PLC 怎样编程？PLC编程实例

上一讲我们学习了PLC常用编程元件及一些基本指令，这一讲我们学习PLC的编程方法。主要用一些实际的电路来进行转换，在转换的过程中，逐步了解PLC的编程技巧和方法。

先看我们都比较熟悉的照明电路怎样用PLC来实现的。在照明电路里，因为用电器的状态只有两种，通电灯亮，断电灯灭。所以我们使用的控制器件很简单，就用一个开关就可实现这两种状态的转变。

1）在照明电路里，一般常见的就是一个开关控制一盏灯，其原理图见图1所示。

图一

这里要说明一下，控制照明电路的开关和我们电动机控制电路里的按钮开关是有差异的，按钮开关也是控制着两个状态相互转换，但它没有自锁性，就是给它一个外力按下按钮，开关改变状态。以常开触点为例，触点闭合，线路导通，外力一消失，改变后的状态不能保持，又恢复到断开状态，这就是没有自锁性。

我们把这种没有自锁性的开关称为SB类的开关。控制照明电路的开关，不管是单联开关或双联开关，它们都是有自锁性的。也就是说给开关一个外力即拨动一下开关，开关改变状态，比如闭合吧，外力取消，改变后的闭合状态一直保持不变，这就能实现长时间通电。若要改变这时的导通状态就必须再给它一个外力，即再次拨动一下开关，原来的闭合状态才能改变成断开状态即切断了电路。这就是开关的自锁性，我们把这类具有自锁性的开关称为SA类的开关。在PLC外接输入控制开关时，大多数都是用的按钮开关，需要说明的是PLC这两种开关都可以使用。

照明电路一个开关控制一盏灯，PLC编程是怎样的，其梯形图见图2所示。

图二

说明：PLC输入端子I0.0接单联开关，输出端子Q0.0接灯泡。I0.0闭合，此线路导通，Q0.0=1有输出，灯亮。I0.0断开，此线路不通，Q0.0=0没有输出，灯灭。（这里的输入接的是带自锁的单联开关，若是用按钮开关，就不能实现长时间导通了，因为按钮开关不能自锁，又没有其它互锁的条件。按钮开关只是按下线路导通灯亮，手一松开关断开，灯灭。后面的例子没有特别说明所用开关都属SA类的开关。）

2）用两只开关控制一盏灯，要求只有两只开关都接通时，灯才亮。其电路图见图3。

图三

PLC控制：用两只单联开关分别接在I0.0、I0.1的输入端子上，灯接在Q0.0输出端子上，设计的程序见图4所示。

图四

说明：I0.0、I0.1状态均为1即为接通时，Q0.0输出为1，灯亮；当I0.0、I0.1任何一个状态为0即断开时，Q0.0输出为0，灯灭。从分析可以看出，此电路是与逻辑关系。

3）再用两只开关控制一盏灯，要求只要有一只开关闭合，灯就亮；两只开关都断开灯灭。其电路图见图5。

图五

PLC控制：两只单联开关分别接在I0.0、I0.1的输入端子上，灯接在Q0.0输出端子上，设计程序见图6所示。

图六

说明：I0.0、I0.1状态任意一个为1即为接通时，Q0.0输出为1，灯亮；当I0.0、I0.1状态均为0即断开时，Q0.0输出为0，灯灭。从分析可以看出，此电路是或逻辑关系。

4）在照明电路里，还有一种控制电路比较特别，也是用两只开关控制一盏灯，但要求任何一个开关都可以随时控制灯的接通和熄灭，也就是所谓的“二控一电路”。

这个电路的作用是能实现异地控制，就是在甲地和乙地都可以实现灯的点亮和熄灭。其电路图见图7。

图七

这个电路主要应用在楼梯照明当中，也可应用于卧室照明。这种二控一电路应用很广，大家可自己思考还可以用到什么地方。（但楼梯口的路灯使用的不多了，很多地方都有声光控路灯了）。

这种电路的控制原理是用两个双联开关来进行控制的，双联开关里面共有一个动触点，两个静触点。一个动触点可以控制两个静触点的通断。接线时把这两个开关的两个静触点相连，其中一个开关的动触点接电源，另一个开关的动触点就接灯头即可。

这种电路若用PLC来控制的话，编程还是比前面的一些电路稍难一些，根本上还是要注意输入开关选择什么样的开关。本人试了很多方案，用不带自锁按钮开关是不容易实现控制要求的，还是要用带自锁的转换开关。其梯形图见图8。

