PLC-5第五章控制系统设计.ppt

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1、第五章 控制系统设计 第 1节 PLC的控制系统构成形式与选型 一、 PLC控制系统的设计步骤 PLC控制系统的设计包括控制对象及范围的 确定 、 系统构成形式的确定 、 可编程控制器选 型 、 软件 /硬件设计 、 系统调试及投运等步骤 。 设计步骤 确定控制对象及范围 确定系统构成形式 可编程控制器选型 硬件系统设计 软件系统设计 系统模拟调试 系统现场调试 系统投运 1.单机控制系统 单机控制系统是最常见的系统构成形式 ， 由 一台 PLC控制一个对象 。 受控对象 PLC 上位机 该形式系统构成简单， PLC作为底层控制 器，上位机作为监控机。一般用于控制简单 的受控对象。通常采用中、

2、小型 PLC。 二、 PLC控制系统的构成形式 2.集中控制系统 受控对象 A PLC 上位机 受控对象 B 受控对象 C 该形式系统构成简单，相对成本低。一般用于 各受控对象位置比较集中且相互之间有一定联系 的场合。通常采用中、大型 PLC。 3.分散式控制系统 受控对象 A 上位机 B 受控对象 B 受控对象 C PLC A PLC B PLC C 上位机 A 该形式系统安全性较高，便于维护。多用于 大型生产装置或多条流水线的控制。 4.远程控制系统 该形式系统配有远程控制站，适用于受 控对象远离主控室的场合。 本地对象 上位机 远程对象 远程对象 PLC 远程控制站 远程控制站 本地控制

3、站 5.冗余控制系统 主要用于可靠性要求较高的场合。 本地控制站 上位机 远程控制站 远 程 控 制 远程控制站 本地控制站 I O 控 制 冗 余 控 制 其 它 单 元 主 机 系 统 远 程 控 制 I O 控 制 冗 余 控 制 其 它 单 元 主 机 系 统 1. 功能选择 开关量控制 模拟量控制 数据处理功能 （ 注意浮点数处理功能 ） 特殊 I/O控制 诊断功能 通信功能 其它高级功能 三、 PLC选型 2. 确定 I/O点数 根据 I/O点数的多少选择相应的机型 ， 小型 机 、 中型机 、 大型机等 。 各种输入 /输出点应分别统计 。 一般按 DI、 DO、 AI、 AO、

4、 特殊 I/O点 、 其它点等分别统计 。 在此基础上 ， 还应留有一定的余量 。 3. 各类模块的选择 开关量模块： 输入模块： 注意 交流 /直流信号 、 信号电压等 级 、 外部 /内部供电等 。 输出模块： 注意 交流 /直流负载 、 输出电压等 级 、 负载电流 、 动作频率等 ， 可选择继电器 、 晶体管式或可控硅式输出 。 模拟量模块： A/D模块： 应注意 输入信号类型，如电流信号、 电压信号、信号范围及标度变换等。 D/A模块：应注意的内容同 A/D模块 。 其它模块的选择 通信模块： 注意 接口类型 、 通信速率等 。 功能模块： PID控制模块 、 转速控制模块 、 位置

5、控制模块等 。 4.其它方面的考虑 编程语言：梯形图 、 SFC等 编程软件：灵活 、 方便性及费用 各种工控软件的支持情况：需配上位监控系统 时应重点考虑 。 第 2节 硬件系统设计 一、 硬件设计主要文件 1、 系统硬件配置图 反映系统整体构成及连接关系等 。 2、 系统硬件一览表 系统各硬件名称 、 型号 、 数量等 。 3、 I/O地址分配表 各 I/O点的地址分配 。 4、 I/O硬件接线图 各 I/O模块接线 。 系统配置图示例： 系统组成图 PC_1 综合 实验 装置 1 综合 实验 装置 2 综合 实验 装置 3 综合 实验 装置 4 S7-300 _1 ET-200M_1 S

