西门子S7-200SMART模块海南代理价格

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西门子PLC逻辑控制程序的经验设计法

    对于简单逻辑控制程序可以用设计继电器控制系统电路图的方法来设计，即在一些典型回路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，后才能得到一个较为满意的结果。

    这种设计方法没有一个普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，后的结果不是惟一的，同时设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，所以又叫经验设计法。

    经验设计法可以用于较简单的梯形图设计。下面通过两个例子说明这种设计控制系统梯形图的方法。

    1．送料小车自动控制程序的设计

    表5.4是送料小车PLC控制系统的输入／输出元件定义，图5.12 (a)是送料小车工程过程的示意图。系统的工作过程为：送料小车启动运行后，首先左行，在到位开关J2处装料，10s后装料结束，开始右行；小车右行至到位开关J1处，停下来卸料，15s后卸料结束，再左行；左行至到位开关J2处再装料。这样不停地循环工作，直到按下停止按钮。

    表5.4    送料小车控制系统输入／输出元件定义

    根据对系统运行过程的分析，送料小车控制程序的设计可以在电动机启动、保持和停止电路基础上完成，设计的梯形图如图5.12 (b)所示。

    梯形图中：

    ·使用计时器T450和T451分别完成装料、卸料延时的计时。

    ·为了使小车能够自动启动，将控制装、卸料延时的计时器T450和T451的常开触点

    分别与手动启动右行和左行的X400和X401的常开触点并联，并用两个到位开关的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和定时器。

    · 为了使小车能够自动停止，将X403和X404的常闭触点分别串入Y430和Y431的回

    根据梯形图，设小车左行，碰到到位开关X404时，它的常闭触点使Y431断开，小车停止运行；它的常开触点使Y432和T450线圈接通，开始装料和延时。10s后，T450的常开触点闭合，启动小车左行。X404断开后，停止装料。小车右行和卸料的过程与此基本相同。按下停止按钮X402后，小车就停止运动。

    2．根据继电器电路图设计梯形图

    PLC使用的梯形图语言是从继电器系统电路图的基础上发展而来的，两者极为相似。如果用PLC改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径；这是因为原有的继电器控制系统经过*使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器系统的功能。

    这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变*形成的操作习惯。

    (1)基本方法

    在分析PLC控制系统的功能时，可以将它想象成一个继电器控制系统中的控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入位(X)和输出位(Y)是这个控制箱与外部世界联系的“中间继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。

    在分析时可以将梯形图中输入位的触点想象成对应的外部输入器件的触点，将输出位的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。

    将继电器电路图转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图的步骤如下。

    (1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析并掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。

     (2)确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。

    (3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和定时器(T)的地址。这两步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的位地址之间的对应关系。

    (4)根据上述对应关系画出梯形图。

    图5.13是某继电器控制系统电路图，图5.14和图5.15是实现相同功能的PLC控制系统的外部接线图和梯形图。

    图5.14    PLC控制系统的外部接线图

    继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构，用PLC的输出位控制，它们的线圈接在PLC的输出端。

    按钮、控制开关、限位开关、光电开关等用来给PLC提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端，一般应使用常开触点。

    继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入位、输出位无关，例如：

    ·图5.13中的KA、KT1和KT2，在图5.15中分别用M100、T450和T451来完成相应的功能。

    ·图5.13中左边的时间继电器KT2的触点是瞬动触点，即该触点在KT2的线圈通电的瞬间接通；在梯形图中，在与KT2对应的T451的两端并联M102的线圈，用M102的常开触点来模拟KT2的瞬动触点。

    (2)注意事项

    在设计时应注意梯形图与继电器电路图的区别，梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而PLC的CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理一条指令。

    根据继电器电路图设计PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题。

    ·应遵守梯形图语言中的语法规定：在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边，但是在梯形图中，线圈必须放在电路的右边。

    ·设置中间单元：在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器位（如图5.15中的M101），它类似于继电器电路中的中间继电器。

    ·尽量减少PLC的输入信号和输出信号：PLC的价格与I/O点数有关，每一输入信号和每一输出信号分别要占用一个输入点和一个输出点，因此减少输入信号和输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。

    ·与继电器电路不同，一般只需要同一输入器件的一个常开触点给PLC提供输入信号，在梯形图中，可以多次使用同一输入位的常开触点和常闭触点。

    ·某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且与PLC的负载串联（如有锁存功能的热继电器的常闭触点），不必将它们作为PLC的输入信号，可以将它们放在PLC的输出回路，仍与相应的外部负载串联。

