PLC 原理与应用

1. PLC原理与应用 电气学院 自动化 杨霞 2007年2月

2. PLC原理与应用 第11讲 • 讲解内容： • 6 顺序逻辑控制的PLC程序设计 • 6.4 用步控指令实现顺序逻辑控制（实例讲解） • 学习说明 ： • 本讲是学习PLC程序设计知识。重点掌握： • 用步控指令实现顺序逻辑控制 • SET S××.△△ 和OUT S××.△△指令实现顺序逻辑控制 ：输入输出信号表的编制、确定系统状态、状态转换表的编制、写出输出逻辑表达式(输出方程)、辅助控制设计（定时器、计数器等）、由输出方程、辅助控制设计编写PLC的梯形图程序和语句程序、外部I/O连接图的绘制。

3. 6 顺序逻辑控制的PLC程序设计6.4用步控指令实现顺序逻辑控制 • 状态的表示：顺序逻辑控制中各状态是按事先规定的顺序转换的，每段时间只有一个状态出现，在每一状态下都要完成一定的工作，每一状态都要保持一定的时间。 • 顺序控制中状态的特点：是相互区分，顺序转换，互锁自锁。 • 注意1：以与、或、非基本逻辑关系指令来实现顺序控制时，是用状态变量不同的组合来区分系统的不同状态，并精心地处理各状态变量的导通切换、关断切换和自保措施来实现各状态的自锁互锁，顺序转换的。 • 注意2：本节我们不从状态变量出发而是直接从状态出发来实现顺序逻辑控制，工具就是步进控制指令。

4. 6.4.1 使用SET S××.△△指令 • S××.△△步进控制继电器：集顺序、自锁、互锁于一身的指令。 • 使用SET S××.△△指令进行顺序控制:必须从01步开始，序号要依次排列表示系统中顺序切换的各状态。 • 00步的作用：可以关断在同组中出现的任一步号的S继电器。为顺序逻辑控制正常地结束和循环提供了条件。 • 注意：同一组内S继电器导通的顺序只与序号的次序有关，与各S继电器在梯形图中或语句程序中出现的前后次序无关。 • 用步控指令设计PLC程序实现顺序逻辑的步骤： • 1．首先编写正确的PLC的输入输出信号表。 • 2．正确区分被控制系统的状态。用S继电器表示这些状态。 • 3．准确无误地确定各状态的启动信号，列出状态转换表。 • 4．写出执行元器件的输出逻辑表达式，一般应是S步控继电器的或式。 • 5．需要辅助逻辑控制时，进行相应的设计。

5. 补充例题： • 电动机的起、保、停控制。按启动按钮SBl电动机起动，转3s停5s，转7s停9s，转11s停止；按急停机按钮SB2电动机停止；过载时热继电器FR动作电动机停止。按上述工作要求： • (1)设计绘出电机控制主回路； • (2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线； • (3)绘制状态转换表和输出方程。 • (4)画出梯形图和语句程序。

6. 解：1．电机控制主回路

7. 2．I/O点分配及PLC控制接线 启动按钮 SBl P001 急停按钮 SB2 P002 热继电器 FR P003 电机控制接触器 KMl P020

8. 3.绘制状态转换表和输出方程 状态m=6 状态转换表：

9. 输出方程：KM1=S00.01+S00.03+S00.05 • 辅助逻辑电路设计： • 定时器T：TON T001 030 • TON T002 050 • TON T003 070 • TON T004 090 • TON T005 110 • S1启动ST1=S00.01 • S2启动ST2=S00.02 • S3启动ST3=S00.03 • S4启动ST2=S00.04 • S5启动ST3=S00.05

10. 4．绘制梯形图及编制语句程序(略)

11. 【例6-4-1】十字路口交通信号灯控制设计控制要求同【例6-3-2】，不考虑手动控制【例6-4-1】十字路口交通信号灯控制设计控制要求同【例6-3-2】，不考虑手动控制 • 控制要求： • 1．红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，绿灯亮到红灯亮之间，黄灯亮5s时间，作为换路通行的缓冲。 • 2．通行规则 • ①支道无车时，允许主干道通行； • ②主干道无车，支道有车时，允许支道通行； • ③主干道、支道均有车时，两路口交替通行，主干道每次放行30s，支道每次放行20s。 • ④必要时，可以手动控制信号灯，决定哪一干道通行，或全都不通行。 • 3．整个线路有总的开启按钮和停止按钮。

