西門子PLC模塊總代理

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?PLC控制程序是整個PLC控制系統的關鍵和核心，程序質量的好壞對整個控制系統性能有直接的影響。PLC初學者對程序設計常常感到很困惑，無從下手。PLC程序設計也具有一定的規律可循，對于一些特定的功能通常都有相對固定的設計方法。常用的程序設計方法有"繼電器-接觸器"控制線路移植(轉換)設計法、經驗設計法、邏輯設計法、時序圖設計法、順序功能圖設計法等。在程序設計過程中究竟采用哪種方法并無定論。事實上，對于一個一般規模的控制系統來說往往是多種設計方法的融會貫通。要想編好PLC程序需要在熟悉硬件，掌握基本指令和基本控制環節以及常用編程方法的基礎上多借鑒、多實踐、多這樣才能真正掌握PLC程序設計技術。

??采用移植設計法的應用程序設計

??移植設計法主要是用來對原有機電控制系統進行改造。PLC控制取代"繼電器-接觸器"控制已是大勢所趨，用PLC改造"繼電器-接觸器"控制系統，根據原有的"繼電器-接觸器"電路圖來設計梯形圖顯然是一條捷徑。這是由于原有的"繼電器-接觸器"控制系統經過了長期的使用和考驗，已經被證明能夠完成系統要求的控制功能，而"繼電器-接觸器"電路圖又與梯形圖極為相似，可以將"繼電器-接觸器"電路圖經過適當的"翻譯"，直接轉化為具有相同功能的PLC梯形圖程序，人們將這種設計方法稱為"移植設計法"或"翻譯法"。這種設計方法沒有改變系統的外部特性，對于操作工人來說，除了控制系統的可靠性提高了之外，改造前后的系統沒有什么本質區別，他們不用改變長期形成的操作習慣。這種設計方法一般不需要改動控制面板及器件，可以減少硬件改造的費用和改造的工作量。

??"繼電器-接觸器"電路圖是一個純粹的硬件電路圖。將它改為PLC控制時，需要用PLC的外部接線圖和梯形圖來等效"繼電器-接觸器"電路圖。可以將PLC想象成是一個控制箱，其外部接線圖描述了這個控制箱的外部接線，梯形圖是這個控制箱的內部"線路圖"，梯形圖中的輸入位和輸出位是這個控制箱與外部世界聯系的“接口繼電器”，這樣就可以用分析"繼電器-接觸器"電路圖的方法來分析PLC控制系統。在分析梯形圖時可以將輸入位的觸點想象成對應的外部輸入器件的觸點，將輸出位的線圈想象成對應的外部負載的線圈。外部負載的線圈除了受梯形圖的控制外，還能受外部觸點的控制。

??將"繼電器-接觸器"電路圖轉換成為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟如下。

??①了解和熟悉被控設備的機械結構組成、生產工藝過程和機械各部件的運動，根據"繼電器-接觸器"電路圖分析和掌握控制系統的工作原理。

??②確定PLC的輸入信號和輸出負載。“繼電器-接觸器”電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執行機構如果用PLC的輸出位來控制，它們的線圈接在PLC的輸出端;按鈕、操作開關和行程開關、接近開關等提供PLC的數字量輸入信號;"繼電器-接觸器"電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入位、輸出位均無關。

??③選擇PLC的型號，根據系統所需要的功能和規模選擇CPU模塊、電源模塊、數字量輸入和輸出模塊，對硬件進行組態，確定輸入/輸出模塊在機架中的安裝位置和它們的起始地址。

??④確定PLC各數字量輸入信號與輸出負載對應的輸入位和輸出位的地址，畫出PLC外部的實際接線圖。各輸入和輸出在梯形圖中的地址取決于它們的模塊的起始地址和模塊中的接線端子號。

