西门子变频器6SL3210-5FE10-4UF0

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PLC控制系统仍然可以视为由硬件和软件两部分组成，软件即PLC的控制程序，是PLC控制系统的核心，是满足控制需求、实现控制功能的关键。

  控制程序的模块化设计

  大部分PLC都可按模块化思想来组织控制程序，诸如PLC完全可基于功能、功能块来组织整个控制程序。对于不采用块组织的PLC，一般都具有子程序和子程序调用指令，基于子程序的设计思想可将一个大型的控制程序划分为若干个功能相对独立的程序模块。PLC 的程序模块一般由多行语句或多步语句或多行梯形图组成，模块的划分应尽量满足如下条件：

  ①模块的内部结构对外界而言如同一个"黑匣子"，其内部结构的变化不影响模块的外部接口条件，一般只需要了解调用的输入输出参数和实现的功能，而不必关心其内部的实现过程。

  ②将模块间的耦合度减至Zui小，一般只传递必要的数据《正如子程序的入口参数和出口参数)而不传递状态参数，以减少相互依存的程度。

  ③每个模块只实现1～2个基本功能，每个模块的语句步数不要过多，以便调试和查错。

  采用模块化程序设计，可降低系统设计和系统实施的复杂程度。借助于模块化程序设计方法，可将复杂的控制程序分解成若干个子程序模块，再将一个个子程序逐层分解成一系列的层次型的子程序模块，直至分解到Zui基本的子程序模块为止。为便于管理和在多个工程中重用，每一层次的模块都应有相应的模块设计说明。

  程序设计方法

  PLC采用计算机控制技术，其本质仍然是计算机，因此，用于计算机软件设计的部分方法也可应用于PLC程序设计。但是，PLC按扫描原理工作，且主要侧重于逻辑控制和顺序控制，因此，PLC的程序设计又有许多独有的方法。常用的PLC程序设计方法主要有继电器线路替代设计法、经验设计法、逻辑代数法、状态图和顺序控制法及Petri网等。

  (1)继电器线路替代法

  替代设计法是用PLC的梯形图程序替代原有的继电器逻辑控制线路。如果利用PLC改造传统的继电器控制系统，可直接采用此法设计PLC系统或其某个局部的控制程序。例如，某摇臂钻床控制程序的设计即可采用此方法。一般来说，替代法的基本步骤如下。

  ①将原有电气控制系统输入信号及输出信号作为PLC的I/O点，设计相应的I/O编址表。

  ②用PLC的M触点取代原有电气线路的中间继电器的触点，用PLC的M线圈取代原有中间继电器的线圈，用PLC的梯形图完成原有控制线路的逻辑控制功能。

  (2)经验设计法

  经验设计法也称为凑试法，是工程技术人员经常选用的一种设计方法。该方法要求设计者掌握和积累大量的典型梯形图，在掌握这些典型梯形图的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际的控制问题分解为典型的梯形图，然后进行组合，结合实际的控制需求，修改成实际需求的梯形图程序。通过不断学习和实际工作，读者可不断积累典型的梯形图资源，诸如，电机的启/停控制程序、电机正/反转控制程序、电机Y/△启动控制程序、多级传送带的启/停控制程序、输入触点滤波程序、模拟量输入程序、模拟量输出程序、PID调节程序及通信口初始化程序等。本书的各类梯形图均可作为典型梯形图资源使用，此外，读者还可从各种PLC教材或专著中收集更多的典型梯形图。

PLC控制程序编写方法有哪些

1)绘制状态转移图

  在编写较复杂的步进程序时，建议先绘制状态转移图，再按状态转移图的框架绘制梯形图。STEP7-Micro/WIN SMART编程软件不具备状态转移图绘制功能，因此可采用手工或借助一般的图形软件绘制状态转移图。

  图5-7所示为液体混合装置控制的状态转移图。

图5-7液体混合装置控制的状态转移图

  (2)绘制梯形图

  启动编程软件，按照图5-7所示的状态转移图编写梯形图，编写完成的梯形图如图5-8所示。

  下面对照图5-6所示控制线路来说明图5-8所示梯形图的工作原理。

  液体混合装置有自动和手动两种控制方式，它由开关QS来决定(QS闭合一一自动控制:QS断开手动控制)。要让装置工作在自动控制方式，除了开关QS应闭合外，装置还须满足自动控制的初始条件(又称原点条件)，否则系统将无法进入自动控制方式。装置的原点条件是L、M、H液位传感器的开关SQ1、SQ2、SQ3均断开，电磁阀YV1、YV2、YV3均关闭，电动机M停转。

