S系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 6.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 6.4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟 按照規(guī)范的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行按照規(guī)范的設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以提高工作效率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以提高工作效率。6.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容 1設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則 (1) 最大限度地滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求；最大

2、限度地滿足被控設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求； (2) 在滿足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便；在滿足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便； (3) 保證控制系統(tǒng)工作安全可靠；保證控制系統(tǒng)工作安全可靠； (4) 考慮到今后的發(fā)展改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)留有進(jìn)一步擴(kuò)展的余地?？紤]到今后的發(fā)展改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)留有進(jìn)一步擴(kuò)展的余地。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1) 擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)；擬定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)條件，它是整個(gè)設(shè)計(jì)的依據(jù)； (2) 選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)；選擇電氣傳動(dòng)形式和電動(dòng)機(jī)、電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)； (3) 選

3、定選定PLC的型號(hào)；的型號(hào)； (4) 編制編制PLC的輸入的輸入/輸出分配表或繪制輸入輸出分配表或繪制輸入/輸出端子接線圖；輸出端子接線圖； (5) 根據(jù)系統(tǒng)要求編寫(xiě)軟件說(shuō)明書(shū)，然后再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；根據(jù)系統(tǒng)要求編寫(xiě)軟件說(shuō)明書(shū)，然后再進(jìn)行程序設(shè)計(jì)； (6) 重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系；重視人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)人與機(jī)器之間的友善關(guān)系； (7) 設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件；設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜及非標(biāo)準(zhǔn)電器元部件； (8) 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū)。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的主要步驟系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的主

4、要步驟1深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求2確定確定I/O設(shè)備，常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)設(shè)備，常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。電磁閥等。3選擇合適的選擇合適的PLC類型，類型， 根據(jù)已確定的用戶根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的PLC類型。類型。4分配分配I/O點(diǎn)，編制出輸入點(diǎn)，編制出輸入/輸出端子的接線圖。輸出端子的

5、接線圖。5設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序，這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最核設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序，這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)最核心的工作。心的工作。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6將程序輸入將程序輸入PLC，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可將程序下載到，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可將程序下載到PLC中。中。7進(jìn)行軟件測(cè)試，在將進(jìn)行軟件測(cè)試，在將PLC連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上之前，必須進(jìn)行連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上之前，必須進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤。軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤。 8應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試，在應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試，在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試

6、。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要逐一排除，直至調(diào)試成功。要逐一排除，直至調(diào)試成功。 9編制技術(shù)文件，編制技術(shù)文件， 系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說(shuō)明書(shū)、電氣原理系統(tǒng)技術(shù)文件包括功能說(shuō)明書(shū)、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖等。梯形圖等。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)6.2.1 PLC選型選型 在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。比，具體應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。 1性能與任

7、務(wù)相適應(yīng)性能與任務(wù)相適應(yīng) 2PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求 3PLC應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一 4在線編程和離線編程的選擇在線編程和離線編程的選擇第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.2 PLC容量估算容量估算 PLC容量包括兩個(gè)方面：一是容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的的 容量。容量。 1I/O點(diǎn)數(shù)的估算點(diǎn)數(shù)的估算 根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)，可統(tǒng)計(jì)出根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)，可統(tǒng)計(jì)出PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)及模點(diǎn)數(shù)及模擬量擬量I/O通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)類型。

8、應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)類型。應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出得出I/O總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加1015的裕量。選定的的裕量。選定的PLC機(jī)型的機(jī)型的I/O能力極限值必須大于能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免使使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有能力接近飽和，一般應(yīng)留有30左右的裕量。左右的裕量。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2. 存儲(chǔ)器容量估算存儲(chǔ)器容量估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只控制要求、運(yùn)算處

9、理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下：存大致如下： 所需存儲(chǔ)器容量所需存儲(chǔ)器容量(KB)(11.25)(DI10DO8AI/O100CP300)/1024其中：其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；AI/AO為模擬量為模擬量I/O通道總數(shù)；通道總數(shù)；CP為通信接口總數(shù)。為通信接口總數(shù)。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.3 I/O模塊的選擇模塊的選擇 1開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 PLC的輸

