第五章-PLC程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例課件

第五章PLC程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用舉例

５.1

PLC機(jī)型選擇

５.2

PLC程序設(shè)計(jì)步驟、規(guī)則及編 程技巧

５.3基本應(yīng)用程序

５.4應(yīng)用程序舉例7/20/202315.1

PLC機(jī)型選擇

5.1.1采用PLC控制的一般條件

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC的成本不斷下降，促進(jìn)了PLC的普及和應(yīng)用，但并不是所有的控制都必須使用PLC，可以使用繼電接觸器、單片機(jī)和計(jì)算機(jī)等控制。

在確定控制系統(tǒng)時(shí)，如有下列情況者，可以首選PLC做控制：

１）I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制要求比較復(fù)雜。

２）現(xiàn)場(chǎng)處于工業(yè)環(huán)境，要求系統(tǒng)有較高可靠性。

３）工藝流程可能經(jīng)常變化，輸入／輸出量需經(jīng)常調(diào)整。

４）多種的定時(shí)、計(jì)數(shù)器和復(fù)雜的邏輯、算術(shù)運(yùn)算及模擬量的 控制等。

５）與其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信或聯(lián)網(wǎng)。

６）要求嵌入系統(tǒng)設(shè)備之中。7/20/202325.1.２PLC的機(jī)型選擇

由于PLC應(yīng)用的場(chǎng)合、工藝流程的不同，對(duì)PLC機(jī)型的選擇也有不同，這里提供以下幾條，作為PLC機(jī)型選擇的基本原則，僅供參考：

１）I/O點(diǎn)數(shù)以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器個(gè)數(shù)的選擇。一般要預(yù)留10% 的裕量，以滿足今后發(fā)展或工藝的改進(jìn)。

２）PLC的功能選擇。PLC的功能要滿足系統(tǒng)的需求。

３）PLC程序容量的選擇，一般要留25％的裕量。

４）PLC的結(jié)構(gòu)與功能要與系統(tǒng)緊密配合。

５）在一個(gè)企業(yè)中盡可能選同一類PLC機(jī)型，方便采購(gòu)、方便 管理和聯(lián)網(wǎng)。

7/20/202335.2

PLC程序設(shè)計(jì)的步驟、規(guī)則及編程技巧

5.2.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟

１）根據(jù)控制的要求，確定控制的操作方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、必須的保護(hù)和連鎖和所有的控制參數(shù)等。

２）將系統(tǒng)中的所有器件進(jìn)行分類，建立I/O分配表和地址占用表。

３）對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試、修改、再調(diào)試直至滿足要求為止。

４）在線調(diào)試。調(diào)試時(shí)先帶輸出設(shè)備，但不帶負(fù)載。調(diào)試正常后再帶負(fù)載進(jìn)行調(diào)試。正常后將程序固化到EPROM中。7/20/202345.2.２程序設(shè)計(jì)的基本規(guī)則1.輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無(wú)需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來(lái)減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。2.梯形圖每一行都是從左母線開(kāi)始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。

接點(diǎn)和線圈的順序：

正確程序

錯(cuò)誤程序

7/20/20235除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過(guò)特殊內(nèi)部常閉繼電器或某個(gè)內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來(lái)連接。4.在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。下面的梯形圖是不允許的。利用內(nèi)部特殊繼電器實(shí)現(xiàn)常閉輸出

利用內(nèi)部繼電器常閉接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)常閉輸出

7/20/20236不允許出現(xiàn)橋式電路。

注意：觸點(diǎn)應(yīng)畫在水平線上，不能畫在垂直分支上。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：錯(cuò)誤的橋式電路

橋式電路的替代電路

不符合上大下小的電路，共5步

7/20/20237

符合上大下小的電路，共4步

不符合左大右小的電路，共5步

符合左大右小的電路，共4步

7/20/202385.2.3PLC的編程特點(diǎn)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。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

繼電器梯形圖

X1閉合后，Y1、Y2同時(shí)得電

PLC梯形圖

X1閉合后，Y1先輸出，Y2后輸出

7/20/20239PLC程序的掃描執(zhí)行結(jié)果掃描執(zhí)行方式優(yōu)點(diǎn)：可濾掉高頻干擾，增強(qiáng)抗干擾能力。缺點(diǎn)：產(chǎn)生響應(yīng)滯后，影響可靠性。繼電器自身的延時(shí)效應(yīng)X1閉合后，Y1、Y2在同一掃描周期內(nèi)動(dòng)作

