【正文】 00輸出信號(hào) 東西綠燈 01000 東西黃燈 01001 東西紅燈 01002 南北綠燈 01100 南北黃燈 01101 南北紅燈 01102 交通燈狀態(tài)示意圖如圖8所示。西南北東綠黃紅紅黃綠紅黃綠綠黃紅 圖7 十字路口紅綠燈示意圖啟動(dòng)開關(guān)南北紅燈東西綠燈東西紅燈東西黃燈南北綠燈南北黃燈時(shí)間 s3032203230圖8 交通燈狀態(tài)示意圖三．提示1．利用若干個(gè)定時(shí)器控制紅黃綠燈亮的時(shí)間及亮、滅順序。 2．利用1s時(shí)鐘脈沖繼電器25502作綠燈閃亮控制用。 四．思考題 上述實(shí)驗(yàn)為交通燈正常時(shí)序控制，若改為急車強(qiáng)通控制，試編制程序。急車強(qiáng)通控制的要求如下： 急車強(qiáng)通信號(hào)受兩路急車強(qiáng)通開關(guān)控制。無(wú)急車時(shí)，交通燈按正常時(shí)序控制。有急車來(lái)時(shí)，將急車強(qiáng)通開關(guān)接通，不管原來(lái)交通燈的狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車方向的綠燈亮，使急車放行，直到急車通過為止。急車一過，將急車強(qiáng)通開關(guān)斷開，交通燈的狀態(tài)立即轉(zhuǎn)為急車放行方向上的綠燈閃3次，隨后按正常時(shí)序控制。急車強(qiáng)通信號(hào)只能響應(yīng)一路方向的急車，若兩個(gè)方向先后來(lái)急車，則響應(yīng)先來(lái)的一路，隨后再響另應(yīng)一路。參考程序見圖9。 END00100圖9 程序的梯形圖TIM001TIM002TIM001TIM00001002TIM00001100TIM00030S0100101000TIM00133STIM005TIM00235STIM00355STIM00458STIM00560S25502010020110101002TIM004TIM002TIM003011002550201102TIM00301101TIM004TIM00501002010000100101102東西綠燈東西黃燈東西紅燈南北綠燈南北黃燈南北紅燈PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試中的一些問題的探討PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)調(diào)試過程如圖 所示1．深入了解被控制系統(tǒng)深入了解被控制系統(tǒng)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)前應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究, 搜集資料, 并與工藝、 機(jī)械方面的技術(shù)人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員密切配合, 共同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。如果是改造舊設(shè)備, 還應(yīng)仔細(xì)閱讀原有的電氣圖紙和技術(shù)資料。在這一階段應(yīng)詳細(xì)了解被控制對(duì)象的全部功能, 如機(jī)械部件的動(dòng)作順序、動(dòng)作條件和必要的保護(hù)與連鎖功能, 設(shè)備內(nèi)部的機(jī)械、液壓氣動(dòng)、儀表、電氣系統(tǒng)之間的關(guān)系 , 系統(tǒng)有那些工作方式 ( 如手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)等), PLC與其他智能設(shè)備( 如別的 PLC 、計(jì)算機(jī)、變頻調(diào)速、工業(yè)電視、機(jī)器人)之間的關(guān)系, PLC 是否需要通信聯(lián)網(wǎng), 電源突然停電及緊急情況的處理, 需要顯示哪些物理量及顯示的方式等等。這一階段應(yīng)確定哪些信號(hào)需要輸入給PLC, 哪些負(fù)載由PLC 驅(qū)動(dòng)。最好分類統(tǒng)計(jì)出各輸入量和輸出量的性質(zhì) , 即它們是開關(guān)量還是模擬量 , 是直流量還是交流量 , 以及相應(yīng)電壓的大小等級(jí)。2．PLC 的型號(hào)選擇設(shè)計(jì)梯形圖程序 寫人、檢查程序 模擬調(diào)試在選擇PLC的型號(hào)時(shí) , 應(yīng)考慮以下的問題。(1) 控制系統(tǒng)對(duì)PLC指令系統(tǒng)的要求。對(duì)于小型的僅需開關(guān)量控制的單臺(tái)設(shè)備 , 一般的小型 PLC 便可以滿足要求。如果系統(tǒng)要求 PLC 完成模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換、 PID 閉環(huán)控制、運(yùn)動(dòng)控制等工作 ,PLC 則應(yīng)有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等功能 , 有時(shí)甚至要求 PLC 有開方、對(duì)數(shù)運(yùn)算等功能。(2) 估計(jì)對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求在初步估算時(shí), 對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng), 將 I/0 點(diǎn)數(shù)乘以 8, 就是所需的存儲(chǔ)器的字?jǐn)?shù)。一般的 PLC 都能滿足這一要求。