plc-9第四章控制系統(tǒng)設(shè)計

第四章 控制系統(tǒng)設(shè)計第1節(jié)

PLC的控制系統(tǒng)構(gòu)成形式與選型一、

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的包括控制對象及范圍的確定、系統(tǒng)構(gòu)成形式的確定、可編程控制器選型、/硬件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試及投運等步驟。設(shè)計步驟確定控制對象及范圍確定系統(tǒng)構(gòu)成形式可編程控制器選型硬件系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)模擬調(diào)試系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試系統(tǒng)投運1、單機控制系統(tǒng)單機控制系統(tǒng)是最常見的系統(tǒng)構(gòu)成形式，由一臺PLC控制一個對象。受控對象PLC上位機該形式系統(tǒng)構(gòu)成簡單，PLC作為底層控制器，上位機作為

機。一般用于控制簡單的受控對象。通常采用中、小型PLC。二、

PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成形式2、分布式控制系統(tǒng)該形式系統(tǒng)安全性較高，便于

。多用于大型生產(chǎn)裝置或多條流水線的控制。系統(tǒng)可配

I/O站，適用于受控對象遠離控制器的場合。本地對象對象對象PLC-AI/O站I/O站PLC-B上位機B上位機A本地對象3、冗余控制系統(tǒng)主要用于可靠性要求較高的場合上位機I/O站I/O站主遠I

冗其機程O

余它系控控控單統(tǒng)制制制元IO冗余控制其它單元主遠機程系控控統(tǒng)制制本地對象對象對象本地對象本地I/O本地I/O1、功能選擇開關(guān)量控制模擬量控制數(shù)據(jù)處理功能（注意浮點數(shù)處理功能）特殊I/O控制通信功能其它高級功能三、PLC選型2.確定I/O點數(shù)

根據(jù)I/O點數(shù)的多少選擇相應(yīng)的機型，小型機、中型機、大型機等。

各種輸入/輸出點應(yīng)分別統(tǒng)計。一般按DI、DO、AI、AO、特殊I/O點、其它點等分別統(tǒng)計。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)留有一定的余量。3.各類模塊的選擇開關(guān)量模塊：

輸入模塊：注意交流/直流信號、信號電壓等級、外部/供電等。

輸出模塊：注意交流/直流負載、輸出電壓等級、負載電流、動作頻率等，可選擇繼電器、晶體管式或可控硅式輸出。模擬量模塊：A/D模塊：注意輸入信號類型，如電流信號、電壓信號、信號范圍及標度變換等。D/A模塊：注意同A/D模塊。其它模塊的選擇通信模塊：注意接口類型、通信速率

等。功能模塊：PID控制模塊、轉(zhuǎn)速控制模塊、位置控制模塊等。4、其它方面的考慮編程語言：梯形圖、SFC等編程

：靈活、方便性及費用各種工控

的支持情況：需配上位系統(tǒng)時應(yīng)重點考慮。第2節(jié)

硬件系統(tǒng)設(shè)計一、硬件設(shè)計主要文件1、系統(tǒng)硬件配置圖反映系統(tǒng)整體構(gòu)成及連接關(guān)系等。2、系統(tǒng)硬件一覽表系統(tǒng)各硬件名稱、型號、數(shù)量等。3、I/O地址分配表各I/O點的地址分配。4、I/O硬件接線圖各I/O模塊接線。系統(tǒng)配置圖示例：系統(tǒng)組成圖PC_1綜合實驗裝置1綜合實驗裝置2綜合實驗裝置3綜合實驗裝置4S7-300

_1ET-200M_1S7-300_2ET-200M_2ROFIBUS-DPPC_2PCS7-BOX_2PCS7-BOX_1以太網(wǎng)交換機PC_3PC_4PC_5PC_6Server_1Server_2Server_3Server_4ES/OS_1ES/OS_2ES/OS_3ES/OS_4OS_1_1OS_2_1OS_3_1OS_4_1Client_1Client_2Client_3Client_4裝置區(qū)監(jiān)控區(qū)12Client_1綜合實驗裝置1PS307CPU314C-2DPSM334以太網(wǎng)交換機DI/DOAI/AO系統(tǒng)配置圖示例：各站系統(tǒng)配置圖OS_1_1