6、7-300_2 ET-200M_2 ROFIBUS-DP PC_2 PCS7-BOX_2 PCS7-BOX_1 以 太 网 交 换 机 PC_3 PC_4 PC_5 PC_6 Server_1 Server_2 Server_3 Server_4 ES/OS_1 ES/OS_2 ES/OS_3 ES/OS_4 OS_1_1 OS_2_1 OS_3_1 OS_4_1 Client_1 Client_2 Client_3 Client_4 装 置 区 监 控 区 1 2 系统配置图示例： 各站的系统配置图 PC_1（配 CP-5611） PC_3 Server_1 ES/OS_1 OS_1_1 C

7、lient_1 综合实验装置 1 PS 307 CPU 314C -2DP SM 334 以 太 网 交 换 机 DI/DO AI/AO PCS7-BOX_1 PC_4 Server_2 ES/OS_2 OS_2_1 Client_2 综合实验装置 2 PS 307 SM 334 DI/DO AI/AO 1 2 IM- 153 SM 321 SM 322 PROFIBUS-DP DP-ADD:22 DP-ADD:23 DP-ADD:8 DP-ADD:6/7 192.168.1.101 192.168.1.111 192.168.1.102 192.168.1.112 1#装置控制系统硬件一览表

8、： 序号 名称 订货号 槽号 模块号 1 导轨 6ES7 195-1AF30-0XA0 2 电源模块 6ES7 307 1EA00-0AA0 1 A11 3 CPU模块 6ES7 314-6CF00-0AB0 2 A12 4 信号模块 1 6ES7 334-0CE01-0AA0 4 A13 S7-300站（ CPU机架） 1#装置控制系统硬件一览表：续 序号 名称 型号 /订货号 说明 1 计算机 DELL 790 2 DP接口卡 6GK1 561-1AA01 CP5611 ES/OS_1（兼服务器） 序号 名称 型号 /订货号 说明 1 计算机 DELL 790 OS_1_1（客户端） 2#

9、装置控制系统硬件一览表： 序号 名称 型号 /订货号 说明 1 电源模块 6ES7 307-1KA01-0AA0 24V/10A 2 PCS7-BOX 6ES7 650 2KB16-0YX0 24V供电 PCS7-BOX（ ES/OS，兼服务器） PCS7 BOX技术描述： BOX PC 627（主机系统，含 CP5611卡） WINAC SLOT416（ PCI卡，槽装 PLC-CPU416） PCS7 SW SINGLE STATION（ ES/OS软件） 序号 名称 型号 /订货号 说明 1 计算机 DELL 790 OS_2_1（客户端） 2#装置控制系统硬件一览表：续 序号 名称 订

10、货号 槽号 模块号 1 导轨 6ES7 195-1GF30-0XA0 2 总线模块 1 6ES7 195-7HB00-0XA0 3 总线模块 2 6ES7 195-7HA00-0XA0 4 电源模块 6ES7 307 1EA00-0AA0 1 A21 5 IM153模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 2 A22 6 信号模块 1 6ES7 331-7KF02-0AB0 4 A23 7 信号模块 2 6ES7 321-1BH02-0AA0 5 A24 8 信号模块 3 6ES7 332-5HD01-0AB0 6 A25 9 信号模块 4 6ES7 322-1BH01-0AA0 7 A2

11、6 ET200M分布式 I/O系统： 1#装置控制系统 I/O地址分配： 序号 名称 符号 地址 说明 1 模拟输入 0 AI_0 PIW752 PDS变送器 ,15V 2 模拟输入 1 AI_1 PIW754 SIM变送器 ,15V 3 模拟输入 2 AI_2 PIW756 DDZ变 送器 ,15V 4 模拟输入 3 AI_3 PIW758 AS800变送器 ,15V 5 模拟输入 4 AI_E0 PIW256 V1反馈 ,15V 6 模拟输入 5 AI_E1 PIW258 V2反馈 ,15V 7 模拟输出 0 AO_0 PQW752 V1控制 ,420mA 8 模拟输出 1 AO_1 PQ

12、W754 V2控制 ,420mA 1#装置控制系统 I/O地址分配：续 序号 名称 符号 地址 说明 9 数字输入 0 PM1_Q I0.0 泵 1启动按钮 PB1 10 数字输入 1 PM1_T I0.1 泵 1停止按钮 PB2 11 数字输入 2 PM1_F I0.2 泵 1状态反馈 12 数字输入 3 PM2_Q I0.3 泵 2启动按钮 PB3 13 数字输入 4 PM2_T I0.4 泵 2停止按钮 PB4 14 数字输入 5 PM2_F I0.5 泵 2状态反馈 15 数字输出 0 PM1_R Q0.0 泵 1控制 R1 16 数字输出 1 PM1_L Q0.1 泵 1运行指示灯