(3) 估計(jì)系統(tǒng)對(duì) PLC 響應(yīng)時(shí)間的要求對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō),PLC 的響應(yīng)時(shí)間并不是主要的問題 , 因?yàn)楝F(xiàn)代的 PLC 能以足夠高的速度處理大量的 I/O 數(shù)據(jù)和解算梯形圖邏輯。然而在某些要求較高的場(chǎng)合, 仍需考慮 PLC 的響應(yīng)時(shí)間。 PLC 的響應(yīng)時(shí)間是指將響應(yīng)的外部輸入轉(zhuǎn)換為給定的輸出所需的總時(shí)間 , 它包括輸入濾波器的延時(shí)時(shí)間和 I/O 服務(wù)延時(shí)時(shí)間。在前面曾分析過, 由于掃描工作方式引起的延時(shí)可達(dá) 2~3 個(gè)掃描周期。 為了減少 PLC 的 I/0 響應(yīng)延時(shí)時(shí)間 , 可以選擇掃描速度高的 PLC, 使用 PLC 的高速處 理指令, 或選用快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊。 (4)PLC 物理結(jié)構(gòu)的選擇按照物理結(jié)構(gòu) ,PLC 分為整體式和模塊式 , 整體式 PLC 每一 I/0 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式 PLC 的價(jià)格要低 , 但模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展方便靈活 , 如 I/0 點(diǎn)數(shù)的多少、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類和塊數(shù)、特殊 I/0 模塊的使用等方面的選擇余地都比整體式 PLC 大得多, 維修時(shí)更換模塊、判斷故障范圍也很方便。因此對(duì)比較復(fù)雜的、要求較高的系統(tǒng)一般選用模塊式 PLC 。(5) 對(duì) PLC 功能的特殊要求對(duì)于 PID 閉環(huán)控制、快速響應(yīng)、高速計(jì)數(shù)和運(yùn)動(dòng)控制等特殊要求, 可以選用有相應(yīng)特殊 I/O 模塊的 PLC 。有模擬量檢測(cè)和控制功能的 PLC 價(jià)格較高。對(duì)于單臺(tái)小型設(shè)備, 可以考慮用模擬電路控制模擬量。對(duì)精度要求不高的恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng), 可以用電接點(diǎn)溫度表和電接點(diǎn)壓力表之類傳感器 , 將被控物理量控制在設(shè)定的范圍內(nèi), 也可以考慮采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)PLC 混合控制系統(tǒng) , 用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬量的檢測(cè)和控制。 (6) 對(duì) PLC 通信聯(lián)網(wǎng)功能的要求 如果要求將 PLC 納入工廠的自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò) ,PLC 應(yīng)有通信聯(lián)網(wǎng)的功能。備有串行通信接口的 PLC 可以連接打印機(jī)、 CRT 及其他 PLC 和上位計(jì)算機(jī)。3．開關(guān)量 I/0 模塊的選擇根據(jù) PLC 的輸入量和輸出量的點(diǎn)數(shù)和性質(zhì), 可以確定 I/O 模塊的型號(hào)和數(shù)量。每一模塊的點(diǎn)數(shù)可能有 4,8,16,32 和 64 點(diǎn) , 點(diǎn)數(shù)多的模塊每點(diǎn)平均價(jià)格要稍低一些。（1） 開關(guān)量輸入模塊的選擇 交流輸入方式的觸點(diǎn)接觸可靠 , 適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。輸入電壓有110V,220 V 兩種。 直流輸入電路的延遲時(shí)間較短 , 可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。（2） 開關(guān)量輸出模塊的選擇選擇時(shí)應(yīng)考慮負(fù)載電壓的種類和大小、系統(tǒng)對(duì)延遲時(shí)間的要求、負(fù)載狀態(tài)變化的頻繁程度等, 還應(yīng)注意同一輸出模塊分別驅(qū)動(dòng)電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載和白熾燈時(shí) , 其驅(qū)動(dòng)能力的差異。繼電器輸出模塊的電壓范圍廣, 導(dǎo)通電壓小, 承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng) , 但是動(dòng)作速度較慢, 壽命有一定的限制。如果系統(tǒng)輸出量的變化不是很頻繁, 應(yīng)優(yōu)先選用繼電器型的。晶體管型與雙向可控硅型模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載, 它們的可靠性高, 反應(yīng)速度快, 壽命長(zhǎng), 但是過載能力稍差。4．硬件設(shè)計(jì)（1） 確定系統(tǒng)元件確定系統(tǒng)輸入元件( 如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器、變送器等 ) 和輸出元件( 如繼電器、接觸器、電磁閥、指示燈等)的型號(hào), 它們屬于一般的電氣元件, 其選擇方法可以參閱有關(guān)的書籍。