可編程序控制器的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

第九章可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計第一節(jié)

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟第二節(jié)

PLC的選擇第三節(jié)

節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法第四節(jié)

可編程序控制器在邏輯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實例第五節(jié)

可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)及通信1第一節(jié)PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟一、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則1）充分發(fā)揮PLC功能，滿足被控對象的控制要求；2）力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便；3）保證控制系統(tǒng)安全可靠；4）考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC型號、I/O點數(shù)和存儲器容量等時，應(yīng)留適當?shù)挠嗔俊?二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟7．整理技術(shù)文件：包括設(shè)計說明書、電氣安裝圖、電氣元件明細表及使用說明書等。1．熟悉被控對象，制定控制方案；2．確定I/O設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點數(shù)3．選擇PLC：主要包括PLC機型、容量、I/O模塊、電源的選擇；4．分配PLC的I/O地址：列出輸入/輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子對照表；5．設(shè)計軟件及硬件；6．聯(lián)機調(diào)試；3結(jié)構(gòu)形式整體式模塊式安裝方式集中式遠程I／O式分布式相當?shù)墓δ芤蟮诙?jié)PLC的選擇一、PLC的機型選擇

一般用于小型控制系統(tǒng)中

一般用于較復(fù)雜系統(tǒng)中一般用于小型控制系統(tǒng)中適合于被控對象遠離中控室的工業(yè)現(xiàn)場適合于控制規(guī)模較大的工業(yè)現(xiàn)場控制簡單選低檔機，控制規(guī)模大或較復(fù)雜選中、高檔機4響應(yīng)速度系統(tǒng)可靠性機型統(tǒng)一對個別場合，要求PLC的I/O響應(yīng)延遲時間要短，應(yīng)選用掃描速度高的PLC，或選用具有高速I/O處理功能指令的PLC等。對可靠性高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮采用冗余控制系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。盡量選用同一企業(yè)、同一機型的PLC。5二、PLC的容量選擇（一）I/O點數(shù)

通常I/O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要，再加上10%~15%的備用量來確定。（二）用戶存儲容量

一般可按下式估算：存儲容量＝開關(guān)量I/O點總數(shù)×10+模擬量通道數(shù)×100在此基礎(chǔ)上，再根據(jù)實際需要留（20％～30％）的余量來選擇。6三、I/O模塊的選擇對PLC來講，信號形式可分為四類：（1）開關(guān)量輸入信號（2）開關(guān)量輸出信號（3）模擬量輸入信號（4）模擬量輸出信號不同的I/O模塊，其電路和性能不同，它直接影響著PLC的應(yīng)用范圍和價格，應(yīng)該根據(jù)實際情況合理選擇。71、輸入信號的類型及電壓等級①類型選擇類型：直流輸入、交流輸入、交流／直流輸入三種。選擇原則：主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號、周圍環(huán)境因素等來選擇。

直流輸入模塊：延遲時間較短，可直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊：可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境。

（一）開關(guān)量輸入模塊的選擇8②電壓等級選擇

電壓等級：直流5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ、48Ｖ、60Ｖ等；交流110Ｖ、220Ｖ等。選擇原則：主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。傳輸距離較近：選用5Ｖ、12Ｖ、24Ｖ。如5Ｖ輸入模塊最遠不得超過10米。距離較遠的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊。92、輸入接線方式選擇

接線種類：匯點式、分組式兩種。匯點式：所有輸入點共用一個公共端。分組式：輸入點分成幾組，每一組共用一個公共端，各組間分隔開。COMIN0IN1IN2┊INn(a)匯點式輸入

COM1IN0IN1IN2COM2IN3IN4(b)分組式輸入103、注意同時接通的輸入點數(shù)量

對于選用高密度輸入模塊(如32點、48點等)，應(yīng)考慮同時接通的點數(shù)一般不要超過輸入點數(shù)的60％。（二）開關(guān)量輸出模塊的選擇1．輸出方式的選擇

輸出方式：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。①繼電器輸出優(yōu)點：價格便宜，可驅(qū)動交、直流負載，適用電壓范圍寬、導(dǎo)通壓降小，承受瞬時過電壓和過電流能力較強。