13、L1 17 数字输出 2 PM2_R Q0.2 泵 2控制 R2 18 数字输出 3 PM2_L Q0.3 泵 2运行指示灯 L2 1#装置 S7-300站 I/O接线图示例： A12模块 A12-X1 AI/AO 1 2 3 4 5 6 7 17 19 20 IX1-2 IX1-1 IX1-22 IX1-3 IX1-4 IX1-20 IX1-21 1 2 3 4 5 6 IX1 A12 -X1 -4 N1 -B1 N1 -B2 N1 -B3 A12 -X1 -5 A12 -X1 -2 A12 -X1 -7 N1 -B4 N2 -B1 N2 -B2 AI AO N1/N2 配电器 1/2，各

14、B1/B2及 B3/B4分 别对应各变送器信号 +/-。 JB1 装置接线箱 1， 14和 15接 V1阀控制 信号 +/-， 16和 17接 V2阀控制信号 +/-。 18 IX1 A12 -X1 -19 JB1 -14 JB1 -16 JB1 -15 A1 2-X1 -20 A12 -X1 -17 JB1 -17 20 21 22 23 24 25 16 至 JB1 1#装置 S7-300站 I/O接线图示例： A12模块 续 1 A12-X2 DI 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 IX1-31 PB1-2 PB2-2 PX1-6 PB3-2 PB4-2 IX1-32 PB1 1

15、 2 A12-X2-2 PX1-1 30 31 32 33 34 35 IX1 PB2 1 2 PX1-2 A12-X2-3 PB3 1 2 A12-X2-5 PX1-3 PB4 1 2 PS1-4 A12-X2-6 PX1 -5 A12 -X2 -4 JB1 -20 JB1 -21 JB1 -22 A12 -X2 -7 至 JB1(装置接线箱 1) PX1-15 JB1-20 泵 1/泵 2状态接点公共端 JB1-21 泵 1状态接点 JB1-22 泵 2状态接点 1#装置 S7-300站 I/O接线图示例： A12模块 续 2 A12-X2 DO 21 22 23 24 25 26 27

16、28 29 40 R2-A1 R1-A1 L1-1 PX1-7 L2-1 30 PX1-16 A12-X2-22 PX1-11 R1 A1 A2 + A12-X2-23 PX1-12 L1 1 2 + A12-X2-24 PX1-13 R2 A1 A2 + A12-X2-25 PX1-14 L2 1 2 + R1/R2 泵 1/泵 2接触器控制继电器 L1/L2 泵 1/泵 2运行指示灯 A12-X2-20 PB4-1 PB3-1 IX-30 A12-X2-1 R1-A2 L1-2 R2-A2 L2-2 PB1-1 PB2-1 A12-X2-21 A12-X2-30 1 2 3 4 5 6 7

17、 L+ 11 12 13 14 15 16 17 M 电源分配 PX1 PX1 1. 运行方式 自动 半自动 手动 2. 停运方式 正常停运 暂停 紧急停运 二、 运行方式与停运方式设计 1. 环境技术条件 温度 、 湿度 、 振动 、 冲击等 。 2. 冗余设计 （ 1） 环境条件方面 使用条件应留有余地 。 （ 2） 控制系统的并列运行 冷备用； 热备用 （ 3） 其它备用系统 如对于主要开关量控制点设置继电器系统 ， 对于主要模拟量控制点设置手动操作系统等 。 三、 可靠性设计 3、 供电系统设计 （ 1） 主要考虑因素 电源电压允许在一定范围内波动； 系统断电时应保证程序及数据安全；