10、入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)(如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、溫如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等)電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電內(nèi)部的低電平信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入模塊按輸入點(diǎn)數(shù)分，常用的有平信號(hào)。開(kāi)關(guān)量輸入模塊按輸入點(diǎn)數(shù)分，常用的有8點(diǎn)、點(diǎn)、12點(diǎn)、點(diǎn)、16點(diǎn)、點(diǎn)、32點(diǎn)等；按工作電壓分，常用的有直流點(diǎn)等；按工作電壓分，常用的有直流5 V、12 V、24 V，交流交流110 V、220 V等；按外部接線方式又可分為匯點(diǎn)輸入、分等；按外部接線方式又可分為匯點(diǎn)輸入、分隔輸入等。隔輸入等。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 選擇輸入模塊主

11、要應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)：選擇輸入模塊主要應(yīng)考慮以下兩點(diǎn)： (1) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)(如按鈕、行程開(kāi)關(guān)如按鈕、行程開(kāi)關(guān))與與PLC輸入模塊輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。一般，距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。一般，24 V以下屬低電平，其以下屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如12 V電壓模塊一般不超過(guò)電壓模塊一般不超過(guò)10 m，距離較，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。遠(yuǎn)的設(shè)備選用較高電壓模塊比較可靠。 (2) 高密度的輸入模塊，如高密度的輸入模塊，如32點(diǎn)輸入模塊，允許同時(shí)接通的點(diǎn)輸入模塊，允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得點(diǎn)

12、數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的超過(guò)總輸入點(diǎn)數(shù)的60。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇 輸出模塊的任務(wù)是將輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所內(nèi)部低電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向可控硅輸出和晶體管輸出。電器輸出、雙向可控硅輸出和晶體管輸出。 1) 輸出方式的選擇輸出方式的選擇 繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍

13、廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬間過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，間過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸點(diǎn)，壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交壽命較短，且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交/直流負(fù)載。當(dāng)直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1 Hz。 晶閘管輸出晶閘管輸出(交流交流)和晶體管輸出和晶體管輸出(直流直流)都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，都屬于無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反適用于通斷頻繁的感性負(fù)載。感性負(fù)載在斷開(kāi)瞬間會(huì)產(chǎn)生較高的反壓，必須采取抑制措施。壓，必

14、須采取抑制措施。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)2) 輸出電流的選擇輸出電流的選擇 模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，故于電容性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通時(shí)有沖擊電流，故要留有足夠的裕量。要留有足夠的裕量。3) 允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)允許同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù) 在選用輸出模塊時(shí)，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力，在選用輸出模塊時(shí)，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力，如

15、如OMRON公司的公司的CQM1-OC222是是16點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)點(diǎn)允許點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)點(diǎn)允許通過(guò)電流通過(guò)電流2 A(AC250 V/DC24 V)。但整個(gè)模塊允許通過(guò)的最大。但整個(gè)模塊允許通過(guò)的最大電流僅電流僅8 A。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.4 分配輸入分配輸入/輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的；一般輸入點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的；在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線輸入點(diǎn)前，按邏輯關(guān)系接好線(如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)

16、如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián))，然后，然后再接到輸入點(diǎn)。再接到輸入點(diǎn)。1. 明確明確I/O通道范圍通道范圍 不同型號(hào)的不同型號(hào)的PLC，其輸入，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選據(jù)所選PLC型號(hào)，弄清相應(yīng)的型號(hào)，弄清相應(yīng)的I/O點(diǎn)地址的分配。點(diǎn)地址的分配。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)2. 內(nèi)部輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處是在控制其他繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要

17、，應(yīng)合理安排理用。根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的器，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。用途，避免重復(fù)使用。3分配定時(shí)器分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 對(duì)用到定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的控制系統(tǒng)，注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)用到定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的控制系統(tǒng)，注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的編號(hào)不能相同。若掃描時(shí)間較長(zhǎng)，則要使用高速定時(shí)器以保的編號(hào)不能相同。若掃描時(shí)間較長(zhǎng)，則要使用高速定時(shí)器以保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2.5 安全回路設(shè)計(jì)安全回路設(shè)計(jì) 安全回路起保護(hù)人身安