缺點：動作速度較慢、壽命短、可靠性較差。

適用場合：用于驅(qū)動感性負載、觸點動作頻率不超過1Hz的場合。11

②晶閘管和晶體管輸出

適用場合：用于頻繁通斷的負載。晶閘管輸出只能用于交流負載；晶體管輸出只能用于直流負載。2．輸出接線方式的選擇

種類：分組式輸出、分隔式輸出

分組式輸出：輸出點分成多組，每組共用一個公共端。

分隔式輸出：各輸出點相互隔離，無公共端。

12COM0OUT0OUT1OUT2COM1OUT3OUT4OUT5(a)分組式輸出COM0OUT0COM1OUT1COM2OUT2COM3OUT3(b)分隔式輸出

選擇原則：根據(jù)負載電源種類的多少而定。若每個負載的電源均不同，應(yīng)選分隔式輸出。反之，可選分組式輸出。133．輸出電流的選擇4．注意同時接通的輸出點數(shù)量

輸出模塊同時接通輸出點的累計電流必須小于公共端所允許通過的電流值。一般來說，同時接通的點數(shù)不要超出同一公共端輸出點數(shù)的60％。5．輸出的最大負載電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)輸出模塊的輸出電流必須大于負載的額定電流。若輸出模塊無法直接驅(qū)動負載，可增加中間放大環(huán)節(jié)。14四、電源模塊及其它外設(shè)的選擇1．電源模塊的選擇2．編程器的選擇3．寫入器的選擇僅模塊式結(jié)構(gòu)的PLC需要電源模塊的選擇。選擇時主要考慮電源的額定輸出電流。電源模塊的額定電流必須大于所有模塊的總消耗電流。復(fù)雜系統(tǒng)或需在線編程的PLC系統(tǒng)選用智能編程器。小型簡單的系統(tǒng)選用個人計算機和編程軟件實現(xiàn)編程器的功能。選用EPROM寫入器，可防止干擾等原因造成程序破壞。15第三節(jié)節(jié)省PLC輸入輸出點數(shù)的方法一、減少輸入點數(shù)的方法1．分時分組輸入自動輸入S1~S8、手動輸入Q1~Q8共用PLC輸入點I0.0~I0.7。用工作方式選擇開關(guān)SA切換自動和手動信號輸入電路。

PLC用I1.0來識別是自動還是手動信號。自動輸入手動輸入SAQ8Q2Q1S1L+I1.0I0.0I0.1┋I0.7S2S8┋162．輸入觸點的合并某些功能相同的輸入點可以合并。常閉觸點串聯(lián)輸入，常開觸點并聯(lián)輸入。例如：某負載可在多處起動和停止，可以將三個起動信號并聯(lián)，將三個停止信號串聯(lián)，分別送給PLC的兩個輸入點.SB3SB2SB1I0.1I0.2

L+SB4SB5SB6PLC173．將信號設(shè)置在PLC之外系統(tǒng)中的某些輸入信號功能簡單、涉及面很窄，如手動操作按鈕、電動機過載保護的熱繼電器觸點等，有時就沒有必要作為PLC輸入。KM3KM2KM1自動手動FR2FR1FR3SB3SB2Q0.0Q0.1PLCQ0.2

COMSB1~18二、減少輸出點數(shù)的方法（一）矩陣輸出采用8個輸出組成4×4矩陣，可接16個輸出設(shè)備。要使某個負載接通工作，只要控制它所在的行與列對應(yīng)的輸出繼電器接通即可。KM1Q0.0

Q0.1Q0.2Q0.3PLCCOM0Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7COM1電源19（二）分組輸出當兩組負載不同時工作，可通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或通過受PLC控制的電器觸點進行切換，這樣PLC的每個輸出點可以控制兩個不同時工作的負載。KM6KM5電源21COM0Q0.0Q0.1Q0.2KM2KM1KM4KM3SA20（三）并聯(lián)輸出

當兩個通斷狀態(tài)完全相同的負載，可并聯(lián)后共用PLC的一個輸出點。并聯(lián)輸出應(yīng)考慮PLC輸出點的驅(qū)動能力是否足夠。（四）負載多功能化