18、对不允许断电的场合应设置后备电源 。 （ 2） 常用供电方案 单路供电： 控制器电源 I/O电源 其它设备电源 总 电 源 220VAC 隔离变压器 采用 UPS备用电源： 控制器电源 I/O电源 其它设备电源 总 电 源 220VAC 隔离变压器 UPS 双路供电： 220VAC A路 B路 AA AB 双 路 切 换 控 制 系 统 4. 抗干扰设计 （ 1） 电源抗干扰设计 使用隔离变压器 ， 使用滤波器 ， PC、 I/O与其 它设备分别供电 。 （ 2） 接地设计 分别接地 共用接地 不允许 采用共通接地 控制器 其它设备 控制器 其它设备 控制器 其它设备 （ 3） 输入 /输出及

19、配线抗干扰设计 输入端有感应电压时的处理方法 控 制 器 控 制 器 Z 直流时加续流二极管 交流时加浪涌吸收器 控 制 器 Z 控制 器 R 输出端有感性负载时的处理方法 加中间继电器转接 加浪涌吸收器 配线抗干扰方法 *交流与直流输入信号电缆尽量分开； *输入与输出信号电缆尽量分开； *信号电缆与动力电缆应分开； *信号电缆应使用屏蔽电缆 ， 并采用屏 蔽层在控制器处单端接地； 主要用于老系统的改造 。 原控制系统大都有继电器线路图或逻辑图等 ， 可在此基础上将其转换为梯形图 。 应注意等效转换以及输入 、 输出信号的处理 问题 。 第 3节 软件设计 一、梯形图转换 继电器控制线路图至梯

20、形图转换实例 R1 BL X R1-2 R2 AL R1-3 R2-3 R2-2 FR PB1 PB2 R2-4 FR 例：一般闪光报警系统 I/O分配： X I0.1 PB1 I0.2 PB2 I0.3 (改为常开按钮） AL Q4.0 BL Q4.1 中间元件： R1 M1.1 R2 M1.2 FR M0.5 （ CPU中设置 MB0为时钟字节， 则 M0.5为秒脉冲位。） 一般闪光报警系统梯形图程序 I/O分配： X I0.1 PB1 I0.2 PB2 I0.3 (改为常开按钮 ） AL Q4.0 BL Q4.1 中间元件： R1 M1.1 R2 M1.2 FR M0.5 I0.1 M1

21、.1 （） M1.1 M1.2 I0.2 M1.2 （） I0.3 M1.2 M0.5 M1.1 M1.1 Q4.0 （） Network 1： Network 2： M1.1 I0.2 M1.2 Q4.1 （） Network 3： Network 4： （ CPU中设置 MB0为时钟字节， 则 M0.5为秒脉冲位。） I/O接线示意图 输入模块 (24VDC型） PB1 1 2 A1-4 PS1-1 X 1 2 A1-3 PS1-1 A1 输入模块 (IB0) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 = M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 X-2 PB1-2 PB2-2 PS1

22、-2 = - + PS1 1 2 A1-20 24VDC A2-10 PB1-1 PB2-1 X-1 A2-1 AL-2 BL-2 PB2 1 2 A1-5 PS1-1 (6ES7 321-1BH02-0AA0） I/O接线示意图 输出模块（ 24VDC晶体管型） A2 输出模块 (QB4) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 AL-1 BL-1 10 10 PS1-2 L+ PS1-1 = M A2-2 PS1-2 AL 1 2 + A2-3 PS1-2 BL 1 2 + （注：使用 24VDC指示灯 及蜂鸣器） (6ES7 322-1BH

23、01-0AA0) SFC设计方法是用于工业顺序控制程序设计 的一种方法 ， 该方法能描述被控系统的工作过 程 ， 其设计规则与步进控制非常相似 。 1. SFC设计基础 SFC的基本元素是流程步 、 有向线段 、 转移 和动作说明 。 这些内容与步进控制基本相同 。 二、顺序功能图（ SFC）设计方法 （ 1） 流程步 流程步也称作工作步 ， 它是控制系统中的一 个稳定状态 。 流程图用矩形框表示 ， 框内用数 字表示该步的编号 ， 编号可以是实际的控制步 号 ， 也可以是 PLC中的工作位编号 。 流程步有两种：初始步和一般步 。 S3 S1 初始步 一般步 （ 2） 转移和有向线段 转移就

