第七章 西門子PLC的編程舉例學(xué) 習(xí) 目 的 ： 學(xué) 習(xí) PLC控 制 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 提 高 實(shí) 際 應(yīng) 用 的 能 力 。學(xué) 習(xí) 內(nèi) 容 ： 綜 合 PLC硬 件 及 軟 件 知 識(shí) ， 聯(lián) 系 工 業(yè) 控 制 的 實(shí) 際 ， 介 紹 小 型 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 方 法 .學(xué) 習(xí) 要 求 ： （ 1） 了 解 PLC控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 內(nèi) 容 和 步 驟 。 （ 2） 掌 握 PLC控 制 系 統(tǒng) 硬 件 配 置 的 方 法 。 （ 3） 掌 握 PLC應(yīng) 用 程 序 設(shè) 計(jì) 方 法 及 其 設(shè) 計(jì) 技 巧 。 （ 4） 結(jié) 合 工 業(yè) 控 制 中 的 應(yīng) 用 實(shí) 例 的 設(shè) 計(jì) ， 提 高 實(shí) 際 應(yīng) 用 能 力 。 1.最 大 限 度 地 滿 足 被 控 對(duì) 象 對(duì) 生 產(chǎn) 工 藝 的 要求 。 2.力 求 控 制 系 統(tǒng) 安 全 、 可 靠 、 優(yōu) 質(zhì) 、 經(jīng) 濟(jì) 。 3.應(yīng) 考 慮 到 今 后 控 制 規(guī) 模 的 發(fā) 展 和 工 藝 的 改進(jìn) 。 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容1 擬 定 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 技 術(shù) 條 件 。 2 選 擇 電 氣 傳 動(dòng) 形 式 和 電 動(dòng) 機(jī) 、 電 磁 閥 等 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 。3 選 擇 PLC機(jī) 型 和 擴(kuò) 展 模 塊 ， 配 置 系 統(tǒng) 硬 件 ；4 編 制 PLC的 輸 入 /輸 出 分 配 表 和 繪 制 輸 入 /輸 出 端 子 接 線 圖 ；5 根 據(jù) 系 統(tǒng) 對(duì) 控 制 的 要 求 設(shè) 計(jì) 用 戶 程 序 ； 6 設(shè) 計(jì) 操 作 臺(tái) 、 電 氣 柜 ， 選 擇 所 需 的 電 器 元 件 。7 編 寫 設(shè) 計(jì) 說 明 書 和 操 作 使 用 說 明 書 。 根 據(jù) 具 體 控 制 對(duì) 象 ， 上 述 內(nèi) 容 可 適 當(dāng) 調(diào) 整 。 (一) 分析控制對(duì)象 (二) PLC系統(tǒng)的硬件配置 (三) 程序設(shè)計(jì) (四) 輸入程序并調(diào)試程序 (五) 程序固化 一、選擇PLC機(jī)型 在 滿 足 控 制 要 求 的 前 提 下 ， 選 型 時(shí) 應(yīng) 選 擇 最 佳 的 性 能 價(jià) 格比 。 1I/O點(diǎn)數(shù)的估算（數(shù)字量的點(diǎn)數(shù)預(yù)留1520%） 2用戶存儲(chǔ)器容量的估算 3CPU性能的選擇二、開關(guān)量I/O模塊的選擇三、模擬量I/O模塊的選擇四、智能I/O模塊的選擇(包括通訊模塊) PLC系 統(tǒng) 硬 件 配 置 后 ， 可 進(jìn) 行 應(yīng) 用 程序 設(shè) 計(jì) 。 PLC應(yīng) 用 程 序 的 設(shè) 計(jì) 是 軟 、 硬件 知 識(shí) 的 綜 合 應(yīng) 用 ， 有 時(shí) 硬 件 設(shè) 計(jì) 與 應(yīng)用 程 序 設(shè) 計(jì) 可 同 時(shí) 進(jìn) 行 。 1 系 統(tǒng) 框 圖 設(shè) 計(jì)2 分 配 I/O編 號(hào)3設(shè) 計(jì) 應(yīng) 用 程 序4 程 序 調(diào) 試5 編 寫 程 序 說 明 書 應(yīng) 用 程 序 設(shè) 計(jì) 過 程 中 ，（ 例 如 ： 取 水 泵 站 的 控 制 選 用 水 位 作控 制 參 量 ） ； 例 ， 水 不 能 溢 出 水 池 ） 。