??⑤確定與"繼電器-接觸器"電路圖中的中間、時間繼電器對應的梯形圖中的輔助繼電器和定時器、計數器的地址。

??⑥根據上述的對應關系畫出梯形圖。

??據此，現將某臥式鏜床"繼電器-接觸器"控制系統移值設計為PLC控制系統。

??(1)某臥式鏜床“繼電器-接觸器”控制系統的電路圖

??某臥式鏜床"繼電器-接觸器"控制系統的電路圖如圖5-6所示，它包括主電路、控制電路、照明電路和信號指示電路。鏜床的主軸電動機M1是雙速異步電動機;中間繼電器KAl 和KA2控制主軸電動機的啟動和停止;接觸器KM1和KM2控制主軸電動機的正反轉;接觸器KMA、KM5和時間繼電器KT控制主軸電動機的變速;接觸器KM3用來短接串在定子回路的制動電阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是變速操縱盤上的限位開關;SQ5和SQ6是主軸進刀與工作臺移動互鎖限位開關;SQ7和SQ8是鏜頭架和工作臺的正、反向快速移動開關。

??(2)臥式鏜床PLC控制系統外部的實際接線圖

??改造后的PLC控制系統外部的實際接線圖如圖5-7所示。主電路、照明電路和信號指示電路同原電路不變，其控制電路的功能由PLC實現。

??(3)臥式鏜床PLC控制的梯形圖和語句表程序

??根據原PLC的實際接線圖，再加上原"繼電器-接觸器"控制電路中KA1、KA2和KT 分別與PLC內部的M300、M301和T37相對應，可設計出PLC控制的梯形圖和語句表程序如圖5-8所示。

??(4)設計說明

??設計過程中應注意梯形圖與“繼電器-接觸器”電路圖的區別。梯形圖是一種軟件，是PLC圖形化的程序，PLC梯形圖是串行工作的，而在"繼電器-接觸器"電路圖中，各電氣元器件可以動作(并行工作)。

??根據"繼電器-接觸器"電路圖設計PLC的外部接線圖和梯形圖時應注意以下問題。

??①應遵守梯形圖語言中的語法規定 由于工作原理不同，梯形圖不能照搬“繼電器-接觸器"電路中的某些處理方法。例如在繼電器電路中，觸點可以放在線圈的兩側，在梯形圖中，線圈必須放在電路的*右邊。

??②適當的分離“繼電器-接觸器”電路圖中的某些電路 設計“繼電器-接觸器”電路圖時的一個基本原則是盡量減少圖中使用的觸點的個數，因為這意味著成本的節約，這往往會使某些線圈的控制電路交織在一起。在設計梯形圖時首要的問題是設計的思路要清楚，設計出的梯形圖容易閱讀和理解，并不是特別在意是否多用了幾個觸點，因為這不會增加硬件的成本，只是在輸入程序時需要多花費一點時間。

??③盡量減少PLC的輸入和輸出端子 PLC的價格與1/O端子數有關，減少輸入、輸出信號的點數是降低硬件費用的主要措施。在PLC的外部輸入電路中，各輸入端可以接常開觸點或常閉觸點，也可以接觸點組成的串、并聯電路。PLC不能識別外部電路的結構和觸點類型，只能識別外部電路的通斷。

??④代換時間繼電器 物理時間繼電器有通電延時型和斷電延時型兩種。通電延時型時間繼電器其延時動作的觸點有通電延時閉合和通電延時斷開兩種。斷電延時型時間繼電器，其延時動作的觸點有斷電延時閉合和斷電延時斷開兩種。在用PLC控制時，時間繼電器可以用PLC的定時器或計數器或者是二者的組合來代替。

??⑤設置中間單元 在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串、并聯電路的控制。為了簡化電路，在梯形圖中可以設置中間單元，即用該電路來控制某存儲位，在各線圈的控制電路中使用其常開觸點。這種中間元件類似于"繼電器-接觸器"電路中的中間繼電器。

??⑥設立外部互鎖電路 控制異步電動機正反轉的交流接觸器如果動作，將會造成三相電源短路。為了防止出現這樣的事故，應在PLC外部設置硬件互鎖電路。

??⑦重新確定外部負載的額定電壓 PLC雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅動額定電壓AC220V的負載，如果系統原來的交流接觸器的線圈電壓為380V，應換成220V的線圈，或是設置外部中間繼電器。