一個負載實現(xiàn)多種用途。如:指示燈輸出，可控制指示燈的常亮和閃爍，表示不同的信息。（五）某些輸出設(shè)備可不進PLC

系統(tǒng)中某些相對獨立、比較簡單的部分可考慮直接用繼電器電路控制。21三、PLC應(yīng)用中的若干問題（一）對PLC的某些輸入信號的處理1)如果PLC輸入設(shè)備采用兩線式傳感器（如接近開關(guān)等）時，它們的漏電流較大，可能會出現(xiàn)錯誤的輸入信號。為了避免這種現(xiàn)象，可在輸入端并聯(lián)旁路電阻R，兩線式傳感器PLC輸入2）如果PLC輸入信號由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應(yīng)大于10KΩ，導(dǎo)通電阻應(yīng)小于800Ω。22（二）PLC的安全保護1．短路保護當PLC輸出控制的負載短路時，為了避免PLC內(nèi)部的輸出元件損壞，應(yīng)該在PLC輸出的負載回路中加裝熔斷器，進行短路保護。2．感性輸入/輸出的處理PLC的輸入端和輸出端常常接有感性元件。如果是直流感性元件，應(yīng)在其兩端并聯(lián)續(xù)流二極管；如果是交流元件，應(yīng)在其兩端并聯(lián)阻容電路。抑制電路斷開時產(chǎn)生的電弧對PLC內(nèi)部輸入、輸出元件的影響。23感性輸入/輸出的處理直流交流直流交流24（三）PLC系統(tǒng)的接地要求

良好的接地是PLC安全可靠運行的重要條件。PLC一般最好單獨接地，與其它設(shè)備分別使用各自的接地裝置。也可采用公共接地，但禁止使用串聯(lián)接地方式。PLC的接地線應(yīng)盡量短，使接地點盡量靠近PLC。接地線的截面應(yīng)大于2mm2.PLC其它設(shè)備a)分別接地其它設(shè)備PLCb)公共接地PLC其它設(shè)備c)串聯(lián)接地25第四節(jié)可編程序控制器在邏輯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實例一、PLC在工業(yè)自動生產(chǎn)線中的應(yīng)用（一）輸送機分檢大小球的PLC控制裝置1．控制要求

圖9－11所示為分檢大、小球的自動裝置的示意圖。分析工作過程及控制要求.26圖9-11大、小球自動分檢裝置示意圖27（5）如果啟動裝置后，操作桿下行一直到SQ閉合后，下限位開關(guān)SQ2仍為斷開狀態(tài)，則吸盤吸起的是大球，操作桿右行碰到右限位開關(guān)SQ5（大球的右限位開關(guān)）后，將大球釋放到大球箱里，然后返回到原位。（4）假設(shè)吸盤吸起小球，則操作桿向上行，碰到上限位開關(guān)SQ3后，操作桿向右行；碰到右限位開關(guān)SQ4(小球的右限位開關(guān))后，再向下行，碰到下限位開關(guān)SQ2后，將小球釋放到小球箱里，然后返回到原位。（1）當輸送機處于起始位置時，上限位SQ3開關(guān)和左限位開關(guān)SQ1被壓下，極限開關(guān)SQ斷開。（2）啟動裝置后，操作桿下行，一直到極限開關(guān)SQ閉合。此時，若碰到的是大球，則下限位開關(guān)SQ2仍為斷開狀態(tài)，若碰到的是小球則下限位開關(guān)SQ2為閉合狀態(tài)。（3）接通控制吸盤的電磁閥線圈Y001。282．I/O地址分配圖9-12

I/O地址分配圖293．功能圖的設(shè)計圖9-13自動分檢控制STL功能圖304．梯形圖的設(shè)計圖9-14大、小球分檢控制梯形圖5．語句表程序31(二)皮帶運輸機的PLC控制圖9－15所示為某原材料皮帶運輸機的示意圖。原材料從料斗經(jīng)過PD1、PD2兩臺皮帶運輸機送出；由電磁閥M0控制從料斗向PD1供料；PD1、PD2分別由電動機M1和M2控制。圖9-15某原料皮帶運輸機示意圖321．控制要求（1）初始狀態(tài)料斗、皮帶PD1和皮帶PD2全部處于關(guān)閉狀態(tài)。

（2）啟動操作啟動時為了避免在前段運輸皮帶上造成物料堆積，要求逆料方向按一定的時間間隔順序啟動。其操作步驟如下：

皮帶PD2→延時5s→皮帶PD1→延時5s→料斗M0（3）停止操作停上時為了使運輸機皮帶上不留剩余的物料，要求順物料流動的方向按一定的時間間隔順序停止。其停止的順序如下：