X1閉合后，Y1、Y2在兩個(gè)掃描周期內(nèi)動(dòng)作

X1動(dòng)作時(shí)，Y1、Y2不同時(shí)得電與斷電

X1動(dòng)作時(shí)，Y0、Y1同時(shí)得電與斷電

7/20/202310PLC中的軟繼電器

所謂軟繼電器是指PLC存儲(chǔ)空間中的一個(gè)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(gè)，特殊繼電器64個(gè)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器144個(gè)。

寄存器中觸發(fā)器的狀態(tài)可以讀取任意次，相當(dāng)于每個(gè)繼電器有無(wú)數(shù)個(gè)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)。

7/20/2023115.3基本應(yīng)用程序１）AND運(yùn)算

AND電路，Y0接受X1和X2的AND運(yùn)算結(jié)果AND擴(kuò)展電路，Y0接受塊1和塊2的AND運(yùn)算結(jié)果

例如：只有當(dāng)設(shè)備的狀態(tài)為就緒狀態(tài)，并且按下“開(kāi)始”按扭，設(shè)備才能開(kāi)始工作。２）OR運(yùn)算

OR電路，Y1接受的是X1和X2的OR運(yùn)算結(jié)果

OR擴(kuò)展電路，Y1接受的是塊1和塊2的OR運(yùn)算結(jié)果

例如：在鍋爐控制過(guò)程中，無(wú)論是水罐的壓力過(guò)高，還是水溫過(guò)高都要產(chǎn)生聲光報(bào)警。7/20/202312３）自鎖（自保持）電路自鎖電路分為：關(guān)斷優(yōu)先式和啟動(dòng)優(yōu)先式

關(guān)斷優(yōu)先式自鎖電路：當(dāng)執(zhí)行關(guān)斷指令，X2閉合時(shí)，無(wú)論X1的狀態(tài)如何，線圈Y1均不得電。

啟動(dòng)優(yōu)先式自鎖電路：當(dāng)執(zhí)行啟動(dòng)指令，X1閉合時(shí)，無(wú)論X2的狀態(tài)如何，線圈Y1都得電。關(guān)斷優(yōu)先式自鎖電路

啟動(dòng)優(yōu)先式自鎖電路

7/20/202313４）互鎖電路互鎖電路用于不允許同時(shí)動(dòng)作的兩個(gè)繼電器的控制，如電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。５）時(shí)間電路時(shí)間電路主要用于延時(shí)、定時(shí)和脈沖控制中。

時(shí)間控制電路既可以用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)也可以用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖實(shí)現(xiàn)。在FP1型PLC內(nèi)部有多達(dá)100個(gè)定時(shí)器和三種標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖（0.01s、0.1s、1s）可用于時(shí)間控制?；ユi控制電路

7/20/202314延時(shí)電路

下圖利用兩個(gè)定時(shí)器組合以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)。

即Y0在X0閉合30秒之后得電。

時(shí)間繼電器TMX1起到延時(shí)30×0.1=3秒的作用。7/20/202315下圖利用定時(shí)器串聯(lián)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)延時(shí)。即Y2在X0閉合30秒之后導(dǎo)通。7/20/202316脈沖電路

利用定時(shí)器可以方便地產(chǎn)生脈沖序列。在上圖程序的運(yùn)行過(guò)程中，R0每隔3秒產(chǎn)生一次脈沖，其脈寬為一個(gè)掃描周期。

在FP1的內(nèi)部有七種標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)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(shí)間的脈沖，可直接利用這幾個(gè)時(shí)間脈沖發(fā)生器。7/20/202317６）分支電路

分支電路主要用于一個(gè)控制電路導(dǎo)致幾個(gè)輸出的情況。例如，開(kāi)動(dòng)吊車的同時(shí)打開(kāi)警示燈。下圖中，當(dāng)X0閉合后，線圈Y1、Y2同時(shí)得電。7/20/2023185.4應(yīng)用程序舉例電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用PLC控制一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)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(kāi)關(guān)上。交流電源則是由外部供給。7/20/202319PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)外部接線圖

要求：黃按鈕按下：電機(jī)正轉(zhuǎn)藍(lán)按鈕按下：電機(jī)反轉(zhuǎn)紅按鈕按下：電機(jī)停止7/20/202320系統(tǒng)的控制要求按動(dòng)黃按鈕時(shí)：①若在此之前電機(jī)沒(méi)有工作，則電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)，并保持電機(jī)正轉(zhuǎn)；②若在此之前電機(jī)反轉(zhuǎn)，則將電機(jī)切換到正轉(zhuǎn)狀態(tài)，并保持電機(jī)正轉(zhuǎn)；③若在此之前電機(jī)已經(jīng)是正轉(zhuǎn)，則電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)不變。電機(jī)正轉(zhuǎn)狀態(tài)一直保持到有藍(lán)按鈕或紅按鈕按下為止。按動(dòng)藍(lán)按鈕時(shí)：