OS_2_1PC_3

PC_4綜合實驗裝置2DI/DOAI/AO12PS

IM-307

153SM

SM

SM321

322

334PROFIBUS-DPDP-ADD:22Server_1

DP-ADD:23DP-ADD:8Server_2

DP-ADD:6/7ES/OS_1

192.168.1.101PC_1（配CP-5611）192.168.1.111ES/OS_2

192.168.1.102PCS7-BOX_1Client_2

192.168.1.112序號名稱訂貨號槽號模塊號1導(dǎo)軌6ES7

195-1AF30-0XA02電源模塊6ES7307

1EA00-0AA01A113CPU模塊6ES7

314-6CF00-0AB02A124信號模塊16ES7

334-0CE01-0AA04A13

1#裝置控制系統(tǒng)硬件一覽表：

S7-300站（CPU機架）序號名稱型號/訂貨號說明1計算機DELL

7902DP接口卡6GK1561-1AA01CP56111#裝置控制系統(tǒng)硬件一覽表：續(xù)

ES/OS_1（兼服務(wù)器）序號名稱型號/訂貨號說明1計算機DELL

790OS_1_1（客戶端）序號名稱型號/訂貨號說明1電源模塊6ES7

307-1KA01-0AA024V/10A2PCS7-BOX6ES7

650

2KB16-0YX024V供電2#裝置控制系統(tǒng)硬件一覽表：

PCS7-BOX（ES/OS，兼服務(wù)器）序號名稱型號/訂貨號說明1計算機DELL

790PCS7

BOX技術(shù)描述：BOXPC

627（主機系統(tǒng)，含CP5611卡）

WINAC

SLOT416（PCI卡，槽裝PL

U416）PCS7

SW

SINGLE

STATION（ES/OS

）OS_2_1（客戶端）序號名稱訂貨號槽號模塊號1導(dǎo)軌6ES7

195-1GF30-0XA02總線模塊16ES7

195-7HB00-0XA03總線模塊26ES7

195-7HA00-0XA04電源模塊6ES7

307

1EA00-0AA01A215IM153模塊6ES7

153-1AA03-0XB02A226信號模塊16ES7

331-7KF02-0AB04A237信號模塊26ES7

321-1BH02-0AA05A248信號模塊36ES7

332-5HD01-0AB06A259信號模塊46ES7

322-1BH01-0AA07A262#裝置控制系統(tǒng)硬件一覽表：續(xù)

ET200M分布式I/O系統(tǒng)：1#裝置控制系統(tǒng)I/O地址分配：序號名稱符號地址說明1模擬輸入0AI_0PIW752PDS變送器,1~5V2模擬輸入1AI_1PIW754SIM變送器,1~5V3模擬輸入2AI_2PIW756DDZ變送器,1~5V4模擬輸入3AI_3PIW758AS800變送器,1~5V5模擬輸入4AI_E0PIW256V1反饋,1~5V6模擬輸入5AI_E1PIW258V2反饋,1~5V7模擬輸出0AO_0PQW752V1控制,4~20mA8模擬輸出1AO_1PQW754V2控制,4~20mA1#裝置控制系統(tǒng)I/O地址分配：續(xù)序號名稱符號地址說明9數(shù)字輸入0PM1_QI0.0泵1啟動按鈕PB110數(shù)字輸入1PM1_TI0.1泵1停止按鈕PB211數(shù)字輸入2PM1_FI0.2泵1狀態(tài)反饋12數(shù)字輸入3PM2_QI0.3泵2啟動按鈕PB313數(shù)字輸入4PM2_TI0.4泵2停止按鈕PB414數(shù)字輸入5PM2_FI0.5泵2狀態(tài)反饋15數(shù)字輸出0PM1_RQ0.0泵1控制R116數(shù)字輸出1PM1_LQ0.1泵1運行指示燈L117數(shù)字輸出2PM2_RQ0.2泵2控制R218數(shù)字輸出3PM2_LQ0.3泵2運行指示燈L21#裝置S7-300站I/O接線圖示例：A12模塊A12-X1AI/AO123456720IX1-1IX1-22IX1-2IX1-3IX1-41

2

3

4

5

6IX1A12-X1-2A12-X1-4A12-X1-5A12-X1-7N1-B1N1-B2N1-B3N1-B4N2-B1N2-B2AIAON1/N2—配電器1/2，各B1/B2及B3/B4分別對應(yīng)各變送器信號+/-。JB1—裝置接線箱1，14和15接V1閥控制信號+/-，16和17接V2閥控制信號+/-。IX1A12-X1-17A12-X1-19A12-X1-20JB1-14JB1-16JB1-15JB1-1720

21

22

23

24

251617

IX1-201819

IX1-21至JB11#裝置S7-300站I/O接線圖示例：A12模塊—續(xù)1A12-X2DI12345678920PX1-6PB1-2PB2-2IX1-31PB3-2PB4-2IX1-32PB1