料斗→延時10s→皮帶PD1→延時10s→皮帶PD2（4）故障停止在皮帶運輸機的運行中，若皮帶PD1過載，應(yīng)把料斗和皮帶PD1同時關(guān)閉，皮帶PD2應(yīng)在皮帶PD1停止10s后停止。若皮帶PD2過載，應(yīng)把皮帶PD1、皮帶PD2(M1、M2)和料斗M0都關(guān)閉。（5）要求采用FX系列PLC實現(xiàn)控制332．I/O地址分配

啟動按鈕X000

M0料斗控制Y000

停止按鈕X001

M1接觸器Y001M1熱繼電器X003

M2接觸器Y002M2熱繼電器X004

3．程序設(shè)計（1）用步進指令根據(jù)皮帶運輸機控制要求設(shè)計的功能圖34圖9-16皮帶運輸機的PLC功能圖35（2）皮帶運輸機的PLC梯形圖圖9-17皮帶運輸機的PLC梯形圖364、語句表程序二、PLC在機械手控制系統(tǒng)中的應(yīng)用圖9－18是某機械手的工作示意圖，該機械手的任務(wù)是將工件從工作臺A搬往工作臺B。試設(shè)計該機械手的PLC控制系統(tǒng)。圖9-18機械手的工作示意圖

37（一）控制系統(tǒng)要求分析1、機械結(jié)構(gòu)2、工藝過程圖9-19系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖383、控制要求

工件臺A、B上工件的傳送不用PLC控制；機械手要求按一定的順序動作，其流程圖如圖9－20所示。圖9-20控制系統(tǒng)流程圖39（二）PLC選型及I/O接線圖根據(jù)控制要求，PLC控制系統(tǒng)選用SIEMENS公司S7-200系列CPU214和EM221，其輸入輸出端子電氣接線圖如圖9－21所示。圖9-21控制系統(tǒng)外部I/O接線圖40（三）PLC

I/O地址、內(nèi)部輔助繼電器的分配表序號符號功能描述序號符號功能描述1I0.0起動13I1.4上升2I0.1下限14I1.5右移3I0.2上限15I2.0左移4I0.3右限16I2.1夾緊5I0.4左限17I2.2放松6I0.5無工作檢測18I2.3復(fù)位7I0.6停止19Q0.0下降8I0.7手動20Q0.1夾緊/放松9I1.0單步21Q0.2上升10I1.1單周期22Q0.3右移11I1.2連續(xù)23Q0.4左移12I1.3下降24Q0.5原位顯示41（四）PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計1、整體設(shè)計整體設(shè)計的梯形圖（主程序）：圖9-22主程序梯形圖422、手動控制程序

圖9-23手動程序梯形圖（子程序0）433、自動操作程序

圖9-24自動操作程序（子程序1）444、輸出顯示程序

圖9-25輸出顯示程序45三、PLC在電梯控制中的應(yīng)用圖9-26三層樓電梯控制示意圖電梯控制是一個隨機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)沒有固定的控制順序，其控制作用是根據(jù)PLC外部提出的控制要求（輸入的信號）而實施的。電梯的控制內(nèi)容包括：箱內(nèi)、外按鈕的控制，電梯運行到位開門、關(guān)門的控制，每層指示燈及安全措施、報警作用的控制等。在此以三層的電梯箱內(nèi)控制為例。46（一）電梯控制系統(tǒng)的要求（F:呼梯開關(guān)）（1）電梯在一層或二層時，出現(xiàn)三層呼梯（3F＝ON）信號，則電梯上升，運行到三層，三層限位開關(guān)閉合（SQ:限位開關(guān)；SQ3＝ON）后停止運行。（2）電梯在一層時，出現(xiàn)二層呼梯（2F=ON）信號，則電梯上升，運行到二層，二層的限位開關(guān)閉合（SQ2=ON）后停止運行。（3）電梯在一層時，同時出現(xiàn)二層和三層的呼梯（2F=ON,3F=ON）信號，則電梯上升運行；先上升到二層（SQ2=ON）,暫停運行2s后，再繼續(xù)上升到三層，直到三層的限位開關(guān)閉合（SQ3=ON）電梯停止運行。47（4）電梯在三層或二層時，出現(xiàn)一層呼梯（1F=ON）信號，則電梯下降運行；直到一層的限位開關(guān)閉合（SQ1=ON）,電梯停止運行。（5）電梯在三層時，出現(xiàn)二層呼梯（2F=ON）信號，則電梯下降運行；直到二層的限位開關(guān)閉合（SQ2=ON）,電梯停止運行。（6）電梯在三層時，同時出現(xiàn)二層或一層呼梯（2F=ON、1F=ON）信號，則電梯下降運行；先到二層，暫停運行2s后，電梯又繼續(xù)下降，直到一層的限位開關(guān)閉合（SQ1=ON）,電梯停止運行。48（7）電梯在上升途中，任何下降呼梯均無效。（8）電梯在下降途中，任何上升呼梯均無效。（9）電梯到達每層的運行時間限定小于10s；超過10s，則電梯自動停止運行。（10）此控制采用FX系列PLC實現(xiàn)控制。49（二）電梯控制程序的設(shè)計1．I/O地址分配輸入地址SQ1X000SQ2X001SQ3X002IFX0032FX0043FX005輸出地址電梯上升Y000電梯下降Y001502．邏輯設(shè)計

