第第5章章 系统设计系统设计5.1 PLC 控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤5.2 设计举例设计举例5.3 应用举例应用举例5.4 综合思考题综合思考题5.1 PLC 控制系统的设计步骤控制系统的设计步骤5.1.1 由工艺要求由工艺要求 控制方案控制方案5.1.2确定用户确定用户I/O设备设备5.1.3 选择选择PLC（一）机型的选择（一）机型的选择1、系统类型、系统类型 单体控制的小系统（小型单体控制的小系统（小型 PLC） 慢过程大系统：多台中小型慢过程大系统：多台中小型 PLC 加底速网加底速网 实时控制快速系统：大型实时控制快速系统：大型 PLC（多（多 CPU，有中断）加高速网，有中断）加高速网2、机型统一，可以互换，便于检修和通讯、机型统一，可以互换，便于检修和通讯（二）、容量的选择（二）、容量的选择1、程序内存：、程序内存： 总数字总数字=（开关（开关I/O总数总数 10 +模拟点数模拟点数 150） 1.252、I/O 点数：点数：10%-15%的余量的余量（三）、（三）、I/O模块模块1、功能、功能2、电源及负载的大小，交、电源及负载的大小，交/直流直流3、输入接点方式（集电极开路，流入、输入接点方式（集电极开路，流入,流出）流出）4、输出点类型：继电器、晶体管、双向可控硅、输出点类型：继电器、晶体管、双向可控硅（四）、系统响应时间（四）、系统响应时间响应时间响应时间 = 输入延迟输入延迟 + PLC 工作时间工作时间 + 输出延迟输出延迟 5.2 设计举例设计举例5.2.1 由工艺要求分析由工艺要求分析（一）由工艺过程分（一）由工艺过程分8步步操作台操作台（二）操作方式（二）操作方式 1、手动、手动 运动方式：右/左、 夹/松、 下/上 操作方式： 手动 启/停：启：正过程； 停：反过程2、自动、自动 单步：“启”（一个动作完成后自动停止） 单周： “启”（完成一个周期）“停”（立即停） 连续： “启”（连续执行） “停”（立即停）用单步使之回到原点“复位”（完成一个周期后在原点停）5.2.2 确定确定I/O设备设备 输入输入：1）操作方式 4 2）运动方式 3 3）按钮 3 4）行程开关 4 （下限位，上限位 左限位，右限位） 5）无工作检测 1 共 15 个 输出输出 1）电磁阀 5 （下降，夹/松，上升，右移，左移） 2）指示灯 1 共 6 个（三）选（三）选 PLC I/O 15/6 选择选择 S7-300 314IFM I 124.0-I 125.6 Q 124.0-Q124.5 或 一个 16点 DI I 0.0-I1.6 一个8点 DO Q 4.0-Q4.5（四）（四）I/O分配表分配表输入输入: 序号功能 地址 1 启动 I0.0 2 下限位 I0.1 3 上限位 I0.2 4 右限位 I0.3 5 左限位 I0.4 6 光电开关 I0.5 7 停止 I0.6 8 手动 I0.7 9 单步 I1.0 10 单周 I1.1 11 连续 I1.2 12 右/左 I1.3 13 夹/松 I1.4 14 下/上 I1.5 15 复位 I1.6输出输出: 序号 功能 地址 1 下降电磁阀 Q124.0 2 夹/松 Q124.2 3 上升 Q124.3 4 右移 Q124.4 5 左移 Q124.5 6 原点指示灯 Q124.6 右/左夹/松下/上5.2.3 PLC程序设计（一）程序框图（二）手动操作程序（二）手动操作程序（三）自动操作程序（三）自动操作程序5.3 应用举例 搅拌机控制搅拌机控制送料小车控制系统送料小车控制系统传送带控制系统自动售货机控制系统例例 5-2 搅拌机控制搅拌机控制阀A为Q124.0，阀B为Q124.1阀C为Q124.2，搅拌机为Q124.3启动按钮为 I0.0，停止按钮为 I0.1，传感器H为 I0.2，传感器M为 I0.3，传感器L为I0.4。按启动后，阀A开；当液位到M时，阀A关，阀B开；当液位到H时，阀B关，搅拌机开；2分钟后，搅拌机关，阀C开；当液位到H时，延时40秒后，阀C 关，阀A开，进行下次搅拌。解：1、进程图A阀工作 B阀工作 搅拌机工作 C阀工作 A阀工作启 M H 2 L 40 M 动 感 感 分 感 秒 感 应 应 到 应 到 应2、输入、输出启动按钮、停止按钮为 I0.0、I0.1。传感器H 、M、L为I0.2、 I0.3、I0.4。阀A 、B、C为Q124.0、Q124.1、Q124.2。搅拌机为Q124.3。例例5-3 送料小车控制系统送料小车控制系统 A1、A2、A3分别是正向、反向和停止控制按钮。X1、X2、X3分别是甲、乙、丙处的行程开关。Z1、Z2分别是正向、反向控制接触器。如甲点通过控制Z3给小车装料（Z3=1， 3分钟装料；Z3=0，装料停止），乙、丙处通过控制Z4给小车卸料（Z4=1，5分钟卸料；Z4=0，卸料停止） 。试画出PLC接线图和控制系统梯形图。