18、全和設(shè)備安全的作用，它應(yīng)能獨(dú)立于安全回路起保護(hù)人身安全和設(shè)備安全的作用，它應(yīng)能獨(dú)立于PLC工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以硬接線方式構(gòu)成。工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以硬接線方式構(gòu)成。 確保系統(tǒng)安全的硬接線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮確保系統(tǒng)安全的硬接線邏輯回路，在以下幾種情況下將發(fā)揮安全保護(hù)作用：安全保護(hù)作用： PLC或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí)；時(shí)； PLC失控時(shí)；失控時(shí)； 操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。 設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容：設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容： (1) 確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系；確

19、定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系； (2) 設(shè)計(jì)硬回路以提供對(duì)過(guò)程中重要設(shè)備的手動(dòng)安全性干預(yù)手設(shè)計(jì)硬回路以提供對(duì)過(guò)程中重要設(shè)備的手動(dòng)安全性干預(yù)手段；段； (3) 為為PLC定義故障形式和重新啟動(dòng)特性。定義故障形式和重新啟動(dòng)特性。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)6.3.1 PLC應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容 PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)人員既要有人員既要有PLC、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，又要有自動(dòng)控制的、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，又要有自動(dòng)控制的技術(shù)，還要有一定

20、的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。技術(shù)，還要有一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 一個(gè)實(shí)用的一個(gè)實(shí)用的PLC軟件工程的設(shè)計(jì)通常要涉及以下幾個(gè)方面的軟件工程的設(shè)計(jì)通常要涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：內(nèi)容：(1) PLC軟件功能的分析與設(shè)計(jì)；軟件功能的分析與設(shè)計(jì)；(2) I/O信號(hào)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；信號(hào)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)(3) 程序結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；程序結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；(4) 軟件設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)編制；軟件設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)編制；(5) 用編程語(yǔ)言、用編程語(yǔ)言、PLC指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；(6) 軟件測(cè)試；軟件測(cè)試；(7) 程序使用說(shuō)明書(shū)編制。程序使用說(shuō)明書(shū)編制。6.3.2 PL

21、C應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟 根據(jù)可編程序控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件根據(jù)可編程序控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書(shū)的過(guò)規(guī)格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書(shū)的過(guò)程就是應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。程就是應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)1. 制定設(shè)備運(yùn)行方案制定設(shè)備運(yùn)行方案 制定方案就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入、輸出與制定方案就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，分析各輸入、輸出與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制的方法，各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制的

22、方法，并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此便可畫(huà)出并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此便可畫(huà)出流程圖。流程圖。2. 畫(huà)控制流程圖畫(huà)控制流程圖 對(duì)于較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以對(duì)于較復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，需要繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去這一步。這一步。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)3. 制定系統(tǒng)的抗干擾措施制定系統(tǒng)的抗干擾措施 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)等因素，綜合制定系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)等因素，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件抗干擾措施，

23、如硬件上的電源隔離、信號(hào)濾波，的硬件和軟件抗干擾措施，如硬件上的電源隔離、信號(hào)濾波，軟件上的平均值濾波等。軟件上的平均值濾波等。4. 編寫(xiě)程序編寫(xiě)程序 根據(jù)被控對(duì)象的輸入根據(jù)被控對(duì)象的輸入/輸出信號(hào)及所選定的輸出信號(hào)及所選定的PLC型號(hào)分配型號(hào)分配PLC的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再按照軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)按照軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)(技術(shù)要求、編制依據(jù)、測(cè)試技術(shù)要求、編制依據(jù)、測(cè)試)，用梯形圖，用梯形圖進(jìn)行編程。進(jìn)行編程。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5. 軟件測(cè)試軟件測(cè)試 剛編寫(xiě)好的程序難免有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除

24、剛編寫(xiě)好的程序難免有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤和缺陷，需要對(duì)程序進(jìn)行離線測(cè)試。經(jīng)調(diào)試、排程序中的錯(cuò)誤和缺陷，需要對(duì)程序進(jìn)行離線測(cè)試。經(jīng)調(diào)試、排錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。6. 編制程序使用說(shuō)明書(shū)編制程序使用說(shuō)明書(shū) 當(dāng)一項(xiàng)軟件工程完成后，為了便于用戶和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的使當(dāng)一項(xiàng)軟件工程完成后，為了便于用戶和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的使用，應(yīng)對(duì)所編制的程序進(jìn)行說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依用，應(yīng)對(duì)所編制的程序進(jìn)行說(shuō)明，說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程圖，各項(xiàng)功能單元的分析，據(jù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程圖，各項(xiàng)功能單元的分析，PLC的的I/O信