圖9-27三層樓電梯廂內(nèi)控制梯形圖51四、PLC在機床中的應(yīng)用（一）T68鏜床控制系統(tǒng)1．電氣控制任務(wù)

雙速電動機M1作為主軸及進給的驅(qū)動，電動機M2為進給快速移動的驅(qū)動。對M1的具體控制要求是：1）正反轉(zhuǎn)點動控制及反接制動；2）正反轉(zhuǎn)連續(xù)運轉(zhuǎn)及反接制動；3）高、低速的轉(zhuǎn)換控制。522．輸入輸出點的分配輸入端輸出端輸入設(shè)備PLC輸入端子號輸出設(shè)備PLC輸出端子號M1的停止按鈕SB6X000M1正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y000M1的正轉(zhuǎn)按鈕SB1X001M1反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y001M1的反轉(zhuǎn)按鈕SB2X002限流電阻接觸器KM3Y002M1的正轉(zhuǎn)點動按鈕SB3X003M2正轉(zhuǎn)接觸器KM3Y003M1的反轉(zhuǎn)點動按鈕SB4X004M2反轉(zhuǎn)接觸器KM4Y004高低速轉(zhuǎn)換行程開關(guān)SQX005M1低速△接觸器KM6Y005主軸變速行程開關(guān)SQ1X006M1高速YY接觸器KM7Y00653輸入端輸出端輸入設(shè)備PLC輸入端子號輸出設(shè)備PLC輸出端子號主軸變速行程開關(guān)SQ2X007M1高速YY接觸器KM8Y007進給變速行程開關(guān)SQ3X010進給變速行程開關(guān)SQ4X011工作臺或主軸箱機動進給限位SQ5X012主軸或花盤刀架機動進給限位SQ6X013快速M2電動機正轉(zhuǎn)限位SQ7X014快速M2電動機反轉(zhuǎn)限位SQ8X015M1熱繼電器觸點FRX016速度繼電器正轉(zhuǎn)觸點KS1X017速度繼電器反轉(zhuǎn)觸點KS2X02054電源KM4KM5KM6KM7KM8KM3KM1KM2X000X001X002X003Y000X004Y001X005Y002X006Y003X007Y004X010Y005X011Y006X012Y007X013X014X015PLCX016X017X020COMCOMKV2KV1FRSQ8SQ7SQ6SQ5SQ4SQ3SQ2SQ1SQSB1SB2SB3SB4SB6圖9-28輸入輸出設(shè)備與PLC的接線553．繪制梯形圖

（1）M1正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖T2K5M102K5T1M101M101X002M102M101X001M102X001M101M102X002Y002X006X010M102M101Y002Y001Y000T1Y002Y000Y001T2圖9-29

M1正反轉(zhuǎn)控制梯形圖56（2）M1反轉(zhuǎn)制動的梯形圖（3）高低速轉(zhuǎn)換控制的梯形圖Y000Y001T3K5X017M103T3X011X017X007K5M103T2X020T2Y001Y000X007Y001X011M103Y000X000圖9-30

M1反接制動梯形圖M103X000M102Y007Y006M103T4Y005Y005M103T4Y006M101X000X006X010Y002X005T4X007Y001X011Y000圖9-31