PB21

1PX1-

PX1-2PB312A12-X2-52A12-X2-2PX1-3PB412A12-X2-3PS1-42A12-X2-6JB1-20JB1-21JB1-22PX1-5A12-X2-4A12-X2-735IX1至JB1(裝置接線箱1)PX1-15JB1-20—泵1/泵2狀態(tài)接點公共端JB1-21—泵1狀態(tài)接點JB1-22—泵2狀態(tài)接點1#裝置S7-300站I/O接線圖示例：A12模塊—續(xù)2A12-X2DO40PX1-7R1-A1L1-1R2-A1L2-121222324252627282930PX1-16A1+R1A21+L12PX1-11

PX1-12

PX1-13A1+R2A2A12-X2-22

A12-X2-23

A12-X2-24

A12-X2-25PX1-141+L22R1/R2—泵1/泵2接觸器控制繼電器L1/L2—泵1/泵2運行指示燈A12-X2-21A12-X2-1IX-30PB4-1PB3-1PB2-1PB1-1A12-X2-30A12-X2-20L2-2R2-A2L1-2R1-A212

34567L+11

121314

15

1617MPX1

電源分配

PX1二、運行方式與停運方式設(shè)計1、運行方式自動半自動手動2、停運方式正常停運暫停緊急停運三、可靠性設(shè)計1、環(huán)境技術(shù)條件溫度、濕度、振動、沖擊等。2

、冗余設(shè)計1）環(huán)境條件方面使用條件應(yīng)留有余地。2）控制系統(tǒng)的并列運行冷備用；

熱備用3）其它備用系統(tǒng)

如對于主要開關(guān)量控制點設(shè)置繼電器系統(tǒng)，對于主要模擬量控制點設(shè)置手動操作系統(tǒng)等。3、供電系統(tǒng)設(shè)計1）主要考慮因素電源電壓允許在一定范圍內(nèi)波動；系統(tǒng)斷電時應(yīng)保證程序及數(shù)據(jù)安全；對不允許斷電的場合應(yīng)設(shè)置后備電源?？刂破麟娫碔/O電源其它設(shè)備電源總電源220VAC2）常用供電方案單路供電：變壓器采用UPS備用電源：控制器電源I/O電源總電源220VAC其它設(shè)備電源變壓器UPS雙路供電：220VACA路B路AAAB雙路切換控制系統(tǒng)4、1）電源設(shè)計設(shè)計變壓器使用使用濾波器PLC、I/O與其它設(shè)備分別供電2）接地設(shè)計分別接地控制器其它設(shè)備控制器其它設(shè)備控制器其它設(shè)備不允許采用共通接地共用接地3）輸入/輸出及配線

設(shè)計輸入端有感應(yīng)電壓時的處理方法控制器控制器~Z直流時加續(xù)流二極管交流時加浪涌吸收器控制器~Z控制器~R加浪涌吸收器

加中間繼電器轉(zhuǎn)接輸出端有感性負載時的處理方法配線

方法*信號電纜與動力電纜應(yīng)分開；*信號電纜應(yīng)使用

電纜；第3節(jié)

設(shè)計一、梯形圖轉(zhuǎn)換主要用于老系統(tǒng)的改造。

原控制系統(tǒng)大都有繼電器線路圖或邏輯圖等，可在此基礎(chǔ)上將其轉(zhuǎn)換為梯形圖。

應(yīng)注意等效轉(zhuǎn)換以及輸入、輸出信號的處理問題。繼電器控制線路圖至梯形圖轉(zhuǎn)換實例R1BLR1-2R2ALR1-3R2-3R2-2FRPB1PB2R2-4FR例：一般閃光 系統(tǒng)XI/O分配：X ——

I0.1PB1——

I0.2(改為常開按鈕）PB2——I0.3AL

——Q4.0BL

——

Q4.1中間元件：R1 ——

M1.1R2

——

M1.2FR

——

M0.5（CPU中設(shè)置MB0為時鐘字節(jié)，則M0.5為秒脈沖位。）一般閃光系統(tǒng)梯形圖程序I/O分配：X ——

I0.1PB1——

I0.2(改為常開按鈕）PB2——

I0.3AL

——

Q4.0BL

——

Q4.1中間元件：R1 ——

M1.1R2 ——

M1.2FR

——

M0.5I0.1

M1.1

（）M1.2（）Q4.0（）Network

1：Network

2：M1.1

I0.2M1.2M1.2Q4.1

（）Network

3：I0.2

M1.1Network

4：I0.3

M1.1M1.2

M1.1M0.5（CPU中設(shè)置MB0為時鐘字節(jié)，則M0.5為秒脈沖位。）I/O接線示意圖——輸入模塊(24VDC型）PB112A1-4PS1-1X12A1-3PS1-1A1輸入模塊(IB0)112345678920=M23X-24PB1-25PB2-2678920PS1-2=PS1+