①若在此之前電機(jī)沒(méi)有工作，則電機(jī)反轉(zhuǎn)啟動(dòng)，并保持電機(jī)反轉(zhuǎn)；②若在此之前電機(jī)正轉(zhuǎn)，則將電機(jī)切換到反轉(zhuǎn)狀態(tài)，并保持電機(jī)反轉(zhuǎn)；③若在此之前電機(jī)已經(jīng)是反轉(zhuǎn)，則電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)不變。電機(jī)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(shí)：停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)

注：電機(jī)不可以同時(shí)進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，否則會(huì)損壞系統(tǒng)7/20/202321PLC的I/O點(diǎn)的確定與分配

系統(tǒng)編程分析和實(shí)現(xiàn)

電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制PLC的I/O點(diǎn)分配表

PLC點(diǎn)名稱連接的外部設(shè)備功能說(shuō)明X0紅按鈕停止命令X1黃按鈕電機(jī)正轉(zhuǎn)命令X2藍(lán)按鈕電機(jī)反轉(zhuǎn)命令Y0正轉(zhuǎn)繼電器控制電機(jī)正轉(zhuǎn)Y1反轉(zhuǎn)繼電器控制電機(jī)反轉(zhuǎn)電機(jī)初步正轉(zhuǎn)控制電路

電機(jī)初步正反轉(zhuǎn)控制電路

7/20/202322

系統(tǒng)要求電機(jī)不可以同時(shí)進(jìn)行正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，如下圖所示利用互鎖電路可以實(shí)現(xiàn)。利用正轉(zhuǎn)按鈕來(lái)切斷反轉(zhuǎn)的控制通路；利用反轉(zhuǎn)按鈕來(lái)切斷正轉(zhuǎn)的控制通路。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的互鎖電路電機(jī)正反轉(zhuǎn)的切換電路

7/20/202323當(dāng)按下紅按鈕時(shí)，無(wú)論在此之前電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)如何，都停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

利用紅色按鈕同時(shí)切斷正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的控制通路。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的最終控制程序

7/20/202324鍋爐點(diǎn)火和熄火控制鍋爐的點(diǎn)火和熄火過(guò)程是典型的定時(shí)器式順序控制過(guò)程。

控制要求：

點(diǎn)火過(guò)程：先啟動(dòng)引風(fēng)，5分鐘后啟動(dòng)鼓風(fēng)，2分鐘后點(diǎn)火燃燒。

熄火過(guò)程：先熄滅火焰，2分鐘后停鼓風(fēng)，5分鐘后停引風(fēng)。PLC的I/O點(diǎn)的確定與分配鍋爐點(diǎn)火和熄火控制PLC的I/O點(diǎn)分配表

PLC點(diǎn)名稱連接的外部設(shè)備功能說(shuō)明X0藍(lán)按鈕點(diǎn)火命令X1紅按鈕熄火命令Y0控制繼電器1控制引風(fēng)Y1控制繼電器2控制鼓風(fēng)Y2控制繼電器3控制點(diǎn)火開(kāi)關(guān)7/20/202325編程分析和實(shí)現(xiàn)(1)點(diǎn)火過(guò)程

工作過(guò)程：

當(dāng)藍(lán)按鈕按下（X0接通）后,啟動(dòng)引風(fēng)（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(shí)利用Y0觸發(fā)時(shí)間繼電器T0，T0延時(shí)300s（5分鐘）后，輸出繼電器Y1動(dòng)作，即啟動(dòng)鼓風(fēng)。同時(shí)利用T0觸發(fā)定時(shí)繼電器T1，T1延時(shí)120s（2分鐘）后，輸出Y2，點(diǎn)火燃燒。鍋爐點(diǎn)火過(guò)程控制程序