PLC應(yīng) 用 程 序 的 設(shè) 計(jì) 方 法 有 多 種 ， 常 用 的 設(shè)計(jì) 方 法 有 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 、 順 序 功 能 圖 法 等 。 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 要 求 設(shè) 計(jì) 者 具 有 較 豐 富 的 實(shí) 踐 經(jīng) 驗(yàn) ， 掌 握 較 多 的 典型 應(yīng) 用 程 序 的 基 本 環(huán) 節(jié) 。 根 據(jù) 被 控 對(duì) 象 對(duì) 控 制 系 統(tǒng) 的 具 體 要 求 ， 憑經(jīng) 驗(yàn) 選 擇 基 本 環(huán) 節(jié) ， 并 把 它 們 有 機(jī) 地 組 合 起 來 。 其 設(shè) 計(jì) 過 程 是 逐 步完 善 的 ， 一 般 不 易 獲 得 最 佳 方 案 ， 程 序 初 步 設(shè) 計(jì) 后 ， 還 需 反 復(fù) 調(diào) 試 、修 改 和 完 善 ， 直 至 滿 足 被 控 對(duì) 象 的 控 制 要 求 。 可 以 用 設(shè) 計(jì) 繼 電 器 電 路 圖 的 方 法 來 設(shè) 計(jì) 比 較 簡 單 的 數(shù) 字 量 控 制系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 ， 即 在 一 些 典 型 電 路 的 基 礎(chǔ) 上 ， 根 據(jù) 被 控 對(duì) 象 對(duì) 控 制系 統(tǒng) 的 具 體 要 求 ， 不 斷 地 修 改 和 完 善 梯 形 圖 。 有 時(shí) 需 要 多 次 反 復(fù) 地調(diào) 試 和 修 改 梯 形 圖 ， 增 加 一 些 中 間 編 程 元 件 和 觸 點(diǎn) ， 最 后 才 能 得 到一 個(gè) 較 為 滿 意 的 結(jié) 果 。 這 種 方 法 沒 有 普 遍 的 規(guī) 律 可 以 遵 循 ， 具 有 很 大 的 試 探 性 和 隨 意性 ， 最 后 的 結(jié) 果 不 是 惟 一 的 ， 設(shè) 計(jì) 所 用 的 時(shí) 間 、 設(shè) 計(jì) 的 質(zhì) 量 與 設(shè) 計(jì)者 的 經(jīng) 驗(yàn) 有 很 大 的 關(guān) 系 ， 所 以 有 人 把 這 種 設(shè) 計(jì) 方 法 叫 做 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 ，它 可 以 用 于 較 簡 單 的 梯 形 圖 (例 如 手 動(dòng) 程 序 )的 設(shè) 計(jì) 。 所 謂 順 序 控 制 ， 就 是 按 照 生 產(chǎn) 工 藝 預(yù) 先 規(guī) 定 的 順 序 ， 在 各 個(gè)輸 入 信 號(hào) 的 作 用 下 ， 根 據(jù) 內(nèi) 部 狀 態(tài) 和 時(shí) 間 的 順 序 ， 在 生 產(chǎn) 過 程 中 各 個(gè)執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 自 動(dòng) 地 有 秩 序 地 進(jìn) 行 操 作 。使 用 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 時(shí) 首 先 根 據(jù) 系 統(tǒng) 的 工 藝 過 程 ， 畫 出 順 序功 能 圖 ， 然 后 根 據(jù) 順 序 功 能 圖 畫 出 梯 形 圖 。 有 的 PLC為 用 戶 提 供 了 順序 功 能 圖 語 言 ， 在 編 程 軟 件 中 生 成 順 序 功 能 圖 后 便 完 成 了 編 程 工 作 。它 是 一 種 先 進(jìn) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 很 容 易 被 初 學(xué) 者 接 受 ， 對(duì) 于 有 經(jīng) 驗(yàn) 的 工 程師 ， 也 會(huì) 提 高 設(shè) 計(jì) 的 效 率 ， 程 序 的 調(diào) 試 、 修 改 和 閱 讀 也 很 方 便 。 