-1224VDCPB1-1PB2-1X-1A2-1A1-20A2-10AL-2BL-2PB212A1-5PS1-1(6ES7

321-1BH02-0AA0）I/O接線示意圖——輸出模塊（24VDC晶體管型）A2輸出模塊(QB4)1PS1-11

234567891020L+=MM2AL-13BL-145678910PS1-220A2-21+AL2A2-31+BL2PS1-2

PS1-2（注：使用24VDC指示燈及蜂鳴器）(6ES7

322-1BH01-0AA0)二、順序功能圖（SFC）設(shè)計方法SFC設(shè)計方法是用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的

法，該方法能描述被控系統(tǒng)的工作過程，其設(shè)計規(guī)則與步進控制非常相似。1、SFC設(shè)計基礎(chǔ)SFC的基本元素是流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作說明。這些內(nèi)容與步進控制基本相同。1）流程步流程步也稱作工作步，它是控制系統(tǒng)中的一個穩(wěn)定狀態(tài)。流程圖用矩形框表示，框內(nèi)用數(shù)字表示該步的

，

可以是實際的控制步號，也可以是PLC中的工作位

。流程步有兩種：初始步和一般步。S3S1初始步一般步2）轉(zhuǎn)移和有向線段轉(zhuǎn)移就是從一個步向另外一個步的轉(zhuǎn)換條件，兩步之間用一個有向線段表示可以從一個步轉(zhuǎn)換到另一個步，代表向下轉(zhuǎn)移方向的箭頭可以忽略。S2S3轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件S2S3轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件3）動作說明動作說明標在工作步旁常見動作類型非自鎖動作自鎖動作復(fù)位啟動定時/計數(shù)器啟動功能指令S3啟動定時器1D1指示燈亮電機M1啟動方框可省略只保留文字2、SFC的結(jié)構(gòu)SFC的結(jié)構(gòu)與步進控制結(jié)構(gòu)基本相同1）順序結(jié)構(gòu)S1S2S3等待，系統(tǒng)指示燈亮。M1啟動,M1指示燈亮,T0定時啟動。M2啟動，M2指示燈亮。按M1啟動按鈕T0定時到按M1停止按鈕2）選擇分支結(jié)構(gòu)S1S2S3S4S5S6S7S8BCDEFGHIJA各步動作略3）并行分支結(jié)構(gòu)S3S4S5S6S7S8CDEFS1AS2B各步動作略4）循環(huán)結(jié)構(gòu)S1S2S3ABCS4D5）復(fù)合結(jié)構(gòu)由上述各種結(jié)構(gòu)構(gòu)成。小車A地B地3、SFC描述問題舉例例：運料小車控制小車可在A、B兩地分別起動。若在A地起動，則小車先返回A地，停車5s等待裝料，然后自動駛向B地。到達B地后，停車2s等待卸料，然后再返回A地，如此往復(fù)。若從B地起動，則先返回B地，停車2s等待卸料，然后自動駛向A地，停車5s等待裝料，如此往復(fù)。后退

前進S1B地啟動B點行程開關(guān)閉合2S定時到停止停止停止停止A地啟動A點行程開關(guān)閉合5S定時到小車前進啟動2S定時小車后退啟動5S定時S2S3S4S54

、SFC轉(zhuǎn)換為梯形圖1)初始（第1）工作步的梯形圖該步的啟動條件之一是其它工作步均未工作。當初始步的建立需要一定的條件時，還應(yīng)將各條件的邏輯組合作為啟動條件。第2步

第3步第n步第1步(

)條件條件

第2步第n步第1步(

)有循環(huán)返回第1步時：第2步

第3步第n步返回第1步條件第1步(

)2)其它工作步的梯形圖3)運料小車控制系統(tǒng)的梯形圖程序轉(zhuǎn)換上一工作步轉(zhuǎn)移條件停止條件下一工作步其他啟動條件本步自鎖下一工作步第n步(

)SFC圖及地址分配：S1B地啟動B點行程開關(guān)閉合B地2S定時到停止停止停止停止A地啟動A點行程開關(guān)閉合A地5S定時到小車前進啟動2S定時小車后退啟動5S定時S2S3S4S5I/O分配：I0.0—停止I0.1—A地啟動I0.2—B地啟動I0.3—A地行程開關(guān)

I0.4—B地行程開關(guān)

Q0.1—后退Q0.2—前進Q0.3—后退指示Q0.4—前進指示中間元件分配：A地定時—T1B地定時—T2步號—M0.1~M0.5I0.0M0.4M0.3（）T2