7/20/202326（2）系統(tǒng)的點(diǎn)火和熄火過(guò)程的綜合程序

下面所示的兩個(gè)程序都可以實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的點(diǎn)火和熄火過(guò)程控制，但實(shí)現(xiàn)的方式不同。圖(a)程序利用了4個(gè)時(shí)間繼電器，但程序的邏輯關(guān)系比較簡(jiǎn)單易懂。7/20/202327（a）鍋爐系統(tǒng)點(diǎn)火和熄火過(guò)程的綜合程序(1)7/20/202328圖(b)程序利用了2個(gè)時(shí)間繼電器，節(jié)約了2個(gè)時(shí)間繼電器，但控制邏輯相對(duì)復(fù)雜些。（b）鍋爐系統(tǒng)點(diǎn)火和熄火過(guò)程的綜合程序(2)7/20/202329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(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的控制組合。例如，房間內(nèi)有1，2，3號(hào)三個(gè)燈按動(dòng)一下開(kāi)關(guān)，三個(gè)燈全亮；再按一下，1，3號(hào)燈亮，2號(hào)滅；再按一下，2號(hào)燈亮，1，3號(hào)滅；再按一下全部滅。

此控制是利用按動(dòng)開(kāi)關(guān)次數(shù)來(lái)控制各個(gè)燈的亮、滅，故可以用計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)式順序控制。

房間燈控制PLC的I/O點(diǎn)分配表

PLC點(diǎn)名稱連接的外部設(shè)備功能說(shuō)明X0按鈕開(kāi)關(guān)命令Y1控制繼電器1控制1號(hào)燈亮滅Y2控制繼電器2控制2號(hào)燈亮滅Y3控制繼電器3控制3號(hào)燈亮滅7/20/202330

房間燈計(jì)數(shù)式順序控制程序7/20/202331這里使用R9013是程序初始化的需要。一進(jìn)入程序，就把十進(jìn)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(gè)燈全滅；

第一次接通X0：EV100=2，R2通→Y1、Y2、Y3全通，3個(gè)燈全亮；

第二次接通X0：EV100=1，R1通→Y1和Y3通，Y2斷，故2號(hào)滅，1號(hào)和3號(hào)燈亮；

第三次接通X0：EV100=0，R0通→Y2通，Y1和Y3斷，故2號(hào)亮，1號(hào)和3號(hào)燈滅。

EV100=0時(shí)，若再次閉合X0，則計(jì)數(shù)器復(fù)位，燈全滅，程序從頭開(kāi)始重復(fù)以上過(guò)程。7/20/202332四、多地點(diǎn)控制要求：在三個(gè)不同的地方分別用三個(gè)開(kāi)關(guān)控制一盞燈，任何一地的開(kāi)關(guān)動(dòng)作都可以使燈的狀態(tài)發(fā)生改變，即不管開(kāi)關(guān)是開(kāi)還是關(guān)，只要有開(kāi)關(guān)動(dòng)作則燈的狀態(tài)就發(fā)生改變。

三地控制一盞燈I/O分配表

PLC點(diǎn)名稱連接的外部設(shè)備功能說(shuō)明X0A地開(kāi)關(guān)在A地控制X1B地開(kāi)關(guān)在B地控制X2C地開(kāi)關(guān)在C地控制Y0燈被控對(duì)象7/20/202333從這個(gè)程序中不難發(fā)現(xiàn)其編程規(guī)律，并能很容易地把它擴(kuò)展到四地、五地甚至更多地點(diǎn)的控制。但其設(shè)計(jì)方法完全靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，初學(xué)者不易掌握。三地控制一盞燈程序（1）

7/20/202334利用數(shù)字電路中組合邏輯電路的設(shè)計(jì)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(kāi)觸點(diǎn)為原變量，常閉觸點(diǎn)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

X0X1X2Y000001111001111000110011001010101真值表按照每相鄰兩行只允許一個(gè)輸入變量變化的規(guī)則排列。即三個(gè)開(kāi)關(guān)中的任意一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)的變化，都會(huì)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：

7/20/202335可設(shè)計(jì)出梯形圖程序如下圖所示：三地控制一盞燈程序（2）7/20/202336

使用高級(jí)指令可使程序更加簡(jiǎn)單。下圖為應(yīng)用高級(jí)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(kāi)關(guān)動(dòng)作(不管開(kāi)關(guān)是接通還是斷開(kāi))，即將Y0求反。程序中每一開(kāi)關(guān)使用了兩個(gè)微分指令，既可檢測(cè)上升沿又可檢測(cè)下降沿，十分巧妙地實(shí)現(xiàn)了控制要求。對(duì)于這種編程方式，無(wú)論多少個(gè)地方，只要在梯形圖中多加幾個(gè)輸入觸點(diǎn)和幾條微分指令就可實(shí)現(xiàn)控制要求。

7/20/202337三地控制一盞燈程序（4）①使用條件比較指令，只要（WXO）≠（WRO），就把YO求反。②（WXO）→（WRO），使兩個(gè)寄存器中內(nèi)容完全一樣。③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(lái)作為控制開(kāi)關(guān)，使程序大大簡(jiǎn)化。7/2