M1高低速轉(zhuǎn)換控制梯形圖57機械互鎖及過載保護M1停止控制M1正轉(zhuǎn)輔助控制X013X012M110X016M101M100X001M102Y001M101M110

X000

M100

X000X007Y001X011Y000M103MC·MC·X002M101Y000M102M1反轉(zhuǎn)輔助控制M1正轉(zhuǎn)延時控制M1反轉(zhuǎn)延時控制M102K5M102T1T0Y002Y001Y000T2M103X003M1正轉(zhuǎn)、運行、制動K5M101T0反轉(zhuǎn)反接制動延時M1反轉(zhuǎn)、點動、反接制動正轉(zhuǎn)反接制動延時短接電阻低速△接高速YY接M2正轉(zhuǎn)控制M2反轉(zhuǎn)控制K5X007X017T2K15X005T4M102M101X006X010Y002X020X011T3X004T1Y002Y000Y001K5X017M103T3MCRM100M103T4Y006Y005Y007M103T4Y005Y006X014X015Y004Y003X014X015Y003Y004MCRM110END低速高速轉(zhuǎn)換延時圖9-32

T68普通鏜床PLC控制梯形圖58（二）Z3040型搖臂鉆床的電氣控制系統(tǒng)1．電氣控制任務(wù)

1）主軸電動機M1的正反轉(zhuǎn)運動（如加工螺紋要求電動機正、反轉(zhuǎn)）；2）搖臂升降電動機M2正、反轉(zhuǎn)運動；3）搖臂夾緊、放松液壓泵電動機M3的正反轉(zhuǎn)運動；4）完成各種操作之間的互鎖控制及延時控制。冷卻根據(jù)加工任務(wù)來選用，冷卻泵電動機控制簡單，故采用手動控制。Z3040型搖臂鉆床是一個多臺電動機拖動系統(tǒng)，采用PLC控制時，也必須實現(xiàn)如下控制要求：592．輸入輸出點的分配

輸入端輸出端輸入設(shè)備輸入端子輸出設(shè)備輸出端子M1停止按鈕SB1X000M1正轉(zhuǎn)接觸器KM1Y000M1正轉(zhuǎn)按鈕SB2X001M1反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y001M1反轉(zhuǎn)按鈕SB3X002M2正轉(zhuǎn)接觸器KM3Y002M2正轉(zhuǎn)按鈕SB4X003M2反轉(zhuǎn)接觸器KM4Y003M2反轉(zhuǎn)按鈕SB5X004M3正轉(zhuǎn)接觸器KM5Y004M3正轉(zhuǎn)按鈕SB6X005M3反轉(zhuǎn)接觸器KM6Y005M3反轉(zhuǎn)按鈕SB7X006電磁閥YV驅(qū)動Y006搖臂上升限位SQ1X007搖臂夾緊指示燈HL1Y007搖臂放松限位SQ2X010搖臂放松指示燈HL2Y01060輸入端輸出端輸入設(shè)備輸入端子輸出設(shè)備輸出端子搖臂夾緊限位SQ3X011立柱及主軸箱夾緊指示燈HL3Y011立柱及主軸箱放松限位SQ4X012立柱及主軸箱放松指示燈HL4Y012立柱及主軸箱夾緊限位SQ5X013M1運行指示燈HL0Y013搖臂下降限位SQ6X014主軸箱關(guān)合限位SQ7X015M1熱繼電器FR1觸點X016M2熱繼電器FR2觸點X017M3熱繼電器FR3觸點X02061Y001X006T2X020M111T2M112X003X005X006Y006K5T6M112K5T5M111T4K5M110T4Y002Y003T3Y003Y002MCRM106MCRM106X005M112X007M111Y004T5Y005Y005T6Y004Y013Y000Y010X010Y007X011Y011X012Y012X013MCM104MCM104M2正轉(zhuǎn)M2反轉(zhuǎn)M3正轉(zhuǎn)M3反轉(zhuǎn)M1運行指示搖臂放松指示搖臂夾緊指示主軸箱夾緊指示主軸箱放松指示M104T2K15M105T2M104M102升降延時（夾緊）Y000T0Y001K5T1M103K5T0M102M101X001M103Y001M102M102X002M102Y000M103M102Y001T1Y000MCRM100M100X000X016M101X0150M1000MC2MC2X004X014X005M104X010X003X007M104X003M107M110K5M107M106X004M110M107MC2M104X017X010M106MC2M1停止M1正轉(zhuǎn)輔助M1正轉(zhuǎn)延時M1反轉(zhuǎn)輔助M1反轉(zhuǎn)延時M1正轉(zhuǎn)M1反轉(zhuǎn)T3圖9-34