（SD）S5T#2SNetwork

3：M0.2

I0.4M0.3I0.0M0.3M0.2（）Network

2：M0.1

I0.2M0.5

T1M0.2M0.2

M0.3

M0.4M0.5M0.1（）運料小車控制系統(tǒng)梯形圖程序Network

1：I/O分配：I0.0—停止I0.1—A地啟動

I0.2—B地啟動I0.3—A地行程開關(guān)

I0.4—B地行程開關(guān)

Q0.1—后退Q0.2—前進Q0.3—后退指示Q0.4—前進指示中間元件分配：A地定時—T1B地定時—T2步號—M0.1~M0.5I0.0M0.5M0.4（）Network

4：M0.1

I0.1M0.3

T2M0.4I0.0M0.2M0.5（）T1

（SD）S5T#5SNetwork

5：M0.4

I0.4M0.5M0.2Q0.2（）Q0.4

（）Network

6：M0.4Q0.1（）Q0.3

（）Network

7：接上頁:I/O分配：

I0.0—停止I0.1—A地啟動I0.2—B地啟動I0.3—A地行程開關(guān)

I0.4—B地行程開關(guān)

Q0.1—后退Q0.2—前進Q0.3—后退指示Q0.4—前進指示中間元件分配：A地定時—T1B地定時—T2步號—M0.1~M0.52A3-5PS1-1SBP12A3-2PS1-1A3輸入模塊(IB0)112345678920=M2SBP-23SB1-24SB2-25ST1-26ST2-278920PS1-2PS11+

=

-24VDCA3-202

A4-20SBP-1SB1-1SB2-1ST1-1ST2-1A4-10ST11ST212A3-6PS1-1SB112A3-3PS1-1SB212A3-4PS1-1I/O接線示意圖——輸入模塊（24VDC型）(6ES7

321-1BH02-0AA0)I/O接線示意圖——輸出模塊(繼電器型）A4輸出模塊(QB0)12345678920

M20PS1-212345678910L+10

N12A4-1220VACPS2~PS1-1~

NPS2-1K1-1H1-1K2-1H2-1K1-2H1-2K2-2H2-2A4-31K12NA4-41H12NPS2-2A4-5PS2-21K22NPS2-2A4-6PS2-21H22N(6ES7322-1HH01-0AA0)SFC設(shè)計習(xí)題習(xí)題1：液體混合裝置控制初始狀態(tài)：混合器為空，V1、V2、V3均關(guān)閉，攪拌器不工作。控制要求：按啟動按鈕（Q）后，

V1打開，充液體A；充至I位后，

V1關(guān)閉，V2打開，充液體B；充至H位后，V2關(guān)閉，攪拌器啟動，攪拌6秒；攪拌停止后，開V3閥打開，開始排放，排放至L位后，再過2秒，關(guān)閉V3，自動開始下一循環(huán)。按停止按鈕（T）后，系統(tǒng)不立即停止工作，須待一個循環(huán)結(jié)束后再停止工作。MHIL液體A液體BV1V2V3液體混合裝置控制SFC圖按啟動按鈕S2V1=ON到I位S3V2=ONS4到H位M=ON；定時6sS56s定時到V3=ONS6低于L位V3=ON，定時2s2s定時到且按過停止按鈕S1初始狀態(tài)2s定時到且未按過停止按鈕M0.5M0.1（）液體混合裝置控制梯形圖程序Network

