《電氣控制與PLC》第三章

基本邏輯指令

－－基本邏輯指令的應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)通過本章的學(xué)習(xí)，要認(rèn)識(shí)并學(xué)會(huì)使用PLC的基本邏輯指令應(yīng)用；熟練使用S7-PLCSIMV13仿真軟件進(jìn)行調(diào)試；熟練掌握PLC編程的“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)”編程方法以及梯形圖編程的基本規(guī)則。本章內(nèi)容是分析和設(shè)計(jì)PLC程序在實(shí)際應(yīng)用中的基礎(chǔ)。3.4.1

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在PLC發(fā)展的初期,沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)梯形圖,即在一些典型電路的基礎(chǔ)上,根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求,不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖,不斷地增加中間編程元件和輔助觸點(diǎn),最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性和隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的,設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系,所以有人把這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,它可以用于較簡單的梯形圖(如手動(dòng)程序)的設(shè)計(jì)。1、經(jīng)驗(yàn)編程方法總結(jié)：（1）PLC編程的根本點(diǎn)是找出符合控制要求的系統(tǒng)各個(gè)輸出的工作條件，這些條件又總是以機(jī)內(nèi)各種器件的邏輯關(guān)系出現(xiàn)的。（2）梯形圖的基本模式是啟-保-停電路，每個(gè)啟-保-停電路一般只針對(duì)一個(gè)輸出，這個(gè)輸出可以是系統(tǒng)的實(shí)際輸出，也可以是中間變量。

（3）梯形圖編程中常使用一些約定俗成的基本環(huán)節(jié)，他們都有一定的功能，可以像積木一樣在許多地方應(yīng)用，如延時(shí)環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、互鎖環(huán)節(jié)等。3.4基本指令的應(yīng)用①在準(zhǔn)確了解控制要求后，合理地為控制系統(tǒng)中的事件分配輸入輸出口。選擇必要的機(jī)內(nèi)器件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等。②對(duì)于一些控制要求較簡單的輸出，可以直接寫出他們的工作條件，依啟-保-停電路模式完成相關(guān)的梯形圖支路。工作條件稍復(fù)雜的可借助輔助繼電器。

③對(duì)于較復(fù)雜的控制要求，為了能用啟-保-停電路模式繪出各輸出口的梯形圖，要正確分析控制要求，并確定組成總的控制要求的關(guān)鍵點(diǎn)。在空間類邏輯為主的控制中關(guān)鍵點(diǎn)為影響控制狀態(tài)的點(diǎn)，在時(shí)間類邏輯為主的控制中，關(guān)鍵點(diǎn)為控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間。

2、經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)如下：

④用程序?qū)㈥P(guān)鍵點(diǎn)表示出來。關(guān)鍵點(diǎn)總是要用機(jī)內(nèi)器件來代表的，在安排機(jī)內(nèi)器件時(shí)，需要考慮并安排好。繪制關(guān)鍵點(diǎn)的梯形圖時(shí)，可以使用常見的基本環(huán)節(jié)。如定時(shí)器計(jì)時(shí)環(huán)節(jié)、振蕩環(huán)節(jié)、分頻環(huán)節(jié)等。

⑤在完成關(guān)鍵點(diǎn)梯形圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)系統(tǒng)最終的輸出進(jìn)行梯形圖的編繪。使用關(guān)鍵點(diǎn)器件綜合出最終輸出的控制要求。