Z3040型搖臂鉆床的PLC控制梯形圖3、繪制梯形圖62第五節(jié)可編程序控制器網(wǎng)絡(luò)及通信一、網(wǎng)絡(luò)概述（一）聯(lián)網(wǎng)目的（二）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議1．鏈接結(jié)構(gòu)2．聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

圖9-35聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖20134(a)星形結(jié)構(gòu)1342（b）總線結(jié)構(gòu)4132（c）環(huán)形結(jié)構(gòu)63（1）星形結(jié)構(gòu)

只有一個中心節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)上其他各節(jié)點都分別與中心節(jié)點相連，通信功能由中心節(jié)點進行管理，并通過中心節(jié)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。（2）總線結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的所有節(jié)點都通過相應(yīng)硬件連接到一條無源公共總線上，任何一個節(jié)點發(fā)出的信息都可沿著總線傳輸，并被總線上其他任意節(jié)點接收。它的傳輸方向是從發(fā)送節(jié)點向兩端擴散傳送。（3）環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)形結(jié)構(gòu)中的各節(jié)點通過有源接口連接在一條閉合的環(huán)形通信線路中，是點對點式結(jié)構(gòu)，即一個節(jié)點只能把數(shù)據(jù)傳送到下一個節(jié)點。若下一個節(jié)點不是數(shù)據(jù)發(fā)送的目的節(jié)點，則再向下傳送直到目的節(jié)點接收為止。643．網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議在通信網(wǎng)絡(luò)中，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，各用戶主機為了進行通信，就必須共同遵守一套事先制定的規(guī)則，稱為協(xié)議。（三）通信方式1．串行數(shù)據(jù)傳送與并行數(shù)據(jù)傳送

（1）并行數(shù)據(jù)傳送（2）串行數(shù)據(jù)傳送

2．異步方式與同步方式

串行通信數(shù)據(jù)的傳送是一位一位分時進行的。根據(jù)串行通信數(shù)據(jù)傳輸方式的不同可以分為異步方式和同步方式。65（1）異步方式異步方式又稱為起止方式。它在發(fā)送字符時，要先發(fā)送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。字符之后還可以加入奇偶校驗位。異步傳送較為簡單，但要增加傳送位，將影響傳輸速率。異步傳送是靠起始位和波特率來保持同步的。PLC網(wǎng)絡(luò)多采用異步方式傳送數(shù)據(jù)。（2）同步方式同步方式要在傳送數(shù)據(jù)的同時，也傳遞時鐘同步信號，并始終按照給定的時刻采集數(shù)據(jù)。同步方式傳遞數(shù)據(jù)雖提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，但對通信系統(tǒng)要求較高。66（四）網(wǎng)絡(luò)配置網(wǎng)絡(luò)配置與建立網(wǎng)絡(luò)的目的、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及通訊方式有關(guān)，但任何網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)配置都包括硬件、軟件兩個方面。1．硬件配置（1）通信接口（2）通信介質(zhì)

2．軟件配置

要實現(xiàn)PLC的聯(lián)網(wǎng)控制，就必須遵循一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。不同公司的機型，通信軟件各不相同。軟件一般分為兩類，一類是系統(tǒng)編程軟件，用以實現(xiàn)計算機編程，并把程序下載到PLC，且監(jiān)控PLC工作狀態(tài)。67二、S7－200系列CPU與計算機設(shè)備的通信（一）S7－200系列CPU的通信性能1．SIEMENS公司的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)管理層計算機集合工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）S7－300S7－200及遠程I/OS7－200及遠程I/O智能模塊AS－1總線現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場設(shè)備S7－300S7－200S7－200現(xiàn)場總線多點MPI網(wǎng)圖9-36