  ①检测原点条件。图5-8梯形图中的[1]程序用来检测原点条件(或称初始条件)。在自动控制工作前，若装置中的液体未排完，或者电磁阀YV1、YV2、YV3和电动机M有一个或多个处于得电工作状态,即不满足原点条件,系统将无法进入自动控制工作状态。

  程序检测原点条件的方法:若装置中的C液体位置传感器L一SQ1闭合一[1]10.2常闭触点断开,M0.0线圈无法得电;或者某原因让Q0.0~Q03线圈中的一个或多个处于得电状态，会使电磁阀YV1、YV2、YV3或电动机M处于通电工作状态，同时会使00.0-Q0.3常闭触点断开而让M0.0线圈无法得电，[6]M00常开触点断开，无法对状态继电器S0.1置位，也就不会转移执行从S0.1程序段开始的自动控制程序。

  如果是因为C液体未排完而使装置不满足自动控制的原点条件，可手工操作SB5按钮，使[7]113常开触点闭合，Q0.2线圈得电，接触器KM3线圈得电，KM3触点(图5-6中未画出)闭合，接通电磁阀YV3线圈电源，YV3打开，将C液体从装置容器中放完，液位传感器L的SO1断开，[1]10.2常闭触点闭合，M0.0线圆得电，从而满足自动控制所需的原点条件。

  ②自动控制过程，在启动自动控制前，需要做一些准备工作，包括操作准备和程序。

  a.操作准备:将手动/自动切换开关QS闭合，选择自动控制方式，图5-8中[6]IL0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备，[7]I1.0常闭触点断开，切断手动控制程序段。

  b.程序准备:在启动自动控制前，[1]程序会检测原点条件，若满足原点条件，则辅助继电器线圈M0.0得电，[6]M0.0常开触点闭合，为接通自动控制程序段做准备。另外，在PLC刚启动时，[4]SM01触点自动接通一个扫描周期，“S S0.0,1”指令执行，将状态继电器S0.0置位，使程序转移至S0.0程序段，也为接通自动控制程序段做准备。

  c.启动自动控制:按下启动按钮SB1一[6]10.0常开触点闲合一执行“SCRT S0.1”指令，程序转移至S0.1程序段一由于[10]SM0.0触点在S0.1程序段运行期间始终闭合，Q00线圈得电一Q00端子内硬触点闭合一KM1线圆得电一主电路中KM1主触点闭合(图56中未画出主电路部分)一电磁阀YV1线围通电，阀门打开，注人A液休一当A液体高度到达液位传感器M位实时，传感器开关SQ2闭合一[10]10.3常开触点闭合一执行“SCRTS02”指令，程序转移至S02程序段(同时S0.1程序段复位)一由于[13]SM0.0触点在S02程序段运行期间始终闭合，Q0.1线圈得电，S0.1程序段复位使Q0.0线圈失电一Q0.0线圈失电使电磁阀YV1阀门关闭，Q0.1线圈得电使电磁阀YV2阀门打开，注人B液体一当B液体高度到达液位传感器H位置时，传感器开关SQ3闭合一[13]10.4常开触点闭合一执行“SCRT S0.3”指令，程序转移至S0.3程序段一[16]常ON触点SM0.0使Q0.3线圈得电-搅拌电动机M运转，同时定时器T50开始20s计时一20s后，定时器T50动作一[16]T50常开触点闭合一执行“SCRT S0.4”指令，程序转移至S0.4程序段一[19]常ON触点SM0.0使Q0.2线圈被置位一电磁阀YV3打开，C液体流出一当液体下降到液位传感器L位置时，传感器开关SQ1断开一[3]10.2常开触点断开(在液体L位置时SQ1处于闭合状态)，产生一个下降沿脉冲一下降沿脉冲触点为继电器M0.1线圈接通一个扫描周期一[19]M0.1常开触点闭合一执行“SCRT S0.5”，程序转移至S0.5程序段，由于Q0.2线圈是置位得电，故程序转移时Q0.2线圈不会失电-[22]常ON触点SM0.0使定时器T51开始20s计时一20s后，[22]T51常开触点闭合，Q0.2线圈被复位一电磁阀YV3关闭;与此同时，S0.1线圈得电，[9]S0.1程序段激活，开始下一次自动控制。