25、信號(hào)，軟件程序操作使用的步驟、注意事項(xiàng)等。號(hào)，軟件程序操作使用的步驟、注意事項(xiàng)等。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 工藝過(guò)程及控制要求工藝過(guò)程及控制要求 1) 工藝過(guò)程工藝過(guò)程 圖圖6.1所示為一簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手的工藝流程圖。該機(jī)械所示為一簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手的工藝流程圖。該機(jī)械手是一個(gè)水平手是一個(gè)水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將工件從左工作垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將工件從左工作臺(tái)搬運(yùn)到右工作臺(tái)，由光耦合器臺(tái)搬運(yùn)到右工作臺(tái)，由光耦合器VLC來(lái)檢測(cè)工作臺(tái)上有沒(méi)有工來(lái)檢測(cè)工作臺(tái)上有沒(méi)有工件。

26、機(jī)械手通常位于原點(diǎn)，它的動(dòng)作全部由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸件。機(jī)械手通常位于原點(diǎn)，它的動(dòng)作全部由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移下降和左移/右移分別由雙右移分別由雙線圈二位電磁閥控制，放松線圈二位電磁閥控制，放松/夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥(稱為稱為夾緊電磁閥夾緊電磁閥)控制?？刂?。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖圖6.1 搬運(yùn)機(jī)械手工藝流程圖搬運(yùn)機(jī)械手工藝流程圖A工件夾緊放松Q4.4VLC I1.5Q4.0Q4.1下降上升B左移 Q4.3右移 Q4.2第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2) 控

27、制要求控制要求 機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過(guò)程要求都能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過(guò)程中能切換機(jī)械手整個(gè)搬運(yùn)過(guò)程要求都能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過(guò)程中能切換到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制(又稱單周期控制又稱單周期控制)，以便對(duì)設(shè)，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖6.2是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)是機(jī)械手控制系統(tǒng)的邏輯流程圖。系統(tǒng)啟動(dòng)之前，機(jī)械手處于原始位置，條件是機(jī)械手在高位左位。啟動(dòng)之前，機(jī)械手處于原始位置，條件是機(jī)械手在高位左位。 原位啟動(dòng)工件停止下降低位夾緊延時(shí)上升高位右移右位左位左移高位上升延時(shí)松開(kāi)低位下降圖圖6.2 機(jī)械手控制的程序流程圖機(jī)械手控制的程序流程圖

28、第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2. 可編程序控制器選型可編程序控制器選型 1) 硬件配置硬件配置 系統(tǒng)輸入信號(hào)有系統(tǒng)輸入信號(hào)有3個(gè)啟動(dòng)按鈕，個(gè)啟動(dòng)按鈕，4個(gè)限位開(kāi)關(guān)，個(gè)限位開(kāi)關(guān)，5個(gè)手動(dòng)輸入個(gè)手動(dòng)輸入信號(hào)，信號(hào)，1個(gè)有工件檢測(cè)信號(hào)，共計(jì)個(gè)有工件檢測(cè)信號(hào)，共計(jì)14個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)；輸出信個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)；輸出信號(hào)有機(jī)械手上升號(hào)有機(jī)械手上升/下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)左移下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)左移/右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾緊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有緊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有5個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。不需模擬量模塊，選擇不需模擬量模塊，選擇S7-300系列的系列的CPU313，加上數(shù)字量輸入模塊，