    ·外部联锁电路的设立：为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路

的情况，应在PLC外部设置硬件联锁电路。图5.13中的KM1、KM2、KM3的线圈不能同时通电，除了在梯形图中设置与它们对应的输出位的线圈串联的常闭触点组成的联锁电路外，还在PLC外部设置硬件联锁电路。

    ·注意外部负载的额定电压：PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压AC 220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V的，应将线圈换成220V的，或设置外部中间继电器。
  在控制过程中，PLC扫描用户应用程序后得出的控制信号，以及对被控对象的运行状态的设定，都是在系统的控制下，经过输出模块送给被控对象或者被控对象的驱动系统。这些信号在系统内部都体现为离散的输出位信号和输出数据字信号，而在系统外部则体现为开关量指令信号、数字量信号和模拟量信号。

    由于系统的结构和功能的差别，以及控制对象的不同要求，各种输出信号一般要经过适当处理，才能按各自的方式送给输出接口单元。

    由于PLC周期扫描机制的限制，对某些快速响应信号和有特殊控制要求的信号，按通常的方法输出则达不到预期目的，必须进行必要的处理之后，才能输出；同时，对时间无特殊要求的信号，有时为了节省周期扫描时间，可以进行分时处理；而对那些要求特殊编码的数字量信号的控制对象，控制系统输出控制信号时，必须经过码制转换处理。

    下面简要介绍一下一般控制信号（即对控制对象没有特殊要求的开关量和数字量信号）的输出问题， 这类控制信号一般是通过PLC周期扫描机制中通常的输入／输出服务操作，经过输出接口送出给被控对象。程序设计中，只需要将控制信号装入与输出地址相对应的输出暂存区中，然后由系统自动完成输出处理。

    1．开关量信号的输出

    一般开关量信号的输出主要是指直接利用输出线圈指令，将要输出的信号送到输出信号暂存区中。图5.11显示了梯形图程序中开关量信号输出常见形式的几种情况。

    (a)输出一个常“1”信号，只要控制系统正常运行，Y430就能输出“1”状态。

    (b)直接将M100的状态传送到输出点Y431上，Y431跟随M100变化。

    (c)是一个置位指令输出形式，当启动信号X400为“1”时，如果停止信号X401为“0”，则输出信号Y432置位，直到停止信号X401为“1”，输出Y432变为“0”。

    (d) M101的状态同时输出给Y433、Y434和Y435，这3个输出点的状态都同时跟随M101的状态变化。

    2．数字量信号的输出

    一般数字量信号的输出与一般开关量信号的输出基本类似，只需要用系统中提供的操作指令，把欲输出的数值送到相应的输出信号暂存区的数据字或字节当中，然后由系统进行操作。数字量信号输出指令一般有：数据传送指令、移位指令和数据运算指令。

    此外，在一些控制系统中，某些控制对象需要的不是二进制形式表示的数，而是其他形式表示的数据，在输出时就要经过一定的处理。例如，一些数码显示单元需要的是BCD码控制字，控制信号输出时，就要使用转换指令将二进制转换成BCD码。

    3．信号指示灯的控制

    信号指示灯在控制系统中是*的，其作用是通过指示灯的不同状态，向操作和维护人员提供控制系统运行状况的某种信息。

    不同种类的指示灯在程序设计上的处理方法也不相同，从程序设计的角度考虑，指示灯一般可分为3类：状态指示灯、闪烁灯和锁定灯。

    ·状态指示灯：作用是直接显示某个信号的实际状态，被显示的信号为“1”，灯就亮，否则灭。这类指示灯在程序设计中一般不用经过特殊处理，按所指示信号的状态，直接输出即可。

    · 闪烁灯：作用是当控制系统处于某种状态时，按一定的频率闪烁发光，给有关人员以某种提示或警告，其频率—般以0.5~ 1.5Hz左右为宜。如果在一个系统中有多个闪烁的指示灯，就要先设计一个公共闪烁因子，所有指示灯的输出都可以利用其信号标志同闪烁因子作

    “与”操作，再输出。闪烁灯控制的梯形图可参阅第3章介绍的闪烁回路的梯形图。

    ·锁定指示灯：一般用来记忆并指示某个信号的状态，只要这个信号出现过一次有效状态，指示灯就常亮，直到人工复位。这种指示灯的处理方法类似于启动、保持和停回路的实现方法。

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