  d停止控制:在自动控制过程中，若按下停止按钮SB2-[2]I0.1常开触点闭合一[2]辅助继电器M0.2得电-[2]M0.2自锁触点闭合，锁定供电:[22]M0.2常闭触点断开，状态继电器S0.1无法得电，[9]S0.1程序段无法运行;[22]M0.2常开触点闭合，当程序运行到[22]时，T51常开触点闭合，状态继电器0.0得电，[5]S0.0程序段运行,但由于常开触点10.0处于断开(SB1断开)状态，状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，自动控制程序部分无法运行。

  ③手动控制过程。将手动/自动切换开关QS断开，选择手动控制方式-[6]110常开触点断开，状态继电器S0.1无法置位，无法转移到S0.1程序段，即无法进人自动控制程序:[7]11.0常闭触点闭合，接通手动控制程序一按下SB3，I1.1常开触点闭合，Q0.0线圈得电，电磁阀YV1打开，注人A液体-松开SB3，I1.1常闭触点断开，Q0.0线圈失电，电磁阀YV1关闭，停止注人A液体一按下SB4注人B液体，松开SB4停止注人B液体一按下SB5排出C液体，松开SB5停止排出C液体-按下SB6搅拌液体，松开SB6停止搅拌液体。

PLC控制系统设计的一般步骤与传统的继电器——接触器控制系统的设计相比较，组件的选择代替了原来的器件选择，程序设计代替了原来的逻辑电路设计。

（1）根据工艺流程分析控制要求，明确控制任务，拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据。工艺流程的特点和要求是开发PLC控制系统的主要依据，所以详细分析、认真研究，从而明确控制任务和范围。如需要完成的动作（动作时顺、动作条件，相关的保护和联锁等）和应具备的操作方式（手动、自动、连续、单周期，单步等）。

（2）确定所需的用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等），估算PLC的I/O点数；分析控制对象与PLC之间的信号关系，信号性质，根据控制要求的复杂程度，控制精度估算PLC的用户存储器容量。

（3）选择PLC。PLC是控制系统的核心部件，正确选择PLC对于整个控制系统的各项技术、经济指标起着重要的作用，PLC的选择包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。选择PLC的依据是输入输出形式与点数，控制方式与速度、控制精度与分辨率，用户程序容量。

（4）分配、定义PLC的I/O点，绘制I/O连接图。根据选用的PLC所给定的元件地址范围（如输入、输出、辅助继电器、定时器、计数器。数据区等），对控制系统使用的每一个输入、输出信号及内部元件定义的信号名和地址，在程序设计中使用哪些内部元件，执行什么功能格都要做到清晰，无误。

（5）PLC控制程序设计。包括设计梯形图、编写语句表、绘制控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的软件，是系统工作正常，安全。可靠的关键，因此，控制程序的设计经过反复测试。修改，直到满足要求为止。

（6）控制柜（台）设计和现场施工。在进行控制程序设计的同时，可进行硬件配备工作，主要包括强电设备的安装、控制柜（台）的设计与制作、可编程序控制器的安装、输入输出的连接等。在设计继电器控制系统时，在控制线路设计完成后，才能进行控制柜（台）设计和现场施工。可见，采用PLC控制系统，可以使软件设计与硬件配备工作平行进行，缩短工程周期。如果需要的话，尚需设计操作台、电气柜、模拟显示盘和非标准电器元部件。

（7）试运行、验收、交付使用，并编制控制系统的技术文件。编制控制系统的技术文件包括说明书、设计说明书和使用说明书、电器图及电器元件明细表等。

传统的电器图，一般包括电器原理图、电器布置图及电器安装图。在PLC控制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电器原理图中应增加PLC的I/O连接图。此外，在PLC控制系统的电器图中还应包括程序图（梯形图），可以称它为“软件图”。向用户提供“软件图”，可便于用户发展或工艺进时修改程序，并有利于用户在维修时分析和排除故障。根据具体任务，上述内容可适当调整。