12. 一、首先编写输入输出信号表基本同【例6-3-2】一、首先编写输入输出信号表基本同【例6-3-2】 • 控制信号灯的输入信号有： • ① 主干道是否有车信号W； • ② 支道是否有车信号Z； • ③ 30s计时时间到信号L； • ④ 20s计时时间到信号H； 　　　 • ⑤ 5s计时时间到信号E。 • 表示主、支干道是否有车信号的W、Z是由监测主、支干道的传感器传来，有车为0，无车为1，它们是电平式外部信号。 • 辅助逻辑控制，它的输出信号是L、H、E，是内部输出信号。它的输入信号分别是30s、20s、5s定时器的启动信号，设为SL、SH、SE。 • 主逻辑控制的输出是控制红、绿、黄灯的信号，分别设为R、G、Y、r、g、y。

16. 二、确定系统状态，有4种状态。 • S1 主道通行，支道禁止； 用S00.01表示 • S2 主道停止，支道禁止（主黄灯）； 用S00.02表示 • S3 支道通行，主道禁止； 用S00.03表示 • S4 支道停止，主道禁止（支黄灯）； 用S00.04表示 • 三、确定各状态的启动切换信号，列出状态转换表。 • 由于这4个状态是处于循环中，必须使用S00.00，关掉S00.04，才能从S00.01重新开始： • 方法1： 可以把S00.00对应一个瞬间过度状态。 • 方法2： 也可以用S00.00代替S00.04，作一个实际状态使用。 • 注意：如果S00.00作状态使用，其输入条件中，必须以前一步S继电器为约束条件。各状态启动切换信号也同【例6-3-2】。状态转换表如下。

19. 四、写出输出逻辑表达式(输出方程)。 • 表一 表二 • R= S00.03十S00.00 • r= S00.01十S00.02 • G= S00.01 • g= S00.03 • Y= S00.02 • y= S00.00 • 五、辅助控制设计。根据【例6-3-2】中的分析， • 30s定时器的启动信号SL= • 20s定时器的启动信号SH= • 5s定时器的启动信号SE= S2+S4 R= S00.03十S00.04 r= S00.01十S00.02 G= S00.01 g= S00.03 Y= S00.02 y= S00.04

20. 六、根据状态转换表和输出方程做出PLC梯形图。见程序6-4-1和程序6-4-2。六、根据状态转换表和输出方程做出PLC梯形图。见程序6-4-1和程序6-4-2。 注意： 由于把S00.00作为一个状态使用，就不能再用它作为该组S继电器的关断信号。我们用SB1和SB2做启动和关断命令构成启保停控制线路控制M000，再把M000设为主控触点（开关），就可以方便地实现总启动和总关断。

21. 表一

22. 程序6-4-2

23. 表二

24. 程序6-4-1

25. 七、画出外部I/O连接图

26. 【例6-4-2】 • 一个滑台的行程上有4个行程开关SA、SB、SC、SD，分别置于A、B、C、D四个位置。控制滑台的还有一个启动按钮QB1和一个停止按钮QB2。见图6-4-1。控制要求如下： • 1．按启动按钮QB1，滑台向右运动，到D处停留10s； • 2． 10s 到，滑台向左运动，到B处停留8s； • 3． 8s 到，滑台向右运动，到C处停留6s； • 4． 6s 到，滑台向左运动，到A处停止运动。 • 5．停止按钮QB2按后，滑台可停留在行程上的任何位置。 • 设计PLC控制滑台运行的程序。

27. 解：使用S××.△△步进控制指令来完成这一PLC程序的设计1．建立输入输出信号表解：使用S××.△△步进控制指令来完成这一PLC程序的设计1．建立输入输出信号表

30. 2．确定系统状态 • 对本系统控制要求进行分析，有8个状态。 • S1 向D运动（向右运动） 用S00.01表示 • S2 D处停留10s 用S00.02表示 • S3 10s 到向B运动（向左运动） 用S00.03表示 • S4 B处停留8s 用S00.04表示 • S5 8s到向C运动（向右运动） 用S00.05表示 • S6 C处停留6s 用S00.06表示 • S7 6s到向A运动（向左运动） 用S00.07表示 • S8 A处停止 用S00.00表示