（2）確定 PLC 的型號(hào)和硬件配置根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的要求, 以及 PLC 的輸入量、輸出量的類型和點(diǎn)數(shù), 確定出 PLC 的型號(hào)和硬件配置。對(duì)于整體式 PLC, 應(yīng)確定基本單元和擴(kuò)展單元的型號(hào)。 對(duì)于模塊式 PLC, 應(yīng)確定框架或基板的型號(hào), 選擇所需模塊的型號(hào)和每種型號(hào)的塊數(shù) , 還應(yīng)確定 PLC 的編程器和其他外圍設(shè)備的型號(hào)。（3） 給 PLC 的輸入量和輸出量分配元件號(hào)這一步只確定輸入輸出量的元件號(hào)。輸入輸出繼電器的元件號(hào)與它們對(duì)應(yīng)的 I/0 信號(hào)所接端子編號(hào)是一致的, 這為繪制硬件接線圖作好了準(zhǔn)備。最好列一張 I/0 信號(hào)表, 表中表明各信號(hào)的名稱、代號(hào)、連接的設(shè)備、功能和分配的元件號(hào), 如果使用有多個(gè)框架的模塊式 PLC, 還應(yīng)標(biāo)明各信號(hào)所在的框架、模塊序號(hào)和所接的端子號(hào)。如果有必要還應(yīng)列出信號(hào)的有效狀態(tài), 是上升沿有效還是下降沿有效, 是高電平有效還是低電平有效等等。對(duì)于開關(guān)量輸入信號(hào), 還可以列出是常開觸點(diǎn)還是長(zhǎng)閉觸點(diǎn), 觸點(diǎn)在什么條件下接通或斷開等。如果程序相當(dāng)復(fù)雜, 那么只有在編寫程序的過程中才能逐步確定需要使用多少個(gè)輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等內(nèi)部編程元件, 并確定它們的元件號(hào)。（4） 畫出硬件接線圖給輸入量、輸出量分配好元件號(hào)后 , 設(shè)計(jì)出 PLC 的外部硬件接線圖以及其他電氣部分的原理圖、接線圖及其他安裝所需的圖紙。5．程序設(shè)計(jì)首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況, 確定用戶程序的基本結(jié)構(gòu), 畫出程序結(jié)構(gòu)方框圖。對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)的程序, 則應(yīng)首先畫出順序功能圖?？驁D和順序功能圖是編程的主要根據(jù), 應(yīng)盡可能準(zhǔn)確和詳細(xì)。開關(guān)量控制程序一般用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì), 較簡(jiǎn)單系統(tǒng)的梯形圖可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì), 對(duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng) , 一般采用順序控制的設(shè)計(jì)方法。畫出系統(tǒng)的順序功能圖后, 可以選擇文獻(xiàn)介紹的某一種編程方式, 設(shè)計(jì)出自動(dòng)控制工作方式的梯形圖。6．模擬調(diào)試程序?qū)⒃O(shè)計(jì)好的程序?qū)懭?PLC 后, 首先逐步仔細(xì)檢查, 并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試, 實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來(lái)模擬, 各輸出量的通斷狀態(tài)用 PLC 上的有關(guān)發(fā)光二極管來(lái)顯示, 一般不用接實(shí)際的負(fù)載( 如接觸器、 電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)順序功能圖, 在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)( 如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通 ) 。對(duì)于順序控制程序, 調(diào)試程序順序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合順序功能圖的規(guī)定 , 當(dāng)某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí), 是否發(fā)生活動(dòng)狀態(tài)的正確變化, 即該轉(zhuǎn)換所有的前幾步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步, 所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步, 以及各步的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)盡可能對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的順序功能圖中的每一條支路、各種可能的路線等都逐一檢查, 不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和 PLC 中的程序, 直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系都完全符合設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí), 還可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜, PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。7．