)據(jù)中的最大數(shù)，只需將數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù) 進行兩兩比較即可。 索引寄存器 IX：用作地址修正； R0：用來表示查找狀態(tài)。 未查找完時， R0一直接通，當查找結(jié)束時， R0斷開。