⑥審查以上草繪圖紙，在此基礎(chǔ)上，補(bǔ)充遺漏功能，更正錯(cuò)誤，進(jìn)行最后的完善。2、經(jīng)驗(yàn)法總結(jié)如下：3、梯形圖編程的基本規(guī)則：（1）PLC內(nèi)部元件觸點(diǎn)的使用次數(shù)是無限的，在遇到需要較多的變量時(shí)，我們應(yīng)該合理運(yùn)用。（2）梯形圖的每一行都是從左邊母線開始，然后是各種觸點(diǎn)的邏輯連接，最后以線圈或指令盒結(jié)束。（3）線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特殊的存儲(chǔ)器M1.2（常用ON特殊存儲(chǔ)器）。（4）在同一程序中，同一編號(hào)的線圈使用兩次以上稱做雙線圈輸出，雙線圈輸出非常容易引起誤動(dòng)作，所以應(yīng)避免使用。S7-1200的PLC中不允許雙線圈輸出。（5）應(yīng)把串聯(lián)多的電路塊放在右邊，把并聯(lián)多的電路塊放在左邊；這樣可以節(jié)省指令和比較美觀?！獭纠?.1】：根據(jù)要求編寫一個(gè)閃爍電路梯形圖任務(wù)提出：編寫一個(gè)控制程序，當(dāng)I0.0按下時(shí)Q0.0閃爍輸出。解決方案：程序時(shí)序圖如圖3.27（a）所示；梯形圖如圖3.27(b)所示。當(dāng)按下I0.0按鈕，T1計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，2S計(jì)時(shí)時(shí)間到，T1常開觸點(diǎn)閉合，Q0.0輸出，同時(shí)T2定時(shí)器接通開始計(jì)時(shí)，當(dāng)T2定時(shí)器計(jì)時(shí)1S時(shí)間到，T2常閉觸點(diǎn)斷開，T1計(jì)時(shí)器復(fù)位，從而T1常開觸點(diǎn)斷開，T2定時(shí)器常閉觸點(diǎn)復(fù)位，T2定時(shí)器重新接通，重復(fù)上一步動(dòng)作。3.27閃爍電路（a）時(shí)序圖(b）梯形圖3.4.2案例分析【例3.2】：根據(jù)要求編寫一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)報(bào)警電路任務(wù)提出：當(dāng)有故障信號(hào)出現(xiàn)時(shí)報(bào)警燈亮，報(bào)警電鈴鈴響。輸入信號(hào)：I0.0為故障信號(hào)；I1.0為消鈴按鈕；I1.1為測(cè)試按鈕。輸出信號(hào)：Q0.0為報(bào)警燈；Q0.7為報(bào)警電鈴。解決方案：報(bào)警電路時(shí)序圖如圖3.28（a）所示。圖3.28（a）報(bào)警電路時(shí)序圖標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警功能應(yīng)該是聲光報(bào)警。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警指示燈閃爍，報(bào)警電鈴或蜂鳴器鳴響。操作人員知道故障發(fā)生后，按消鈴按鈕，把電鈴關(guān)掉，報(bào)警指示燈從閃爍變?yōu)殚L亮。故障消失后，報(bào)警燈熄滅。另外還應(yīng)該設(shè)置試燈、試鈴按鈕，用于平時(shí)檢測(cè)報(bào)警指示燈和電鈴的好壞。梯形圖如圖3.28（b）所示。圖3.28（b）報(bào)警電路【例3.3】：根據(jù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)4組搶答器。任務(wù)提出：設(shè)計(jì)一個(gè)4組搶答器，任一組搶先按下?lián)尨鸢粹o后，對(duì)應(yīng)指示燈指示搶答結(jié)果，同時(shí)鎖定搶答器，使其他組搶答按鈕無效。在主持人按下復(fù)位開關(guān)后，可重新開始搶答。要點(diǎn)說明：①由于搶答按鈕一般均為非自鎖按鈕，為保持搶答輸出結(jié)果，就需要輸出線圈所帶觸點(diǎn)并聯(lián)在輸入觸點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)自鎖功能。②要實(shí)現(xiàn)一組搶答后，其他組不能再搶答的功能，就需要在其他組控制線路中串聯(lián)本組輸出線圈的常閉觸點(diǎn)，從而形成互鎖關(guān)系。解決方案：I/O分配表見表3.11。表3.114組搶答器I/O分配表輸入觸點(diǎn)功能說明輸出線圈功能說明I0.1第一組搶答按鈕Q0.1第一組搶答指示燈I0.2第二組搶答按鈕Q0.2第二組搶答指示燈I0.3第三組搶答按鈕Q0.3第三組搶答指示燈I0.4第四組搶答按鈕Q0.4第四組搶答指示燈I0.5主持人復(fù)位按鈕