1：初始等待M0.6M0.2

M0.3

M0.4M0.6

T1

M1.0M1.0M0.3M0.2（）M0.6

T1M0.2Network

2：充灌液體AM0.1

I0.0Q4.1（）I/O分配：I0.0

—

啟動I0.1

—

停止I0.2

—

H位I0.3

— I位I0.4

—

L位Q4.0

—

MQ4.1—

V1閥Q4.2—

V2閥Q4.3—

V3閥液位開關(guān)為

淹沒時閉合。閥門為帶電時打開。M0.3（）Network

3：充灌液體BM0.2

I0.3

M0.4M0.3Q4.2

（）M0.6M0.5（）Network

5：排放M0.4

T0M0.5M0.4（）Network

4：啟動攪拌，并延時6秒M0.3

I0.2

M0.5M0.4Q4.0

（）T0（SD）S5T#6S接上頁I/O分配：I0.0

—

啟動I0.1

—

停止I0.2

—

H位I0.3

— I位I0.4

—

L位Q4.0—MQ4.1

—

V1閥Q4.2

—

V2閥Q4.3

—

V3閥液位開關(guān)為

淹沒時閉合。閥門為帶電時打開。M0.6（）T1

（SD）S5T#2SNetwork

6：低于L位后延時2秒M0.5

I0.4

M0.1

M0.2M0.6接上頁I/O分配：I0.0

—

啟動I0.1

—

停止I0.2

—

H位I0.3

— I位I0.4

—

L位Q4.0—MQ4.1

—

V1閥Q4.2

—

V2閥Q4.3

—

V3閥液位開關(guān)為淹沒時閉合。閥門為帶電時打開。M1.0I0.0M1.0（）I0.1Network

7：停止按鈕Network

8：V3控制M0.6Q4.3（）M0.5習(xí)題2：水槽充灌設(shè)P1和P2兩臺水泵，當液位低于L1時，啟動一臺水泵；當液位低于L2時，啟動兩臺水泵。同時要求，單臺工作時。P1、P2輪流工作。L2L1P1P2水槽充灌SFC圖S1S3S4S6P1=ON，P2=ONS2

P1=ON，P2=OFFP1=OFF，P2=OFFP1=OFF，P2=OFFP1=OFF，P2=ONP1=ON，P2=ONS5L2以上L2以下L1以下L1以上L1以下L2以下L2以上L1以上習(xí)題3：電梯控制以三層電梯為例1層上呼按鈕及指示燈2層上呼按鈕及指示燈2層下呼按鈕及指示燈3層下呼按鈕及指示燈1層平層行程開關(guān)2層平層行程開關(guān)3層平層行程開關(guān)I/O分配I0.1—一層平層開關(guān)；I0.2—二層平層開關(guān)；I0.3—三層平層開關(guān)；I0.4—一層向上（1U）呼叫；I0.5—二層向上（2U）呼叫；I0.6—二層向下（2D）呼叫；I0.7—三層向下（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；中間環(huán)節(jié)：S1~S7—M10.1~M10.7；S8—M11.0；S9~M11.1M1.0—有1U；M2.0—有2U；M2.1—有2D；M3.1—有3D。T1—上升時，2層停定時；T2—上升時，3層停定時；T3—下降時，2層停定時；T4—下降時，1層停定時；3秒到&下面有呼叫（2U或2D或1U之1）2層到&有2D呼叫或到2層&無1U&有2U到2

層&

無2U

呼叫&有3D呼叫S1

在1層S2

上升S3

停3秒S4

上升上面有呼叫（2U或2D或3D之1）2層到&有2U呼叫或到2層&無3D&有2D3秒到&有3D呼叫S5

停3秒3層到&有3D呼叫S6

下降到2層&無2D呼叫&有1U3秒到&有1U呼叫S8

下降1層到S9

停3秒3秒到3秒到&上面無呼叫&下面有1U呼叫3秒到&下面無1U呼叫&上面有3D呼叫SFC圖S7

停3秒習(xí)題4：自動售貨機控制動作要求：1）可投1元、5元、10元幣。2）果汁每瓶12元，啤酒每瓶15元。3）投幣總額大于等于12元時，果汁指示燈亮；大于等于15元時，果汁及啤酒指示燈均亮。4）果汁指示燈亮?xí)r，按果汁按鈕，售出果汁。5）啤酒指示燈亮?xí)r，按啤酒按鈕，售出啤酒。6）計算貨款余額，并以1元硬幣找零。自動售貨機SFC圖S1S2S3輸出果汁計算余額S4

退款計數(shù)退款計數(shù)為零余額不為零余額為零S5S6輸出啤酒計算余額退款計數(shù)退款計數(shù)為零余額不為零余額為零啤酒按鈕果汁按鈕確認可買飲料投幣計數(shù)總金額計算自動售貨機SFC圖輸出啤酒計算余額S1S2S3輸出果汁計算余額S4S5退款計數(shù)退款計數(shù)為零余額不為零啤酒按鈕果汁按鈕確認可買飲料投幣計數(shù)總金額計算余額為零1

、簡單模擬量控制系統(tǒng)的設(shè)計1）輸入處理

模擬量由輸入通道，并采用16位整型數(shù)表示，而控制運算通常采用浮點數(shù)運算，且為便于處理，大多采用百分數(shù)形式進行運算。因此，需先將輸入信號轉(zhuǎn)換為百分數(shù)。通常使用FC105將輸入信號轉(zhuǎn)換為百分數(shù)。三、模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計（S7-300系統(tǒng)）2）控制量計算

此部分是控制規(guī)律的實現(xiàn)部分，即根據(jù)偏差的大小并按一定的控制規(guī)律計算出相應(yīng)的控制量。當采用百分數(shù)計算時，其上下限限制值為0~100%，或-100~100%。3）輸出處理

控制量通過模擬量輸出通道輸出至執(zhí)行器，以實現(xiàn)控制功能。當采用百分數(shù)作為控制量時，需將其轉(zhuǎn)換為16位整型數(shù)并送至輸出通道。通常使用FC106來完成該處理。4）示例