29、加上數(shù)字量輸入模塊SM321及輸出模塊及輸出模塊SM322就可以滿足要求，而且還有一定的裕量。就可以滿足要求，而且還有一定的裕量。 2) I/O地址分配地址分配 將將14個(gè)輸入信號(hào)、個(gè)輸入信號(hào)、5個(gè)輸出信號(hào)與個(gè)輸出信號(hào)與PLC的的I/O端一一對(duì)應(yīng)，端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址，如表編排好地址，如表6.1所示。所示。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)表表6.1 I/O地址分配地址分配第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 夾緊定時(shí)器T1，定時(shí)5 s；(2) 放松定時(shí)器T2，定時(shí)5 s；(3) 自動(dòng)方式標(biāo)志M0.0；(4) 單動(dòng)方式標(biāo)志M0.1；(5) 手動(dòng)方式標(biāo)志M0.2；(6) 結(jié)

30、束標(biāo)志M0.5。3) 其它地址分配其它地址分配第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3. 機(jī)械手程序設(shè)計(jì)機(jī)械手程序設(shè)計(jì) 1) 邏輯功能塊邏輯功能塊(子程序子程序) 邏輯功能塊包括兩個(gè)部分：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制邏輯功能塊包括兩個(gè)部分：自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制(FC10)和手動(dòng)方式控制和手動(dòng)方式控制(FC11)。 (1) 自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制(FC10)的具體程序的具體程序(梯形圖表梯形圖表示示)如圖如圖6.3所示。所示。 (2) 手動(dòng)方式控制手動(dòng)方式控制(FC11)的具體程序的具體程序(梯形圖表示梯形圖表示)如圖如圖6.4所示。所示。第6章 S7-300系列PLC應(yīng)

31、用系統(tǒng)設(shè)計(jì)網(wǎng) 絡(luò) 1： 啟 動(dòng) 機(jī) 械 手 下 降I0.4I0.6I1.5Q4.1(P)M1.1(S)Q4.0網(wǎng) 絡(luò) 2： 機(jī) 械 手 下 降 到 位 ， 停 止 下 降 并 啟 動(dòng) 夾 緊 控 制Q4.0I0.6I0.5(P)M1.2(R)Q4.0(S)Q4.4網(wǎng) 絡(luò) 3： 機(jī) 械 手 夾 緊 并 啟 動(dòng) 夾 緊 定 時(shí) 器 ， 定 時(shí) 5 sQ4.4I0.6I0.5Q4.1(SD)T1S5T#5 s網(wǎng) 絡(luò) 4： 定 時(shí) 時(shí) 間 到 ， 并 且 機(jī) 械 手 沒(méi) 有 下 降 時(shí) ， 啟 動(dòng) 上 升T1I0.6I0.5Q4.0(P)M1.3(S)Q4.1第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

32、網(wǎng)絡(luò)5：機(jī)械手上升到位，停止上升并啟動(dòng)右移控制Q4.1I0.6I0.4Q4.3(R)(P)M1.4(S)Q4.2Q4.1網(wǎng)絡(luò)6：機(jī)械手右移到位，停止右移并啟動(dòng)下降控制Q4.2I0.4I0.7Q4.1(R)(P)M1.1(S)Q4.0Q4.2網(wǎng)絡(luò)7：機(jī)械手下降到位，停止下降并啟動(dòng)松開(kāi)控制Q4.0I0.7I0.5(P)M1.2(R)Q4.0(R)Q4.4第6章 S7-300系列PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖圖6.3 自動(dòng)控制方式梯形圖自動(dòng)控制方式梯形圖網(wǎng) 絡(luò) 8： 機(jī) 械 手 松 開(kāi) 并 啟 動(dòng) 松 開(kāi) 定 時(shí) 器 ， 定 時(shí) 5 sQ4.4I0.7I0.5Q4.1(SD)T2S5T#5 s網(wǎng) 絡(luò) 9： 定 時(shí) 時(shí) 間 到 ， 并 且 機(jī) 械 手 沒(méi) 有 下 降 時(shí) 啟 動(dòng) 上 升 控 制T2I0.7I0.5Q4.0(P)M1.3(S)Q4.1網(wǎng) 絡(luò) 10： 機(jī) 械 手 上 升 到 位 ， 停 止 上 升 并 啟 動(dòng) 左 移 控 制Q4.1I0.7I0.4Q4.2(R)(P)M1.5(S)Q4.3Q4.1網(wǎng) 絡(luò) 11： 機(jī) 械 手 左 移 到 位 停 止 ， M0.1 0，