某 廠有 經(jīng) 驗(yàn) 的 電 氣 工 程 師 用 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 設(shè) 計(jì) 某 控 制 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 ， 花 了 兩周 的 時(shí) 間 ， 同 一 系 統(tǒng) 改 用 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 ， 只 用 了 不 到 半 天 的 時(shí) 間 ，就 完 成 了 梯 形 圖 的 設(shè) 計(jì) 和 模 擬 調(diào) 試 ， 現(xiàn) 場 試 車 一 次 成 功 。順 序 功 能 圖 (Sequential Function Chart)是 描 述 控 制 系 統(tǒng) 的 控制 過 程 、 功 能 和 特 性 的 一 種 圖 形 ， 也 是 設(shè) 計(jì) PLC的 順 序 控 制 程 序 的 有力 工 具 。 7.2.1 單 按 鈕 控 制 電 動(dòng) 機(jī) 起 停 用 一 個(gè) 按 鈕 控 制 一 臺(tái) 電 動(dòng) 機(jī) 的 起 停 以 節(jié) 省 輸 入 。 7.2.1 單 按 鈕 控 制 電 動(dòng) 機(jī) 起 停 7.2.2 水 塔 水 位 的 控 制 Network 1 / ON指 示 燈LD I0.5LD I0.6NOTA Q0.3OLD= Q0.3Network 2 / OFF指 示 燈LD I0.6LD I0.5NOTA Q0.4OLD= Q0.4 7.2.3 工 件 分 揀 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 7.2.3 工 件 分 揀 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)工 件 由 左 端 進(jìn) 入 ， 由 傳 送 帶 運(yùn) 往 右 端 ， 并 進(jìn) 行 分 類 。 工 件 有 紅 色 、 黃 色 、藍(lán) 色 三 種 。SB_1傳 感 器 可 以 檢 測 是 否 有 工 件 ；SB_2傳 感 器 可 以 檢 測 工 件 是 否 為 紅 色 ；SB_3傳 感 器 可 以 檢 測 工 件 是 否 為 黃 色 ；當(dāng) 有 工 件 進(jìn) 入 傳 送 帶 ， 傳 送 帶 運(yùn) 轉(zhuǎn) 22s， 工 件 向 右 運(yùn) 動(dòng) ；若 工 件 為 紅 色 ， 第 一 塊 擋 板 動(dòng) 作 6s， 擋 住 紅 色 工 件 ， 使 其 進(jìn) 入 導(dǎo) 軌 1；若 工 件 為 黃 色 ， 第 二 塊 擋 板 動(dòng) 作 10s， 擋 住 黃 色 工 件 ， 使 其 進(jìn) 入 導(dǎo) 軌 2；若 工 件 為 藍(lán) 色 ， 兩 塊 擋 板 都 不 動(dòng) 作 ， 固 定 擋 板 使 其 進(jìn) 入 導(dǎo) 軌 3； 7.2.3 工 件 分 揀 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) Network 1 / 傳 送 帶 電 動(dòng) 機(jī) ，轉(zhuǎn) 動(dòng) =1， 不 轉(zhuǎn) 動(dòng) =0LD I0.0O Q0.0AN T1= Q0.0AN I0.0TON T38, 220Network 2 / 第 一 塊 擋 板 ，=1， 擋 住 紅 色 擋 板LD I0.1EU O Q0.1AN T39= Q0.1AN I0.0TON T39, 60 7.2.3 工 件 分 揀 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) Network 3 / 第 二 塊 擋 板 ， =1， 擋住 黃 色 擋 板LD I0.2EUO Q0.2AN T40= Q0.2TON T40, 100 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制用 PLC控 制 十 字 路 口 交 通 信 號(hào) 燈 ， 在 南 北 方 向 紅 燈 30S期 間 ， 東 西 方 向綠 燈 25S， 后 變 成 綠 燈 閃 爍 3S， 最 后 是 黃 燈 亮 2S； 然 后 切 換 成 ；東 西 方 向 紅 燈 30S， 期 間 ， 南 北 方 向 綠 燈 25S， 后 變 成 綠 燈 閃 爍 3S， 最后 是 黃 燈 亮 2S； 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 7.2.5 十 字 路 口 交 通 燈 控 制 交 通 燈 控 制 現(xiàn) 有 四 臺(tái) 電 動(dòng) 機(jī) M1、 M2、 M3、 M4， 要 求 四臺(tái) 電 動(dòng) 機(jī) 順 序 啟 動(dòng) 和 順 序 停 車 。