一控制系統(tǒng)采用S7-300PLC作為控制器，其中的一個閉環(huán)控制回路的控制運算式為y

=KP[（PV1+PV2）/2–SP]。式中，y為控制輸出，KP為比例增益，PV為測量值（檢測儀表為4~20mADC兩線制變送器），SP為設(shè)定值，且y、PV和SP均采用百分數(shù)表示。要求：控制周期為500ms，PV1和PV2分別由PIW256和PIW258通道輸入并將其百分量轉(zhuǎn)換值在MD4和MD8中。y

在MD12中，且其范圍要求限制在-70%~+80%內(nèi)，并由PQW272輸出（

執(zhí)行器控制信號也為4~20mADC

，

-100.0

~+100.0對應(yīng)4~20mADC）。SP值已在MD16中設(shè)置（采用0.0~100.0數(shù)表示），KP值已在MD20中設(shè)置。按上述要求設(shè)計該系統(tǒng)。I/O接線圖：輸入通道（6ES7

331-7KF02-0AB0）A3PS1+

-1=24VDCA3-202

A4-20AI8

x

12位+-T2+-A3-2A3-31PS1-11238910111213181920

L+V/AV/ACOMPV/AV/AM2T1+3T1-4T2+5T2-10111213181920PS1-2A3-4A3-5A3模塊量程卡置于D位置（兩線制變送器模式）輸入模塊(PIW256-PIW270)A3-1A4-1T1

變送器1變送器2I/O接線圖：輸出通道（6ES7

332-5HD01-0AB0）執(zhí)行器1N2V1-L220VACPS2~V1-NV1+A4-3 PS2-1A4-6

-

PS2-2A4輸入模塊(PQW272-PQW278)L+20

M3

V1+45V1-PS1-21

PS1-1

12

234RL56

MANA181516RL17MANA1920AO4

x

12位（執(zhí)行器采用220VAC供電）OB35中的控制程序（運行周期設(shè)置為500ms）2

、連續(xù)控制功能塊（FB41、SFB41）1）功能簡介

FB41/SFB41（CONT_C)為連續(xù)控制PID模塊，可作為標準的PID控制器使用。

除PID運算外，模塊還提供了輸入和輸出處理功能供選擇使用（如比率偏置、限幅等）。

該模塊通過輸入輸出接口參數(shù)來規(guī)定具體的控制行為，用戶可依據(jù)控制需求設(shè)置相關(guān)的參數(shù)。模塊的全部I/O數(shù)據(jù)保存在調(diào)用時所分配的背景數(shù)據(jù)塊內(nèi)。FB41/SFB41原理框圖)T

sW

(s)

K

(1

1Tf

s

1TDsIPPIDTf

即為TM_LAG，滯后時間。當啟用微分作用時，應(yīng)對其進行處理。（見參數(shù)說明部分）2）FB41/SFB41的輸入與輸出接口參數(shù)MAN_ON：BOOL，手動值ON。當該位為TURE時，PID功能塊直接將MAN端的值送至控制值輸出端LMN。PEPER_ON：BOOL，過程變量值ON。過程變量即反饋量，此PID可直接使用過程變量PIW（不推薦使用）P_SEL：BOOL，比例選擇位。該位為ON時，P（比例）控制有效；一般選擇有效。I_SEL：BOOL，積分選擇位。該位為ON時，選擇I（積分）控制有效；一般選擇有效。INT_HOLD：BOOL，積分保持。該位為ON時，積分輸出項保持不變。通常手動時置為ON，以便保正自動/手動無擾切換。I_ITL_ON：BOOL，積分初值有效。I-ITLVAL（積分初值）變量和這個位對應(yīng)。D_SEL：BOOL，微分選擇位。該位ON時，D（微分）控制有效；一般的控制系統(tǒng)不用。CYCLE：TIME，PID采樣周期。SP_INT：REAL，PID的給定值。PV_IN：REAL，PID的反饋值（也稱過程變量）。PV_PER：WORD，