程序流程圖：圖3.29四組搶答器【例3.4】：根據(jù)要求設(shè)計(jì)一個(gè)3臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)、逆序停止控制程序任務(wù)提出：三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)/逆序停止電路如圖3.30所示，有三臺(tái)電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3，要求啟動(dòng)順序?yàn)椋合葐?dòng)M1，經(jīng)T1（5秒）后啟動(dòng)M2，再經(jīng)T2（10秒）后啟動(dòng)M3；停車時(shí)要求：先停M3，經(jīng)T3（10秒）后停M2，再經(jīng)T4（5秒）后停M1。圖3.30三臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)/逆序停止電路示意圖I/O點(diǎn)地址分配為：輸入點(diǎn)：啟動(dòng)按鈕I0.0，停止按鈕I0.1；輸出點(diǎn)：電機(jī)Motor1：Q0.0、電機(jī)Motor2：Q0.1和電機(jī)Motor3：Q0.2。試用簡單設(shè)計(jì)法完成S7-200PLC梯形圖設(shè)計(jì)任務(wù)。解決方案：IO分配表見表3.12。表3.123臺(tái)電機(jī)順序啟動(dòng)、逆序停止I/O分配表輸入觸點(diǎn)功能說明輸出線圈功能說明I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0Motor1線圈接觸器I0.1停止按鈕Q0.1Motor2線圈接觸器Q0.2Motor3線圈接觸器2026/1/1316圖1.39三臺(tái)電機(jī)順序啟/?？刂齐娐吩韴D梯形圖控制程序如圖3.31所示。圖3.31三臺(tái)電機(jī)順序啟?？刂啤纠?.5】：根據(jù)要求編寫一個(gè)Y/△降壓啟動(dòng)程序任務(wù)提出：按下啟動(dòng)按鈕I0.0時(shí)接通三相電源星形啟動(dòng)，10秒后三角形全速運(yùn)行。當(dāng)按下I0.1按鈕時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)行。解決方案：I/O分配表見表3.13。表3.13Y/△降壓啟動(dòng)的I/O分配表梯形圖控制程序如圖3.32所示。按下啟動(dòng)按鈕，三相電源接觸器Q0.0接通并自鎖，星形運(yùn)行接觸器Q0.1接通，同時(shí)定時(shí)器進(jìn)行10秒計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)時(shí)間到，星形運(yùn)行接觸器斷開，三角形運(yùn)行接觸器接通并自鎖全速運(yùn)行。在任何時(shí)刻，過載或按下停止按鈕，電機(jī)都會(huì)停止運(yùn)行。輸入觸點(diǎn)功能說明輸出線圈功能說明I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0三相電源接觸器I0.1停止按鈕Q0.1星形運(yùn)行接觸器I0.2過載保護(hù)Q0.2三角形運(yùn)行接觸器圖3.32Y/△降壓啟動(dòng)作業(yè)P865、7題3.設(shè)計(jì)具有自鎖和點(diǎn)動(dòng)控制程序梯形圖。要求有啟動(dòng)、停止和點(diǎn)動(dòng)3個(gè)按鈕，Q0.1為輸出端（停止按鈕使用常開觸點(diǎn)）。4.某臺(tái)設(shè)備的2臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別受接觸器KM1、KM2（接Q0.1、Q0.2）控制。要求如下：2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均可單獨(dú)啟動(dòng)和停止；如果發(fā)生過載，則2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停止。第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.1、I0.2；第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.3、I0.4；過載保護(hù)接I0.5，試?yán)L出PLC程序梯形圖（停止按鈕使用常閉觸點(diǎn)）。4.某臺(tái)設(shè)備的2臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別受接觸器KM1、KM2（接Q0.1、Q0.2）控制。要求如下：2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均可單獨(dú)啟動(dòng)和停止；如果發(fā)生過載，則2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停止。第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.1、I0.2；第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.3、I0.4；過載保護(hù)接I0.5，試?yán)L出PLC程序梯形圖（停止按鈕使用常閉觸點(diǎn)）。