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PLC控制中梯形图程序的编程方法和技巧

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标签: 实现PLC梯形图

此文章介绍PLC梯形图实现原理及方法,文章中介绍一些常用典型图形处理方法。

     经验交流 Technical Communications 《自动化技术与应用》2008 年第 27 卷第 7 期 PLC 控制中梯形图程序的编程方法和技巧 肖丽仙 ( 楚雄应用技术学院, 云南  楚雄  675000 ) 摘  要:随着可编程控制器在工业自动化领域的广泛应用,让电气技术人员和工科学生熟练掌握可编程控制器的编程方法和技巧是非 常必要的。本文以 SIEMENS 公司的 S7-200 PLC 为例,介绍了 PLC 梯形图编程法则及技巧,并通过分拣机控制程序实例,证 明了熟练掌握 PLC 梯形图编程法则及技巧,对较快掌握 PLC 梯形图程序设计方法有较好的指导和借鉴作用。 关键词: P L C ; 梯形图; 编程方法 中图分类号:TP332.3    文献标识码:B    文章编号:1003-7241(2008)07-0129-04 Programming Method of the Ladder Chart Program of PLC XIAO Li-xian ( Chuxiong Application and Technology College,Chuxiong 675000,China ) Abstract: This paper introduces the programming method of the ladder chart program of S7-200 PLC of SIEMENS company,.The programming for a sorting machine is illustrated as an example. Key words: programmable logic controller (PLC ); ladder chart; method of programming 1  引言 可编程控制器(简称 PLC)是一种新型的工业控制装置,它 特有的高可靠性、使用寿命长、搞干扰能力强等特征,适合在多 种工业控制环境中使用[1]。传统的由继电器-接触器控制的生产 工艺过程,由于存在接线复杂、可靠性低、功耗高、灵活性差等 缺点,已逐步被可编程控制器所取代。目前,可编程控制器已成为 工业自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。掌握可编程控制 器原理,具备熟练的编程技能,已成为现代工业对电气技术人员和 工科学生的基本要求。为此,学习和掌握一些PLC 的编程方法和 技巧,是较好掌握 PLC 程序设计的关键所在。 可编程控制器中有多种程序设计语言, 它们是梯形图 (LAD)、语句表、顺序功能流程图、功能块图等。其中,梯形图 程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻 辑控制系统的描述,具有直观性,容易被编程人员和维护人员接受 掌握,所有 PLC 厂商均支持梯形语言编程。本文中对几种常用的 典型 PLC 控制程序的梯形图编程方法进行了总结、归纳,阐述了 各种典型程序的主要特征及运用范围,意在使PLC学习者能较快 掌握其程序设计方法,在短时间内设计出满足控制要求的高质量 的应用程序。 2  梯形图编程注意事项及编程技巧 2.1  梯形图语言中的语法规定 梯形图语言编程时有一些具体的语法规定,编程过程中应遵 循这些语法规定,才能保证所编程序的正确运行。[2] (1)程序应按自上而下,从左至右的顺序编写。 (2)同一操作数的输出线圈在一个程序中不能使用两次,不 同操作数的输出线圈可以并行输出。 (3)线圈不能直接与左母线相连。如果需要,可以通过特殊 内部标志位存储器 SM0.0(该位始终为 1)来连接。 (4)适当安排编程顺序,以减少程序的步数。 1)串联多的支路应尽量放在上部,如图 1 所示。 