甲点装料 右行乙点卸料 左行 甲点装料 右行 丙点卸料 左行 启 3 X2 5 X1 3 X3 5 X1 动 分 分 分 分 解：1进程图序号符号地址物理地址 状态输入1 电源I0.0常开输入2 正向启动I0.1常开输入3 反向启动I0.2常开输入4 装料启动I0.3常开输入5 传送带1启动I0.4常开输入6 传送带2启动I0.5常开输入7 急停I0.6常开输入8 甲点位置I0.7常开输入9 乙点位置I1.0常开输入10丙点位置I1.1常开输入11 手动档I1.2常开输入12单步档I1.3常开输入13单周档I1.4常开输入14连续档I1.5常开输入15卸料启动I1.6常开输入16手动禁止I1.7常开序号序号符号地址符号地址物理地址物理地址状态状态输出输出1小车装料小车装料Q124.0常开常开输出输出2小车正向运行小车正向运行Q124.1常开常开输出输出3小车卸料小车卸料Q124.2常开常开输出输出4小车反向运行小车反向运行Q124.3常开常开输出输出5电源指示电源指示Q124.4常开常开输出输出6传送带传送带1工作工作Q124.5常开常开输出输出7传送带传送带2工作工作Q124.6常开常开输出输出8输出输出9正向运行指示正向运行指示Q125.0常开常开输出输出10反向运行指示反向运行指示Q125.1常开常开输出输出11小车装料指示小车装料指示Q125.2常开常开输出输出12小车卸料指示小车卸料指示Q125.3常开常开输出输出13传送带传送带1指示指示Q125.4常开常开输出输出14传送带传送带2指示指示Q125.5常开常开输出输出15手动指示手动指示Q125.6常开常开输出输出16自动指示自动指示Q125.7常开常开手动装料3分卸料5分例5-4 两台传送带的系统，两台传送带之间有一个仓库区。传送带 1光电传感器I0.0能确定是否有包裹运进仓库区。传送带2将包裹运出，光电传感器I0.1能确定是否有包裹运出。若I0.2是系统启动开关, I0.3是系统停止开关，系统运行指示Q124.7。Q124.5接传送带 1的接触器，Q124.6接传送带 2的接触器。当库区货物满时，传送带 1自动停，指示灯Q124.4亮；库区货物空时传送带2自动停，指示灯Q124.0亮。当指示灯Q124.1亮时，表示库区货物不空；当指示灯Q124.2亮时，表示库区货物达50%；当指示灯Q124.3亮时，表示库区货物达90%。试画出PLC接线图和控制系统梯形图。 5-5 自动售货机控制系统的设计 I0.0、I0.1、I0.2为投币口，分别投入0.1元、0.5元、1元的硬币。I0.3,I0.4,I0.5为饮料选择按钮，分别可选择茶、可乐、咖啡。I0.6为找钱按钮，I0.7 为电源启动开关， I1.0 为电源停止开关。Q124.0，Q124.1，Q124.2分别为茶、可乐、咖啡的出口电磁阀。Q124.3，Q124.4，124.5为对应的饮料指示灯。当我们投入售货机的钱币口的钱数足够买其中的一种饮料时对应的指示灯亮，指示我们可以购买该饮料。按下对应的饮料选择按钮，从饮料出水口中流出饮料。同时售货机会自动减去该饮料对应的钱数。饮料出水延时十秒后停止。停止后当我们按下找钱按钮，余钱将从余钱出口取出。其中Q124.6为余钱出口，Q124.7为余钱指示灯。 茶 1元；可乐 2元；咖啡 3元 饮料出口：通10秒 找钱出口：通3秒流程： 状态开电源 I0.7闭合，M1.0导通投0.1元币 I0.0闭合，M1.1导通投0.5币 I0.1闭合，M1.2导通投1元币 I0.2闭合，M1.3导通此过程钱数自动加到存储字MW2。按下冰茶按钮 I0.3闭合，M1.4导通此过程持续出水10秒，钱数自动减去相应冰茶钱。若还有余钱，则余钱指示灯Q124.7亮。按下找钱按钮 I0.6闭合，Q124.6导通此过程找余钱，并将MW2清零5.4 综合思考题答案5-1两台传送带的系统，两台传送带之间有一个仓库区。传送带 1靠近仓库区一端的光电信号接收器I0.0能确定是否有包裹运进仓库区。传送带2将包裹运出，其靠近库区的光电信号接收器I0.1能确定是否有包裹运出。若I0.2是启动开关, I0.3是停止开关。Q125.0接传送带 1的接触器，Q125.1接传送带 2的接触器。当库区货物满时，传送带 1自动停，指示灯Q124.4亮；库区货物空时传送带2自动停，指示灯Q124.0亮。当指示灯Q124.1亮时，表示库区货物不空；当指示灯Q124.2亮时，表示库区货物达50%；当指示灯Q124.3亮时，表示库区货物达90%。试画出PLC接线图和控制系统梯形图。5-2送料小车控制系统送料小车控制系统 A1、A2、A3分别是正向、反向和停止控制按钮。X1、X2、X3分别是甲、乙、丙处的行程开关。Z1、Z2分别是正向、反向控制接触器。如甲点通过控制Z3给小车装料（Z3=1， 3分钟装料；Z3=0，装料停止），乙、丙处通过控制Z4给小车卸料（Z4=1，5分钟卸料；Z4=0，卸料停止） 。试画出PLC接线图和控制系统梯形图。注：1、进程图甲点装料 右行 乙点卸料 左行 甲点装料 右行 丙点卸料 左行启 3 X2 5 X1 3 X3 5 X1动 分 分 分 分2、输入、输出物理地址：A1、A2、A3 为 I0.0、I0.1、I0.2。X1、X2、X3为 I0.3、I0.4、I0.5。Z1、Z2、Z3、Z4为Q124.0、Q124.1、Q124.2、Q124.3。