啟 動(dòng) 時(shí) 的 順 序 為 M1M2M3M4， 時(shí) 間 間隔 為 1分 鐘 。停 車 時(shí) 的 順 序 為 M4M3M2M1， 時(shí) 間 間隔 為 30秒 ?？?選 用 S7-200PLC（ CPU222） 進(jìn) 行 控 制 。 輸 入信 號(hào) 停 止 按 鈕 SB1 I 0.0啟 動(dòng) 按 鈕 SB2 I 0.1輸 出信 號(hào) 接 觸 器 KM1 Q 0.0接 觸 器 KM2 Q 0.1接 觸 器 KM3 Q 0.2接 觸 器 KM4 Q 0.3 + 1L 1M Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 SB1 SB2 KM1 KM2 KM3 KM4FR1 FR2 FR3 FR4 Network 1 / 按 下 起 動(dòng) 按 鈕 ，進(jìn) 入 狀 態(tài) S0.0LD I0.0AB= SB0, 0S S0.0, 1Network 2 LSCR S0.0 Network 3 / 起 動(dòng) 第 一 臺(tái) KM1， 定時(shí) 1分 鐘 ， 2分 鐘 ， 3分 鐘LD SM0.0S Q0.0, 1TON T37, 60TON T38, 120TON T39, 180 Network 4 / 1分 鐘 后 起 動(dòng) 第 二 臺(tái) KM2LD T37S Q0.1, 1Network 5 / 2分 鐘 后 起 動(dòng) 第 三 臺(tái) KM3LD T38S Q0.2, 1Network 6 / 3分 鐘 后 起 動(dòng) 第 四 臺(tái) KM4LD T39S Q0.3, 1Network 7 LD I0.1SCRT S0.1 Network 8 SCRE Network 9 LSCR S0.1Network 10 / 停 第 四 臺(tái) KM4， 定 時(shí) 30S，60S， 90SLD SM0.0R Q0.3, 1TON T40, 30TON T41, 60TON T42, 90 Network 11 / 30后 停 止 第 三 臺(tái) KM3LD T40R Q0.2, 1Network 12 / 60秒 后 停 止 第 二 臺(tái) KM2LD T41R Q0.1, 1Network 13 / 90秒 后 停 止 第 一 臺(tái) KM1LD T42R Q0.0, 1Network 14 LD I0.1SCRT S0.2 Network 15 SCRE 1 先 編 制 I/O分 配 表 ， 后 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖2 合 理 排 列 梯 形 圖 ， 使 輸 入 、 輸 出 響 應(yīng) 滯 后 現(xiàn) 象 不 影 響 實(shí) 際 響 應(yīng) 速 度 。3 在 PLC輸 入 端 子 接 線 圖 中 ， 對(duì) 于 同 一 個(gè) 發(fā) 信 元 件 通 常 只 需 選 其 中 某 一 接 點(diǎn) （ 例 常 開 接 點(diǎn) 或 常 閉 點(diǎn) ） 接 入 輸 入 端 子 ， 即 對(duì) 一 個(gè) 發(fā) 信 元 件 它 只 能 占 一 個(gè) 輸 入 地 址 編 號(hào) 。 4.合 理 接 入 輸 入 信 號(hào) 的 觸 點(diǎn) （ 常 開 或 常 閉 觸 點(diǎn) ） ， 提 高 設(shè) 備 可 靠 性 安 全 性 。 5.從 安 全 考 慮 ， 重 大 安 全 部 分 不 接 入 PLC的 輸 入 端 而 作 硬 件處 理 。 6 應(yīng) 保 證 有 效 輸 入 信 號(hào) 的 電 平 保 持 時(shí) 間 。 7 PLC指 令 的 執(zhí) 行 條 件 有 信 號(hào) 電 平 有 效 和 跳 變 有 效 的 區(qū) 別 ， 編 程 時(shí) 應(yīng) 加 以 注 意 。8 由 電 氣 控 制 圖 轉(zhuǎn) 換 為 梯 形 圖 時(shí) 應(yīng) 注 意 的 問 題 。