現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完成以上工作后, 將 PLC 安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試, 在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)可能存在的傳感器、執(zhí)行器、硬接線等方面的問題, 以及 PLC 的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)等的問題, 經(jīng)分析后逐一清除。8．編寫技術(shù)文件 系統(tǒng)交付使用后, 應(yīng)根據(jù)調(diào)試的最終結(jié)果整理出完整的技術(shù)文件, 并提供給用戶, 以利 于系統(tǒng)的維修和改進(jìn)。技術(shù)文件應(yīng)包括 : ① PLC 的外部接線圖和其他電氣圖紙。 ② PLC 的編程元件表, 包括程序使用的輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、狀態(tài)計(jì)數(shù)器等的元件號(hào)、名稱、功能, 以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值等。 ③帶注釋的梯形圖和必要的總體文字說(shuō)明。 ④如果梯形圖是用順序控制法編寫的 , 應(yīng)提供順序功能圖或狀態(tài)表?？删幊炭刂破鞯南到y(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用第一節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的要求 , 以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在 PLC 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該把這個(gè)問題放到首位。 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則。 1. 滿足要求 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 , 是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要前提。這也是設(shè)計(jì)中最重 .要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究 , 收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資 料 , 收集控制過程中有效的控制經(jīng)驗(yàn) , 收集與本控制系統(tǒng)有關(guān)的先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料 , 進(jìn)行系 統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)工程操作人員緊密配合 , 擬 定控制方案 , 共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。2. 安全可靠控制系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行中能否達(dá)到安全、可靠、穩(wěn)定 , 是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者要考慮控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。為了能達(dá)到這一點(diǎn) , 要求在系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上、器件選擇上、軟件編程上要全面考慮。比如說(shuō) , 在硬件和軟件的設(shè)計(jì)上 , 應(yīng)該保證 PLC 程 序不僅在正常條件下能正確運(yùn)行 , 而且在一些非正常情況 ( 如突然掉電再上電 , 按鈕按錯(cuò) ) 下 , 也能正常工作。程序能接受并且只能接受合法操作 , 對(duì)非法操作 , 程序能予以拒絕等等。3. 經(jīng)濟(jì)實(shí)用 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要原則。一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量 , 提高產(chǎn)品的數(shù)量 , 從而為工程帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是 , 新工程的投入、技術(shù)的培 訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也會(huì)導(dǎo)致工程的投入和運(yùn)行資金的增加。在滿足控制要求的前提下 , 一方面要 注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益 , 另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求 , 不僅應(yīng)該 使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì) , 而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)既方便又成本低。4. 適應(yīng)發(fā)展社會(huì)在不斷地前進(jìn) , 科學(xué)在不斷地發(fā)展 , 控制系統(tǒng)的要求也一定會(huì)不斷地在提高 , 不斷地