規(guī)格化的反饋值。由PEPER-ON選擇有效。（不推薦使用）MAN：REAL，手動值。MAN-ON端ON時，改值將送至LMN端輸出。GAIN：REAL，比例增益。TI：TIME，積分時間。TD：TIME，微分時間。TM_LAG：TIME，微分作用滯后時間，等于TD/KD。DEADB_W：REAL，死區(qū)寬度。如果輸出在平衡點附近微小幅度振蕩，可以考慮用死區(qū)來降低靈敏度。LMN_HLM：REAL，控制輸出上限。一般是100%。LMN_LLM：REAL，控制輸出下限。一般為0%。如果需要雙極性調(diào)節(jié)，則需設(shè)置為-100%；（如：正負10V輸出雙極性輸出時，需要設(shè)置為-100%）。PV_FAC：REAL，過程變量比例因子（一般不使用）。PV_OFF：REAL，過程變量偏置值（一般不使用）。LMN_FAC：REAL，PID輸出值比例因子（一般不使用）。LMN_OFF：REAL，PID輸出值偏置值（一般不使用）。I_ITLVAL：REAL，PID的積分初值。有I-ITL-ON選擇有效?？膳cLMN連接，以實現(xiàn)A/M無擾切換。DISV：REAL，前饋控制量（一般不使用）。以下為輸出部分：LMN：REAL，PID輸出。LMN_PER：WORD，用于與AO通道直接連接的輸出。LMN_PER=LMN*27648/100QLMN_HLM：BOOL，輸出超上限。QLMN_LLM：BOOL，輸出低于下限。LMN_P：REAL，PID輸出中P的分量。（可用于在調(diào)試過 觀察比例作用結(jié)果，可不使用。）LMN_I：REAL，PID輸出中I的分量。（可用于在調(diào)試過觀察積分作用結(jié)果，可不使用。）LMN_D：REAL，PID輸出中D的分量。（可用于在調(diào)試過 觀察微分作用效果，可不使用。）PV：REAL，過程變量。ER：REAL，偏差值3）過程輸入變量的處理

通常使用FC105

將輸入變量轉(zhuǎn)換為0~100%的數(shù)據(jù)，PID運算均采用百分數(shù)運算。4）控制參數(shù)的處理

當PID的比例作用采用比例度參數(shù)時，應(yīng)先將比例度轉(zhuǎn)換為比例增益。GIAN=100/PB

（

PB為比例度值）

積分時間、微分時間以及微分滯后時間均為TIME型變量，PID模塊輸入端實際單位為ms，如T#1s將以1000（ms單位）輸入，當以秒為單位設(shè)置這些參數(shù)時應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為ms，并以TIME型變量。

當啟用微分作用時，需對TM_LAG進行處理。此參數(shù)即下面PID運算式中的Tf

。該參數(shù)的默認值為2s，如不不做處理，將影響實際微分作用。

通常使Tf

=

T

D/

KD

，KD為微分增益，可取2~6，然后依T

D計算出該值。)T

s

T s

1W

(s)

K

(1

1

fTD

sIPID

P5）手動/自動、正作用/反作用的處理

手動/自動由MAN_ON端控制，為BOOL變量，通常分配一個位變量單元（如M*.*)來控制其切換。當該位為ON時，為手動控制方式，PID模塊的輸出值由MAN端數(shù)值決定。此時，應(yīng)將PV值賦予SP，以實現(xiàn)無擾切換。

FB41/SFB41的偏差是按SP-PV計算的，相當于傳統(tǒng)PID控制器中的反作用方式。當需采用正作用控制方式時，可將SP_INT和PV_IN端數(shù)值對換，或?qū)AIN值變?yōu)樨摂?shù)來實現(xiàn)。3、模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計示例

一液位控制系統(tǒng)

，液位變送器為兩線制4~20mADC變送器(信號從AI1接入,地址為PIW256)

，

調(diào)節(jié)閥的控制信號也為

4~20mADC信號(信號來自AIO輸出,地址為

PQW272)

，控制器采用PI控制規(guī)律。I/O接線圖略（參考簡單模擬量控制系統(tǒng)設(shè)計部分的接線圖）示例：儲水槽LT101M

LY

101

LC

101

LY

102A/DD/AL1L2LV101FL

L#

101PLC功能L#101現(xiàn)場安裝數(shù)據(jù)連接計量罐AI1AQ1模擬信號線符號表控制程序：OB100中的程序控制程序：OB35中的程序（1000ms周期）續(xù)OB35中的程序雙整形數(shù)續(xù)OB35中的程序續(xù)OB35中的程序續(xù)OB35中的程序續(xù)OB35中的程序1、直接使用高級語言設(shè)計需解決的關(guān)鍵問題：1）

計算機與PLC的通信利用PLC生產(chǎn)廠家提供的通信協(xié)議來實現(xiàn)。2）數(shù)據(jù)的提取主要是文本字符串的處理問題。3）顯示數(shù)據(jù)與通信數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換

通常顯示數(shù)據(jù)要求以工程單位顯示，而通信數(shù)據(jù)是PLC的數(shù)據(jù)，應(yīng)在計算機上完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。四、

系統(tǒng)設(shè)計2、使用工控組態(tài) 設(shè)計需解決的關(guān)鍵問題：1）工控組態(tài) 是否支