收稿日期:2008-02-27 图1  串联多的电路应刚在上面 Techniques of Automation & Applications | 129 《自 动 化 技 术 与 应 用 》2 0 0 8 年 第 2 7 卷 第 7 期      经验交流 Technical Communications 2)并联多的支路应靠近左母线,如图 2 所示 (3)尽量减少 PLC 的输入信号和输出信号 可编程控制器的价格与 I/O 点数有关,因此减少 I/O 点数是 降低硬件费用的主要措施[2]。如果几个输入器件触点的串并联电 路总是作为一个整体出现,可以将他们作为可编程控制器的一个 输入信号,只占可编程控制器的一个输入点。 图2  并联多的电路应靠近左侧母线 3)触点不能放在线圈的右边。 2.2  编程技巧 (1)复杂电路的编程 对复杂的电路,用 ALD、OLD 等指令难以编程,可重复使用 一些触点画出其等效电路,然后再进行编程,如图3所示。 3  几种常用典型控制电路的编程 3.1  基本逻辑指令编程 (1)启动、保持、停止电路 启动、保持、停止电路是 PLC 控制系统中最常用的控制电 路,梯形图如5所示。常开触点I0.0为启动操作按钮,常闭触点I0. 1 为停止操作按钮,线圈 Q0.0 的常开触点实现了“自锁”即“自 保持”功能。 图3  复杂电路编程技巧 (2)设置中间单元[3] 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的位,如图4 所示,这类似于继电器电路中的中间继电器。 图 5  启动、保持、停止电路 (2)互锁电路 在某些控制电路中, 不同设备间的动作或同一设备 的不同状态之间是互相排斥的, 用 P L C 来实现这些设备 的控制,宜采用互锁电路实现[2],电路如图 6 所示。图中 网络段 1 的常闭触点 M 0 . 1 和网络段 2 的常闭触点 M 0 . 0 实现了信号的互锁,此类控制程序在电机的正、反转电 路, 抢答器程序设计等控制系统中都有较广泛应用。 图4  设置中间单元 130 | Techniques of Automation & Applications 图6  互锁电路 3.2  定时器指令编程 定时器在PLC控制系统中有着非常广泛的应用,在涉及到时 间的控制过程中,都必须使用到定时器指令。因此,熟练掌握定时 器指令的基本使用方法,有利于此类控制程序的正确编写。      经验交流 Technical Communications 《自动化技术与应用》2008 年第 27 卷第 7 期 (1)闪烁电路 闪烁电路为定时器的一个典型运用[3],如图7所示,电路中采 用通电延时定时器 T37、T38 配合工作,使 Q0.0 呈亮 3 秒,熄 2 秒 的闪烁效果。 图7  闪烁电路 (2)延时接通和断开电路 电路如图 8 所示,用 I0.0 控制 Q0.1,I0.0 的常开触 点接通后,T37 开始定时,5s 后 T37  的常开触点接通,使 Q0.1 变为 ON,I0.0 为 ON 时其常闭触点断开, 使 T38 复 位。I0.0 变为 OFF 后 T38  开始定时,3S 后 T38 的常闭 触点断开, 使 Q 0 . 1 变为 O F F , T 3 8 亦被复位。 功能流程概念。首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化 分为若干步,并指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象, 如图9所示。根据功能流程图,以步为核心,从起始步开始一步一 步地设计下去,直至完成。 采用顺序功能流程图的描述,控制系统被分为若干个子系统, 从功能入手,使系统的操作具有明确的含义,便于设计人员和操作 人员设计思想的沟通,便于程序的分工设计和检查调试[2]。顺序功 能流程图的主要元素是步、转移、转移条件和动作。顺序功能流 程图程序设计的特点是: (1)以功能为主线,条理清楚,便于对程序操作的理解和沟通。 (2)对大型的程序,可分工设计,采用较为灵活的程序结构, 可节省程序设计时间和调试时间。 (3)常用于系统的规模校大,程序关系较复杂的场合。 (4)只有在活动步的命令和操作被执行,才对活动步后的转 换进行扫描,因此,整个程序的扫描时间要大大缩短。 4  正次品分拣机编程实例 企业车间产品在进入市场前必须分拣出不合格产品,分拣过 程可通过 PLC 编程控制实现。 4.1  控制要求 (1)用起动按钮 SB1 和停止按钮 SB2 控制电动机 M 运行和 停止。电动机运行时,待检测产品在皮带上运行。 (2)产品(包括正、次品)在皮带上运行时,S1(检测器)检 测到的次品,经过5s传送,到达次品剔除位置时,起动电磁铁Y驱 动剔除装置,剔除次品(电磁铁通电1s),检测器S2检测到的次品, 经过 3s 传送,起动Y,剔除次品;正品继续向前输送。正次品分拣 操作流程如图 10 所示。 图 8  延时接通、断开电路 3.3  步进顺序控制指令编程 图9  顺序功能流程图 梯形图程序的设计思想也和其他高级语言一样应首先用流 程图来描述程序的设计思想,再用指令编写出符合程序设计思想 的程序[4]。梯形图程序常用的一种程序流程图叫程序的功能流程 图,采用步进指令可将功能流程图转化为梯形图程序,使用功能流 程图可以描述程序的顺序执行、循环、条件分支、程序的合并等 图10  正次品分拣操作流程图 4.2  I/O分配 输入 SB1  I0.0  M 启动按钮 SB2  I0.1   M 停止按钮 S1   I0.2   检测站1, (下转第 82 页) Techniques of Automation & Applications | 131 《自 动 化 技 术 与 应 用 》2 0 0 8 年 第 2 7 卷 第 7 期   通信与信息处理 Communication and Information Processing 4  结束语 本文设计并实现了直接式轮胎压力监测系统发射模块。基 于SP12传感器的发射模块集成度高,性能稳定,能同时监测轮胎 气压、温度及供电电压三个关键参数,当轮胎出现漏气、过压及 温度升高等异常情况时,能进行实时报警,保证汽车行驶安全。 参考文献: [ 1 ]   姜立标, 王京春等, 高级轿车轮胎气压监视系统[ J ] , 齐齐 哈尔大学学报, 2 0 0 3 ( 1 2 ) : 3 5 - 3 7 [ 2 ]   陈诚, 薛念文等, 基于嵌入式原理的轮胎气压监视系统设 计[ J ] , 拖拉机与农用运输车, 2 0 0 7 ( 4 ) : 5 4 - 5 6 [ 3 ]   王春芳, 秦会斌等, 汽车轮胎压力监测系统发射模块的设 计, 杭州电子科技大学学报[ J ] , 2 0 0 6 ( 1 0 ) : 1 1 6 - 1 1 9 [ 4 ]   李珊, 基于 S P 1 2 的汽车轮胎状态监测系统设计, 电子元 器件应用[J],2007(8):34-36 图 4  Timer1 中断处理子程序 (上接第131页) S2   I0.3   检测站2 输出 M   Q0.0   电动机(传送带驱动) Y   Q0.1   次品剔除 4.3  控制程序 作者简介: 温瑞(1 9 7 7 - ), 女, 讲师, 主要从事机电教学方面 研究。 编程序逻辑性强,层次清楚,对于初学者较易理解和掌握。 此例可以看出,熟练掌握一些典型控制电路的编程方法,把它 们灵活运用于具体的控制程序中,能较快编写出符合要求的高质 量的 PLC 控制程序,有举一反三的功效。 5  结束语 熟悉可编程控制器梯形图编程规则,掌握常用指令的使用及 几种重要典型控制程序的设计方法,对迅速掌握PLC各类复杂控 制程序的设计有极大的促进作用。虽然本文是以西门子 S7-200 PLC 的程序设计为例介绍,但文中所提到编程原则、技巧及几种 典型电路的设计思想对其他类型PLC控制程序的编写同样适用。 图11  正次品分拣操作参考程序 正次品分拣机控制是一个简单的 PLC 控制编程实例,I/O 点 数少,控制逻辑简单。下面的控制程序采用经验设计法,根据控制 要求,采用前面提到的几种典型控制电路程,如启、保、停电路, 互锁电路,脉冲发生电路等组合而成如图11所示的控制程序。所 82 | Techniques of Automation & Applications 参考文献: [ 1 ]   孙平. 可编程控制器原理及应用[ M ] . 北京: 高等教育出版 社,2003 [ 2 ]   田淑珍. 可编程控制器原理及应用[ M ] . 北京: 机械工业出 版社, 2 0 0 5 [ 3 ]   鲁远栋. P L C 机电控制系统应用设计技术[ M ] . 北京: 电子 工业出版社, 2 0 0 6 [ 4 ]   柴瑞娟. 西门子 P L C 编程技术及工程应用[ M ] . 北京: 机械 工业出版社, 2 0 0 7 作者简介: 肖丽仙( 1 9 7 1 - )女, 讲师, 硕士研究生, 主要从事电 子技术、单片机和 P L C 方面的教学及研究工作。
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