第7章 PLC的控制系统设计

第七章 PLC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。

PLC控制系统设计的内容和步骤

一、PLC控制系统设计的内容 （1）分析被控对象，明确设计任务和要求 （2）选择PLC的型号及所需的输入/输出模 块，配置系统硬件 （3）编制PLC输入/输出分配表和绘制输入 /输出端子接线图 （4）根据系统对控制的要求设计用户程序 （5）设计操作台、电气柜，选择所需的电 器元件 （6）编写设计说明书和操作使用说明书

二、PLC控制系统设计的步骤

分析控制对象 PLC控制系统的硬件配置 分配I/O编号 编制程序 室内调试 现场调试 固化程序

图7-1 PLC控制 系统设计步骤

工作过程：系统启动后在原位进 行装料，15s后停止装料，小车右 行。右行至SQ2处停止，进行卸 料。10s后卸料停止，小车左行。

压SQ1 0 启动 1 装料 15s 2 SQ2 3 10s 4 SQ1 左行 卸料 右行 起始状态

图7-6 运料小车运行示意图

系统的工作过程分解为： ◆ 第一步装料 ◆ 第二步右行 ◆ 第三步卸料 ◆ 第四步左行

图7－7 运料小车顺序功能图

表 7－ 1

小车在原位 装料15s

YV1 FR1

YV2

KM1 KM2

1L 1L 1M

Q0.0 I0.0

Q0.1 Q0.2 Q0.3

小车右行

I0.1 I0.2 I0.3

SB1

SB2

SQ1

SQ2

图7-8 I/O接线图

卸料10s

小车左行

停车后返回初始状态

（2）置位、复位（S、R） 指令编程

0 SB2 1 2 3 4 SQ1 SQ2 SQ3 SB1

初始状态 YV1动作 YV2动作 YV3动作

KA4吸合、工作结束

图7-10 步进控制程序功能图

（3）移位寄存器（SHRB）指令编程

表7-3

四台电动机顺序起动，同时停止。

0 SB2 1 起动M1并保持 2min 2min 3 起动M3并保持 2min 4 SB1 5 全部停止 起动M4并保持 起动M2并保持 初始状态

KM1

KM2 FR1

KM3 FR2

KM4 FR3 FR4

2

1L 1M

Q0.0 I0.0

Q0.1 I0.1

Q0.2 I0.2

Q0.3 I0.3

+ SB1 SB2

图7-14 四台电动机顺序启动I/O接线图

图7-13四台电机顺序启动的 顺序功能图

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。 下列情况允许出现双线圈输出：

1）置位和复位指令；

2）在用顺序功能图法设计的控制程序中。

（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， I0.0 Q0.3 I0.1 I0.2 I0.2 Q0.3 I0.0 Q0.3 I0.1 Q0.3 如下图所示。

I0.1 I0.0 I0.0 I0.1 I0.2 I0.2

Q0.3 Q0.3

I0.0 I0.1 I0.1 I0.2 I0.2 I0.0

I0.0 I0.0

Q0.3 Q0.3

I0.1 I0.1 I0.2 I0.2

I0.3 I0.3

I0.3 I0.3

I0.4 I0.4 I0.5 I0.4 I0.4 I0.5

Q0.5 Q0.5

Q0.5 Q0.5

I0.4 I0.4 I0.5 I0.4 I0.4 I0.5

I0.3 I0.3

I0.3 I0.3

Q0.5 Q0.5

Q0.5 Q0.5

I0.5 I0.5 （不合理）

I0.5 I0.5 （合理）

（不合理） （合理） （不合理） （合理） 图7-16 梯形图的合理画法

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 ）高速计数器指令、高速脉冲输出 指令尽量放在整个用户程序的前部。 （4）在PLC输入端子接线图中，对于 同一个发信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。 （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。

图7-19 PLC的重大安全部 分 作硬件处理

第四节

PLC应用程序基本环节及设计技巧

一、PLC应用程序基本环节

（一）电机的启动与停止控制程序

表7-4

图7-21 停止优先梯形图

图7-22 起动优先梯形图

同时按下起动和停止按钮，停止优 先

（五）通电禁止输出程序

在复电时，有些设备是不 允许立即恢复工作的，不然会 发生严重事故。 SM0.3接通一个扫描周期。

（六）闪烁控制程序

（七）定时器、计数器的扩展 1、定时器串联扩展计时范围 从I2.0接通后到Q2.0有输出，共延时 T＝(30000＋30000)×0.1s＝6000s

图7-31 定时器串联使用

2、定时器、计数器串联扩展计时范围

T＝3000.0×30000s＝9×107s

图7-32 定时器计数器串联使用

3、计数器串联扩展计数范围 若输入信号I0.3是一个光电 脉冲，从第一个工件产生的光电 脉冲，到输出线圈Q3.0有输出， 共计数N＝30000×30000＝ 9×108个工件。

图7-33 数器串联使用