24、是从一个步向另外一个步的转换条件， 两步之间用一个有向线段表示可以从一个步转 换到另一个步，代表向下转移方向的箭头可以 忽略。 S2 S3 转移条件 转移条件 转移条件 S2 S3 转移条件 转移条件 转移条件 转移条件 （ 3） 动作说明 动作说明标在工作步旁 常见动作类型 非自锁动作 自锁动作 复位 启动定时 /计数器 启动功能指令 S3 启动定时器 1 D1指示灯亮 电机 M1启动 方框可省略 只保留文字 2. SFC的结构 SFC的结构与步进控制结构基本相同 （ 1） 顺序结构 S1 S2 S3 等待，系统指示灯亮。 M1启动 , M1指示灯亮 , T0定时启动。 M2启动， M2指示

25、灯亮。 按 M1启 动按钮 T0定时到 按 M1停止按钮 （ 2） 选择分支结构 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 B C D E F G H I J A 各步动作略 （ 3） 并行分支结构 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 B C D E F A 各步动作略 （ 4） 循环结构 S1 S2 S3 A B C S4 D 5） 复合结构 由上述各种结构构成。 3. SFC描述问题举例 例：运料小车控制 小车可在 A、 B两地分别起动 。 若在 A地起动 ， 则小车先返回 A地 ， 停车 5s等待装料 ， 然后自 动驶向 B地 。 到达 B地后 ， 停车 2s等待卸料

26、， 然 后再返回 A地 ， 如此往复 。 若从 B地起动 ， 则 先返回 B地 ， 停车 2s等待卸料 ， 然后自动驶向 A 地 ， 停车 5s等待装料 ， 如此往复 。 小车 A地 B地 前进 后退 S1 B地启动 B点行程开关闭合 2S定时到 停止 停止 停止 停止 A地启动 A点行程开关闭合 5S定时到 小车前进 启动 2S定时 小车后退 启动 5S定时 S2 S3 S4 S5 4. SFC转换为梯形图 （ 1)初始 （ 第 1） 工作步的梯形图 该步的启动条件之一是其它工作步均未工作。 第 2步 第 3步 第 n步 第 1步 当初始步的建立需要一定的条件时，还 应将各条件的逻辑组合作为

27、启动条件。 条件 条件 第 2步 第 n步 第 1步 有循环返回第 1步时： 第 2步 第 3步 第 n步 第 1步 返回第 1步条件 （ 2)其它工作步的梯形图 上一步 工作 转移 条件 停止 条件 下一步 工作 本步 自锁 工作步 其他启动条件 3)运料小车控制系统的梯形图程序转换 下一步 工作 SFC图及地址分配： S1 B地启动 B点行程开关闭合 2S定时到 停止 停止 停止 停止 A地启动 A点行程开关闭合 5S定时到 小车前进 启动 2S定时 小车后退 启动 5S定时 S2 S3 S4 S5 I/O分配： I0.0 停止 I0.1 A地启动 I0.2 B地启动 I0.3 A地行程开

28、关 I0.4 B地行程开关 Q0.1 后退 Q0.2 前进 Q0.3 后退指示 Q0.4 前进指示 中间元件分配： A地定时 T1 B地定时 T2 步号 M0.1M0.5 运料小车控制系统梯形图程序 M0.2 I0.0 M0.4 M0.3 （） I0.4 M0.3 T2 （ SD） S5T#2S Network 3： M0.1 I0.0 M0.2 M0.3 T1 M0.2 （） I0.2 M0.5 Network 2： M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.1 （） Network 1： I/O分配： I0.0 停止 I0.1 A地启动 I0.2 B地启动 I0.3 A地行程开关 I0

29、.4 B地行程开关 Q0.1 后退 Q0.2 前进 Q0.3 后退指示 Q0.4 前进指示 中间元件分配： A地定时 T1 B地定时 T2 步号 M0.1M0.5 接上页 : M0.1 I0.0 M0.4 M0.5 T2 I0.1 M0.3 M0.4 （） Network 4： M0.4 I0.0 M0.2 M0.5 （） I0.4 M0.5 T1 （ SD） S5T#5S Network 5： M0.2 Q0.2 （） Q0.4 （） Network 6： M0.4 Q0.1 （） Q0.3 （） Network 7： I/O分配： I0.0 停止 I0.1 A地启动 I0.2 B地启动 I