本章小結(jié)本章主要介紹了基本邏輯指令的基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)講述了基本邏輯指令的功能與使用方法，介紹了S7-PLCSIMV13仿真軟件的使用，還講述了常用的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法及梯形圖編程的基本規(guī)則。（1）基本邏輯指令在語句表語言中是指對(duì)位存儲(chǔ)單元的簡單邏輯運(yùn)算，在梯形圖中是指對(duì)觸點(diǎn)的簡單連接和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)線圈的輸出（2）語句表編程語言是一種面向具體機(jī)器的語言，這種語言可以編寫出用梯形圖或功能框圖無法實(shí)現(xiàn)的程序，但利用語句表時(shí)進(jìn)行位運(yùn)算時(shí)需要考慮主機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。（3）PLC基本邏輯指令主要包括位邏輯指令、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、比較指令、數(shù)學(xué)指令、移動(dòng)指令、轉(zhuǎn)換指令、程序控制指令、邏輯運(yùn)算指令以及移位和循環(huán)移位指令等。（4）經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是一種沒有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性和隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的,設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系,其中對(duì)于較復(fù)雜的控制要求，為了能用啟-保-停電路模式繪出各輸出口的梯形圖，要正確分析控制要求，并確定組成總的控制要求的關(guān)鍵點(diǎn)。在空間類邏輯為主的控制中關(guān)鍵點(diǎn)為影響控制狀態(tài)的點(diǎn)，在時(shí)間類邏輯為主的控制中，關(guān)鍵點(diǎn)為控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間。（5）梯形圖編程中需要注意線圈和指令盒一般不能直接連接在左邊的母線上，如需要的話可通過特殊的中間繼電器SM0.0；在同一程序中，同一編號(hào)的線圈使用兩次以上稱做雙線圈輸出，雙線圈輸出非常容易引起誤動(dòng)作，所以應(yīng)避免使用。S7-1200的PLC中不允許雙線圈輸出。習(xí)題1.請(qǐng)簡要說明什么是自鎖？什么是自鎖觸點(diǎn)？2.將按鈕SB1接PLC的輸入繼電器I0.0，SB2接PLC的輸入繼電器I0.1，指示燈接輸出繼電器Q0.0，控制要求如下：按SB1，當(dāng)SB1按鈕彈起時(shí)，指示燈亮；按下SB2時(shí)，指示燈滅。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出程序梯形圖。3.設(shè)計(jì)具有自鎖和點(diǎn)動(dòng)控制程序梯形圖。要求有啟動(dòng)、停止和點(diǎn)動(dòng)3個(gè)按鈕，Q0.1為輸出端（停止按鈕使用常開觸點(diǎn)）。4.某臺(tái)設(shè)備的2臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別受接觸器KM1、KM2（接Q0.1、Q0.2）控制。要求如下：2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均可單獨(dú)啟動(dòng)和停止；如果發(fā)生過載，則2臺(tái)電動(dòng)機(jī)均停止。第一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.1、I0.2；第2臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕接I0.3、I0.4；過載保護(hù)接I0.5，試?yán)L出PLC程序梯形圖（停止按鈕使用常閉觸點(diǎn)）。5.用接在I0.0輸入端的光電開關(guān)檢測(cè)傳送帶上通過的產(chǎn)品，有產(chǎn)品通過時(shí)I0.0為ON，如果在10S內(nèi)沒有產(chǎn)品通過，由Q0.0發(fā)出報(bào)警信號(hào)，用I0.1輸入端外接的開關(guān)解除報(bào)警信號(hào)。畫出梯形圖，并寫出對(duì)應(yīng)的語句表程序。6.用PLC構(gòu)成四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)。該裝置如圖3.57所示。按下“起動(dòng)”按鈕后，先起動(dòng)最末的皮帶機(jī)(M4)，1s后再依次起動(dòng)其它的皮帶機(jī)；停止時(shí)，按下“停止”按鈕，先停止最初的皮帶機(jī)(M1)，1s后再依次停止其它的皮帶機(jī)。故障情況下，假設(shè)當(dāng)某條（A、B、C或D）皮帶機(jī)發(fā)生故障，則按下對(duì)應(yīng)的“故障”按鈕，該機(jī)及前面的皮帶機(jī)應(yīng)立即停止，以后的每隔1s順序停止，依此類推。（提示：參考三臺(tái)電機(jī)順序起停程序）四節(jié)傳送帶控制的I/O分配表如表3.14所示。輸入觸點(diǎn)功能說明輸出觸點(diǎn)功能說明I0.0啟動(dòng)按鈕Q0.0M1I0.1停止按鈕Q0.1M2I0.2故障AQ0.2M3I0.3故障BQ0.3M4I0.4故障CI