SIEMENS公司S7系列PLC網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)682．S7系列的通信協(xié)議（1）PPI協(xié)議PPI(Point-to-point-Interface)協(xié)議，即點對點接口，是一個主/從協(xié)議。協(xié)議規(guī)定主站向從站發(fā)出申請，從站進行響應(yīng)。從站不能初始化信息。但當主站發(fā)出申請或查詢時，從站才對其響應(yīng)。（2）MPI協(xié)議MPI（Multi-PointInterface）即多點接口，可以是主/主協(xié)議或主/從協(xié)議，協(xié)議如何操作有賴于設(shè)備的類型。69PROFIBUS協(xié)議用于分布式I/O設(shè)備（遠程I/O）的高速通信。該協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)使用RS－485標準雙絞線，適合多段、遠距離通信。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)常有一個主站和幾個I/O從站。主站初始化網(wǎng)絡(luò)并核對網(wǎng)絡(luò)上的從站設(shè)備和配置中的匹配情況。如果網(wǎng)絡(luò)中有第三個主站，則它只能訪問第一個主站的從站。（3）PROFIBUS協(xié)議（4）自由口協(xié)議在自由口模式下，主機只有在RUN方式時，用戶才可以用相關(guān)的通信指令編寫用戶控制通信口的程序。當主機處于STOP方式時，自由口通信被禁止，通信口自動切換到正常的PPI協(xié)議操作。703．通信設(shè)備

（1）通信口S7－200CPU主機上的通信口是符合歐洲標準EN50170中的PRO-FIBUS標準的RS－485兼容9針D型連接器。（2）網(wǎng)絡(luò)連接器網(wǎng)絡(luò)連接器可以用來把多個設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中。網(wǎng)絡(luò)連接器有兩種類型：一種僅提供連接到主機的接口；另一種則增加了一個編程接口。兩種連接器都有兩組螺絲端子，可以連接網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出。（3）通信電纜通信電纜主要有網(wǎng)絡(luò)電纜和PC/PPI電纜。715個DIP開關(guān)與PC/PPI通信方式：圖9-37PPI方式的CPU通信72（4）網(wǎng)絡(luò)中繼器網(wǎng)絡(luò)中繼器在PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，可以用來延長網(wǎng)絡(luò)的距離，允許給網(wǎng)絡(luò)加入設(shè)備，并且提供一個隔離不同網(wǎng)絡(luò)段的方法。每個網(wǎng)絡(luò)中最多有9個中繼器，每個中繼器最多可再增加32個設(shè)備。（5）其他設(shè)備除了以上設(shè)備之外，常用的還有通信處理器CP、多機接口卡（MPI卡）和EM277通信模塊等。73三、個人計算機PC與S7－200CPU之間的聯(lián)網(wǎng)通信1、鏈接

圖9-38利用PC/PPI電纜和幾個S7－200CPU通信2、PC/PPI網(wǎng)絡(luò)743．多主機網(wǎng)絡(luò)（MPI網(wǎng)絡(luò)）

圖9-39利用MPI或CP卡和S7－200CPU通信（1）STEP7-Micro/WIN32(在0號站)可以監(jiān)視2號站的狀態(tài)，同時TD200(5號和1號站)和CPU224模塊（3號站和4號站）可以實現(xiàn)通信。75（2）兩個CPU224模塊可以通過網(wǎng)絡(luò)指令NETR和NETW相互發(fā)送信息。（3）3號站可以從2號站（CPU222）和4號站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。（4）4號站可以從2號站（CPU222）和3號站（CPU224）讀寫數(shù)據(jù)。76四、S7－200系列PLC自由口通信自由口模式通信是指用戶程序在自定義的協(xié)議下，通過端口0控制PLC主機與其他的帶編程口的智能設(shè)備（如打印機、條形碼閱讀器、顯示器等）進行通信。（一）相關(guān)的特殊功能寄存器1．自由端口的初始化SMB30控制和設(shè)置通信端口0，如果PLC主機上有通信端口1，則用SMB130來進行控制和設(shè)置。SMB30和SMB130的對應(yīng)數(shù)據(jù)位功能相同，每位的含義如下：PPDBBBMM77（1）PP位：奇偶選擇00和10表示無奇偶校驗；01表示奇校驗；11表示偶校驗。（2）D位：有效位數(shù)0表示每個字符有效數(shù)據(jù)位為8位；1表示每個字符有效數(shù)據(jù)位為7位。（3）BBB位：自由口波特率000表示38.4kb/s；001表示19.2kb/s；010表示9.6kb/s；011表示4.8kb/s；100表示2.4kb/s；101表示1.2kb/s；