30、0.3 A地行程开关 I0.4 B地行程开关 Q0.1 后退 Q0.2 前进 Q0.3 后退指示 Q0.4 前进指示 中间元件分配： A地定时 T1 B地定时 T2 步号 M0.1M0.5 I/O接线示意图 输入模块（ 24VDC型） ST1 1 2 A3-5 PS1-1 SBP 1 2 A3-2 PS1-1 A3 输入模块 (IB0) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 = M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 SBP-2 SB1-2 SB2-2 PS1-2 ST1-2 ST2-2 = - + PS1 1 2 A3-20 24VDC A4-20 SBP-1 SB1-1 SB2-

31、1 ST1-1 ST2-1 A4-10 ST2 1 2 A3-6 PS1-1 SB1 1 2 A3-3 PS1-1 SB2 1 2 A3-4 PS1-1 (6ES7 321-1BH02-0AA0) I/O接线示意图 输出模块 ( 继电器型） A4 输出模块 (QB0) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 20 H2-1 K1-1 PS1-2 10 L+ 10 N PS2 1 2 A4-1 220VAC PS1-1 N PS2-1 H1-1 K2-1 K1-2 H1-2 K2-2 H2-2 A4-3 PS2-2 K1 1 2 N A4-4 PS2-2

32、 H1 1 2 N A4-5 PS2-2 K2 1 2 N A4-6 PS2-2 H2 1 2 N (6ES7322-1HH01-0AA0) 三、 SFC设计习题 习题 1：液体混合装置控制 初始状态： 混合器为空， V1、 V2、 V3均关闭，搅拌器不工作。 控制要求： 按启动按钮（ Q）后， V1打开，充液体 A；充至 I位后， V1关闭， V2打开，充液体 B；充 至 H位后， V2关闭，搅拌器启动， 搅拌 6秒；搅拌停止后，开 V3阀打 开，开始排放，排放至 L位后，再 过 2秒，关闭 V3，自动开始下一循 环。 按停止按钮（ T）后，系统不立即停止工作，须待一个 循环结束后再停止工作

33、。 M H I L 液体 A 液体 B V1 V2 V3 液体混合装置控制 SFC图 S1 S2 按启动按钮 S3 到 I位 V1=ON V2=ON S4 到 H位 M=ON；定时 6s S5 6s定时到 V3=ON S6 低于 L位 V3=ON，定时 2s 2s定时 到且未 按过停 止按钮 2s定时 到且按 过停止 按钮 初始状态 液体混合装置控制梯形图程序 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.1 （） Network 1： 初始等待 M0.6 M0.6 T1 M1.0 M1.0 M0.1 M0.3 M0.2 T1 M0.2 （） I0.0 M0.6 Network 2： 充灌液体

34、 A Q4.1 （） I/O分配： I0.0 启动 I0.1 停止 I0.2 H位 I0.3 I位 I0.4 L位 Q4.0 M Q4.1 V1阀 Q4.2 V2阀 Q4.3 V3阀 液位开关为 淹没时闭合。 阀门为 带电时打开。 M0.2 M0.4 M0.3 M0.3 （） I0.3 Network 3： 充灌液体 B Q4.2 （） 接上页 M0.4 M0.6 M0.5 M0.5 （） T0 Network 5： 排放 Network 4： 启动搅拌，并延时 6秒 M0.3 M0.5 M0.4 M0.4 （） I0.2 Q4.0 （） T0 （ SD） S5T#6S I/O分配： I0.0

35、 启动 I0.1 停止 I0.2 H位 I0.3 I位 I0.4 L位 Q4.0 M Q4.1 V1阀 Q4.2 V2阀 Q4.3 V3阀 液位开关为 淹没时闭合。 阀门为 带电时打开。 M0.5 M0.1 M0.6 M0.6 （） Network 6： 低于 L位后延时 2秒 T1 （ SD） S5T#2S I0.4 M0.2 接上页 I/O分配： I0.0 启动 I0.1 停止 I0.2 H位 I0.3 I位 I0.4 L位 Q4.0 M Q4.1 V1阀 Q4.2 V2阀 Q4.3 V3阀 液位开关为 淹没时闭合。 阀门为 带电时打开。 M1.0 I0.0 M1.0 （） I0.1 Ne