31. 3．确定各状态的切换信号，作出状态转换表

32. 4．写出输出方程 • KM1= S00.01+ S00.05 • KM2= S00.03+ S00.07 • 5．辅助逻辑控制设计 • 10s定时器的启动信号STD= S00.02 • 8s定时器的启动信号STB= S00.04 • 6s定时器的启动信号STC= S00.06 • 输出信号分别是T001、T002、T003，使用TON定时器。 • 6．编写PLC梯形图程序 • 见程序6-4-3，语句程序略。

34. 七、绘制I/O接口接线图

35. 总结： • 通过以上的两例，我们可以看出编写顺序逻辑控制的程序，用步控指令S××.△△与用状态变量表法的不同主要有两点： • 一点是：状态的表示方法不同，后者是用状态变量的组合来表示状态，n个状态变量的n个取值组合对应一个状态；前者是用同一组内的步控继电器来表示状态，一个S继电器对应一个状态。 • 另一点是：后者在研究状态变量时要充分考虑到自锁和互锁的问题，而前者根本不需考虑这两个问题，因为指令本身就使S继电器自锁和互锁。 • 除了这两点不同外，对一个待控制系统的分析，输入输出信号的确定，状态的区分确定是两种方法都必须要做的工作。

36. 6.4.2 使用OUT S××.△△指令 • OUT S××.△△指令使同一组的S继电器自锁互锁，但没有顺序导通的功能。 • 若使用OUT S××.△△指令实现顺序逻辑控制，需要采用某种措施。 • 这措施就是：使代表前一个状态的S继电器的常开触点作为后一个状态S继电器的导通切换命令的约束条件。 • 这样才能保证作为一组顺序切换的状态，在程序运行时不会乱序。

37. 【例6-4-3】传输带可逆运行控制。 • 控制要求： • 1．运行可以手动控制也可以自动进行，用两个开关X1、X2来区分。自动运行用绿色灯显示，手动运行用蓝色灯显示。 • 2．手动控制时：按钮SB1使传输带前进，按钮SB2使传输带后退。 • 3．自动控制时：按钮SB0使运行开始，以后按程序设定的时间和方向运行，运行模式有3种，分用三个开关X3、X4、X5来区分。

38. 模式设定： 模式一（X3） 模式二（X4） 模式三（X5） 模式一（X3） 模式二（X4） 模式三（X5） 图中→前进时间，←后退时间， 暂停时间

39. 一、程序总体结构设计 • (1)手动部分是点动控制，可直接控制输出，所以把点动控制逻辑式和自动控制输出方程通过或操作联系在一起，就实现既可以手动控制又可以自动控制运行了。 • (2) 自动控制运行时一共有三个模式，三个模式若编写三段顺序程序用跳转指令来分开执行，三段程序内容重复之处多且总程序加长。由于三个模式定时结构和运行方向相同，只是定时时间不同，所以定时器指令的设定值采用应用指令D寄存器，顺序控制程序只用一段，三个模式的不同由D寄存器的内容不同来区分。

40. 二、输入输出信号表编制（见表6-4-7至表6-4-12）二、输入输出信号表编制（见表6-4-7至表6-4-12）

46. 三、确定自动控制时系统状态 • S1 前进一 用S20.01表示 • S2 暂停一 用S20.02表示 • S3 后退一 用S20.03表示 • S4 暂停二 用S20.04表示 • S5 前进二 用S20.05表示 • S6 暂停三 用S20.06表示 • S7 后退二 用S20.07表示 • S8 停止 用S20.00表示

47. 四、确定自动控制时各状态的启动切换信号，作出状态转换表四、确定自动控制时各状态的启动切换信号，作出状态转换表

48. 五、自动辅助控制设计 • 前进时间定时器的启动信号是S1 + S5； • 后退时间定时器的启动信号是S3+ S7； • 暂停时间定时器的启动信号是S2+ S4+ S6 。 • 定时器的类型是TON定时器。 • TON T001 D0000 • TON T002 D0002 • TON T003 D0004 • 同时，按模式不同的要求，使用应用指令DMOVP指令向D寄存器传送相应的数据。

49. 六、写出输出方程 • 自动与手动一起考虑 • L1=X1·（SB1+SB2） • L2= • KM1= • KM2=