图八

PLC控制：两只单联开关分别接在I0.0、I0.1的输入端子上，灯接在Q0.0输出端子上。程序说明：在常态下，即I0.0、I0.1都为0，Q0.0输出为0，没有输出灯不亮。先看ab支路，I0.0状态为1即为接通时，其常开触点闭合，与之相串联I0.1是常闭触点，两者都闭合为1，Q0.0输出为1。cb支路，I0.0常开触点闭合而常闭触点就断开，与之相串联的是I0.1的常开触点，两个触点都处于断开状态即此路不通，两条支路是或逻辑关系，故整个电路有输出灯亮。

再看ab支路，若I0.0输入断开，其常开触点断开，而cb支路I0.0常闭触点虽说闭合了，但I0.1常开触点是断开的，这条线路还是不通，两条线路都不通，即Q0.0输出为0，灯灭，说明I0.0这个开关可以自由控制灯亮灯灭。

第二个开关控制过程与第一个开关相同，还是先看ab支路，I0.1端子开关按下，其触点改变状态，I0.1常闭触点断开，前面串联的是I0.0的常开触点，两个触点都处于断开状态，这条支路不通。cb支路，I0.0是常闭触点，I0.1常开触点闭合，两个触点都处于导通状态。Ab、cb两支路为或逻辑关系，故整条电路导通，Q0.0输出为1，灯亮。若I0.1端子开关断开，I0.1没有输入即为0，其触点又回到常态之下，故O0.0输出为0，灯灭。由此说明两个开关都能自由控制灯的点亮与熄灭，达到了控制要求。

用PLC二分频电路也很容易实现多个开关控制一盏灯。（后面讲解）

这一讲只介绍了简单的照明电路的PLC控制编程方法。有一点要注意，照明电路是不需要用PLC来进行控制的，经济上不合算，以照明电路为例是希望对大家的学习有一点启发与帮助。下一讲重点介绍电动机控制电路的PLC编程方法。谢谢！

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可编程控制器的分类

按组成结构：整体式、模块式和紧凑式

按I/O点数：大 (>1024)、中 (256～1024) 、小型 (<256点)

按功能：低、中、高档.

PLC硬件系统：输入部分；运算控制部分（CPU）；运算控制部分（CPU）

可编程控制器的一个机器扫描周期是指用户程序运行一次所经过的时间。它分为执行CPU自诊断、处理通讯请求、读输入(输入采样)、执行程序、写输出(输出刷新)等五个阶段。

S7-200 CPU有两种工作方式:

STOP(停止)。 CPU在停止工作方式时不执行程序，此时可以向CPU装载程序或进行系统设置。

RUN(运行)。 CPU在RUN工作方式下运行用户程序。

在程序编辑、上/下载等处理过程中，必须把CPU置于STOP方式。

改变工作方式的方法:

使用PLC上的方式开关来改变工作方式。

使用STEP7-Micro/WIN32编程软件设置工作方式。

在程序中插入一个STOP指令，CPU可由RUN方式进入STOP工作方式。

使用工作方式开关改变工作状态。

用位于CPU模块的出/入口下面的工作方式开关选择CPU工作方式。工作方式开关有三个挡位:STOP TERM(Terminal)、RUN。

提供参与操作的数据地址的方法，称为寻址方式。

S7-200数据的寻址方式有立即数寻址、直接寻址和间接寻址三大类；有位、字节、字和双字四种寻址格式。用立即数寻址的数据在指令中以常数形式出现。

输入继电器线圈只能由外部信号驱动，不能用程序指令驱动。

输出继电器用来将PLC的输出信号传递给负载，只能用程序指令驱动。

数据存储区及元件功能

（1）输入/输出映像寄存器

（2）变量存储器(V)

（3）内部标志位(M)存储区

（4）顺序控制继电器(S)存储区

（5）特殊标志位(SM)存储器

（6）局部存储器(L)

（7）定时器

（8）计数器

（9）模拟量输入/输出映像寄存器(AI/AQ)

（10）累加器(AC)

（11）高速计数器(HC)

定时器的主要参数有定时器预置值，当前计时值和状态位。

计数器有一个16位的当前值寄存器和一位状态位。当前值寄存器用以累计脉冲个数,其设定值(预置值)在程序中被赋予；当计数器当前值大于或等于预置值时，状态位置1。

S7-200 CPU提供有三种类型的计数器:

增计数，

减计数，

增/减计数。

S7-200系列PLC支持SIMATIC和IEC1131-3两种基本类型的指令集，编程时可任意选择。

SIMATIC指令集是西门子公司PLC专用的指令集，具有专用性强、执行速度快等优点，可提供LAD，STL，FBD等多种编程语言。

IEC1131-3指令集是按国际电工委员会(IEC)PLC编程标准提供的指令系统。该编程语言适用于不同厂家的PLC产品，有LAD和FBD两种编辑器。

LAD图形指令有三个基本形式：触点、线圈和指令盒。

实例编程：

例1

图1.1为三相异步电动机正反转运行电路。起动时，合上QS，引入三相电源。按下正转控制按钮SB2，KMl线圈得电，其常开触点闭合，电动机正转并实现自锁。

图1.1

当电动机需要反转时，按下反转控制按钮SB3，KMl线圈断电，KM2线圈得电，KM2的常开触点闭合，电动机反转并实现自锁，按钮SBl为总停止按钮。

任务要求用PLC来实现上图所示的三相异步电动机的正反转运行电路

（1）I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I／0地址分配如下：

I0.0：停止按钮SB1

I0.1：正转起动按钮SB2

I0.2：反转起动按钮SB3

Q0.0：正转运行用交流接触器KM1

Q0.1：反转运行用交流接触器KM2

PLC的外部硬件接线图

1）方案一：直接用“起一保一停”基本电路实现。

2）方案二：利用“置位/复位”基本电路实现。

3）方案三：利用栈操作指令实现梯形图及指令表。

例2

图2.1为两台电动机顺序起动逆序停止的控制电路图。按下起动按钮SB2，第一台电动机M1开始运行，5s之后第二台电动机M2开始运行；按下停止按钮SB3，第二台电动机M2停止运行，10s之后第一台电动机Ml停止运行；SBl为紧急停止按钮，当出现故障时，只要按下SBl，两台电动机均立即停止运行。

图2.1

任务要求用PLC来实现上图所示的两台电动机顺序起动逆序停止的控制电路，其控制时序图如下图所示。

I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要3个输入点，2个输出点，其I/0地址分配如下：

I0.0：紧急停止按钮SB1

I0.1：起动按钮SB2

I0.2：停止按钮SB3

Q0.0：电动机M1运行用交流接触器KM1

Q0.1：电动机M2运行用交流接触器KM2

根据I／0地址分配及控制时序图可知，当起动按钮SB2被按下时，输入继电器I0.1接通，输出继电器Q0.0置1，交流接触器KMl线圈得电并自保，这时第一台电动机M1运行，5s之后输出继电器Q0.1置1，第二台电动机M2。

开始运行；当按下停止按钮SB3时，输入继电器I0.2接通，输出继电器Q0.1置0，第二台电动机M2停止运行，10s之后输出继电器Q0.0置0，第一台电机停止运行。梯形图及语句表如图所示。

例3

图3.1为三相异步电动机Y-△减压起动的原理图。KMl为电源接触器。KM2为△联结接触器，KM3为Y联结接触器，KT为起动时间继电器。其工作原理是：起动时合上电源开关QS，按起动按钮SB2，则KMl、KM3和KT同时吸合并自锁，这时电动机接成Y联结起动。

图3.1

任务要求用PLC来实现图Y-△减压起动的控制电路，其控制时序图如图所示。利用PLC基本指令中的串、并联及输出指令可实现上述控制要求。

例4

如图4.1是一个库门自动控制示意图。当有汽车接近库门时，超声波开关动作（超声波开关为0N），库门打开，直到上限位开关动作，汽车通过库门，红外线光电开关动作(汽车遮断了光束，光电开关为0N)，汽车完全进入库门后，库门开始关门，直到下限位开关动作，完成一个自动控制过程。

图4.1

如图4-1所示，设小车在初始位置时停在右边，限位开关SQ2处于“0N”状态。按下起动按钮SB0后，小车向左运动，碰到限位开关SQl时，变为右行；返回限位开关SQ2处变为左行，碰到限位开关SQ0时，变为右行，返回起始位置后停止运动。

任务要求用PLC控制小车往复运动，用单序列的顺序功能图编程。

图4-1

（1）I/O(输入/输出)地址分配

由上述控制要求可确定PLC需要4个输入点，2个输出点，其I/O地址分配如下：

I0.0：限位开天SQ0

I0.1：限位开关SQl

I0.2：限位开关SQ2

I0.3：起动按钮SB0

QO.0：接触器KMl小车左行

QO.1：接触器KM2小车右行

小车往复运动的顺序功能图

小车往复运动的控制梯形图

例5

城市隧道要求24小时不间断照明，有时考虑到要节约用电和延长灯的使用寿命，需要分时控制，同时又要有足够的照明，如隧道中有A、B、C三组灯，每天早7点到晚7点，第1组灯亮，晚7点到晚10点3组灯都亮(车多)，晚10点至第二天早7点第2、3组灯亮，要求用一个开关控制三组灯的亮和灭。

（1）I/O(输入/输出)地址分配

I0.0： 控制开关

QO.1、QO.2、QO.3： 三组灯

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