36、twork 7： 停止按钮记忆 Network 8： V3控制 M0.6 Q4.3 （） M0.5 习题 2：水槽充灌 设 P1和 P2两台水泵，当液位低于 L1时，启动一 台水泵；当液位低于 L2时，启动两台水泵。同 时要求，单台工作时。 P1、 P2轮流工作。 L2 L1 P1 P2 水槽充灌 SFC图 S1 S2 S3 S4 S6 P1=ON， P2=ON P1=ON， P2=OFF P1=OFF， P2=OFF P1=OFF， P2=OFF P1=OFF， P2=ON P1=ON， P2=ON S5 L2以上 L2以下 L1以下 L1以上 L1以下 L2以下 L2以上 L1以上 习题

37、3：电梯控制 以三层电梯为例 1层 上呼按钮及指示灯 2层 上呼按钮及指示灯 2层 下呼按钮及指示灯 3层 下呼按钮及指示灯 1层平层行程开关 2层平层行程开关 3层 平层行程开关 I/O分配 I0.1 一层平层开关； I0.2 二层平层开关； I0.3 三层平层开关； I0.4 一层向上（ 1U）呼叫； I0.5 二层向上（ 2U）呼叫； I0.6 二层向下（ 2D）呼叫； I0.7 三层向下（ 3D）呼叫； Q0.0 向上； Q0.1 向下； Q0.2 1U指示； Q0.3 2U指示； Q0.4 3U指示； Q0.5 2D指示； 中间环节： S1S7 M10.1M10.7； S8 M11.

38、0； S9M11.1 M1.0 有 1U； M2.0 有 2U； M2.1 有 2D； M3.1 有 3D。 T1 上升时， 2层停定时； T2 上升时， 3层停定时； T3 下降时， 2层停定时； T4 下降时， 1层停定时； 3秒到 &下面有呼叫 （ 2U或 2D或 1U之 1） 2层到 &有 2D呼叫 或到 2层 &无 1U&有 2U 3秒到 &有 1U呼叫 到 2层 &无 2U呼 叫 &有 3D呼叫 S1在 1层 S2上升 上面有呼叫 （ 2U或 2D或 3D之 1） S3停 3秒 2层到 &有 2U呼叫 或到 2层 &无 3D&有 2D S4上升 3秒到 &有 3D呼叫 S5停 3秒

39、 3层到 &有 3D呼叫 S6下降 S8下降 S9停 3秒 1层到 到 2层 &无 2D呼叫 &有 1U 3秒到 3秒到 &上面无呼叫 & 下面有 1U呼叫 3秒到 &下面无 1U呼 叫 &上面有 3D呼叫 SFC图 S7停 3秒 习题 4：自动售货机控制 动作要求： （ 1）可投 1元、 5元、 10元币。 （ 2）果汁每瓶 12元，啤酒每瓶 15元。 （ 3）投币总额大于等于 12元时，果汁指示 灯亮；大于等于 15元时，果汁及啤酒指示灯 均亮。 （ 4）果汁指示灯亮时，按果汁按钮，售出 果汁。 （ 5）啤酒指示灯亮时，按啤酒按钮，售出 啤酒。 （ 6）计算货款余额，并以 1元硬币找零。

40、自动售货机 SFC图 S1 S2 2 S3 S4 输出果汁 计算余额 退款计数 退款计数为零 余额不为零 余额为零 2 S5 S6 输出啤酒 计算余额 退款计数 退款计数为零 余额不为零 余额为零 啤酒按钮 果汁按钮 总金额计算 确认可买饮料 投币计数 自动售货机 SFC图 输出啤酒 计算余额 S1 S2 S3 输出果汁 计算余额 2 S4 S5 退款计数 退款计数为零 余额不为零 啤酒按钮 果汁按钮 总金额计算 确认可买饮料 投币计数 余额为零 1. 直接使用高级语言设计 需解决的关键问题： （ 1）监控计算机与 PLC的通信 利用 PLC生产厂家提供的通信协议来实现。 （ 2）数据的提取

41、主要是文本字符串的处理问题。 （ 3）显示数据与通信数据之间的转换 通常显示数据要求以工程单位显示，而通信 数据是 PLC的内部数据，应在监控计算机上完 成数据的转换。 四、 监控系统设计 2. 使用工控组态软件设计 需解决的关键问题： （ 1）工控组态软件是否支持所使用的 PLC 如支持，则工控组态软件可完成数据传输、 数据的提取、及显示数据与通信数据之间的转 换等，可直接使用最终转换好的数据。 如不支持，则需开发相应的接口软件。 （ 2）是否需使用高级语言功能 如需要，则需解决高级语言与工控组态软件 的数据交换问题。 综合实验 要求： 1、最少设计两套系统（简单、复杂各 一套）。 2、要有

42、设计文件：包括控制要求、 I/O 分配、 SFC图，梯形图程序。 3、鼓励自主设计题目。 4、必须有预习报告。 5、避免雷同。 可供参考的简单题目： 1、水槽充灌，参见习题 2。 2、十字路口交通灯控制，参见习题 5。 3、三种液体混合控制 M L1 液体 A 液体 B V1 V2 V4 液体 C V3 L0 L2 L3 初始状态：混合器空， V1、 V2、 V3 、 V4均 关闭，搅拌器不工作。 控制要求： 按启动按钮后， V1打开，充液体 A；充至 L1 位后， V1关闭， V2打开，充液体 B；充至 L2位 后， V2关闭，搅拌器启动，搅拌 3秒；搅拌停 止后， V3打开，充液体 C；充

43、至 L3位后， V3 关闭，搅拌器再次启动，搅拌 5秒；搅拌停止 后，开 V4阀排放，排放至低于 L0位后，再 2秒， 关闭 V4，自动开始下一循环。 按停止按钮后，系统不立即停止工作，须待 一个循环结束后再停止工作。 实验室计算机中提供了三种液体混合控制仿 真程序，实验时可利用该仿真程序调试个人所 编写的控制程序。 监控界面采用 WinCC设计，可直接使用。 PLCSIM与 WinCC之间使用 PROFIBUS-DP 通信，需将访问接口改为 PROFIBUS。使用时 的基本设置如下： （ 1）在管理器菜单条的“选项（ O）”中，选 择“设置 PG/PC接口”，在打开的窗口中将访 问路径改为

44、PLCSIM（ PROFIBUS）。 （ 2）在启动 PLCSIM时，选择 CPU访问节点为 SIMATIC 300（ 1）站下的 DP:PROFIBUS (1) adr:(2)节点。 三种液体混合控制动态仿真模块由功能块 FB1实现，实验时将个人设计的控制程序写在 OB1内，在程序最后调用 FB1，则 FB1可依据 控制信号模拟液位变化并自动改变液位开关 的状态。 地址分配 液位开关 L0L3 I0.0I0.3； 启动按钮 I0.4；停止按钮 I0.5； 搅拌器 M Q4.0； 阀门 V1V4 Q4.1Q4.4； 停止信号记忆位为 M0.0； MB100字节仿真系统已占用，不能再使 用。 F

45、B1的调用： 监控界面 (WinCC平台开发 ) 4、运料小车三地往返控制 小车在中间 O地。控制系统设有两个启动按钮 （ QA和 QB），且在 O、 A、 B三地设有行程开 关。要求：当按动 QA时，小车按 O A O规 律运行一次；当按动 QB时，小车按 O B O 规律运行一次。各地停车时间为： A地 2秒， B 地 4秒。 A O B 可供参考的复杂题目： 1、三层运货电梯控制，参见习题 3。 2、自动售货机控制，参见习题 4。 3、四地运货小车控制。 控制要求：初始可在 A、 B、 C、 D四地任 意位置，每地设置一呼叫按钮和一位置开关。 假设每次只有一地呼叫，某地呼叫后，小车自 动运行到呼叫地点停止，并等待下一呼叫。 4、四级传送带控制 四条传送带分别由电机 M1M4带动，为防 止所送物料堆积，要求启动时按 M4 M3 M2 M1顺序启动，而停止时按相反顺序停止， 且均间隔 3秒钟。 当某一传送带发生故障时，故障点处及其前 面的传送带立即停止运行，故障点后的传送带 依次间隔 3秒停止运行。 M1 M2 M3 M4