可编程序控制器系统设计
PLC控制系统设计和其他控制系统的设计内容基本类似。设计PLC系统应最大限度地满足控制对象的要求,体现PLC的性价比,充分考虑系统的安全性,便于维修和改进,输入输出和存储器容量要有一定余量,其任务实施有:
一、熟悉控制对象的工艺要求
根据该系统需要完成的控制任务,对被控对象的工艺过程、工作特点,控制系统的控制过程、控制规律、功能和特性等进行分析。
二、设计电气控制线路
电气控制线路包括下面几个设计步骤:
(1)根据工艺要求,确定为PLC提供输入信号的输入元件的型号和数量,以及需要控制的执行元件的型号和数量。
(2)根据输入元件和输出元件的型号和数量对PLC进行选型。
(3)将系统中的所有输入信号和输出信号集中列表,这个表格叫做PLC输入/输出分配表。表中列出各个信号的代号,每个代号分配一个编程元件号,这和PLC的接线端子是一一对应的,分配时尽量将同类型的输入信号放在一组,如接触器类放在一起,信号灯类放在一起。
(4)有了输入/输出分配表,就可以绘制PLC的外部线路图以及其他的电气控制线路图。设计控制线路除遵循以上步骤外,还要注意对PLC的保护。对输入电源一般要经断路器送入。为防止电源干扰,可以设置1∶1的隔离变压器或增加电源滤波器。当输入信号源为感性元件,输出驱动的负载为感性元件时,应在直流电路两端并联续流二极管;对于交流电路,应两端并联阻容吸收电路。
三、程序设计
设计程序应根据工艺要求和控制系统的具体情况,画出程序流程图,这是整个程序设计工作的核心部分。在编写程序过程中,可以借鉴现成的标准程序、参考继电器控制图。梯形图语言是最普遍使用的编程语言,根据个人爱好选用经验设计法或根据顺序功能图选用某一种设计方法。编写程序过程中,需要及时对编出的程序加以注释,以免忘记其相互关系,且要随编随注。注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向,便于阅读和调试。
四、控制系统模拟调试
电动机的正反转控制（带双重互锁）的PLC程序设计
摘要:本文主要是用可编程控制器PLC编制一个梯形图程序,来实现三相异步电动机的带双重互锁的正反转控制。
关键词:PLC 梯形图 双重互锁 正反转
一般的只具有线圈互锁的电机的正反转控制程序,要想进行正反转切换,必需先使电机停下来才可。那么,在电机不停下的情况下如何能直接实现正反转的切换呢?
1 目的
用PLC实现三相异步电动机的和正转、反转、停止控制,具有防止相间短路的措施和过载保护环节。要求在电机不停下的情况下,直接实现正反切换。
2 具体要求
(1)按下正向起动按钮时,电动机正向起动,并稳定运行。
(2)按下反转起动按钮时,电动机反向起动,并稳定运行。
(3)按下停止按钮SB1,电动机停止运行。
3 编程过程
(1)I/O点分配(如表1） (2)外部接线图（如图1）
(3)梯形图程序设计（如图2)
(4)分析工作原理
按下正向起动按钮SB2时,常闭触点I0.2断开,Q0.1的线圈失电释放,同时I0.2的常开触点闭合,接通线圈Q0.0并自锁,通过输出电路,接触器KM1得电吸合,电动机正向起动,并稳定运行。
按下反转起动按钮SB3时,常闭触点I0.3断开,Q0.0的线圈失电释放,同时I0.3的常开触点闭合,接通Q0.1线圈并自锁,通过输出电路,接触器KM2得电吸合,电动机反向起动,并稳定运行。
按下停止按钮SB1,或过载保护FR动作,都可使KM1或KM2失电释放,电动机停止运行。
(5)说明
电动机在正反转切换时,为了防止因主电路电流过大,或接触器质量不好,某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结,其线圈断电后主触点仍然是接通的,这时,如果另一接触器线圈通电,仍将造成三相电源短路事故。为了防止这种情况的出现,应在可编程控制器的外部设置由KM1和KM2的常闭触点组成的硬件互锁电路,假设KM1的主触点被电弧熔焊,这时其辅助常闭触点处于断开状态,因此KM2线圈不可能得电。
教 师 教 案
可编程序控制器的应用实例
9．1 PLC在十字路口交通信号灯控制系统中的应用
9．1．1控制要求
十字路口交通灯的设置如下：东西方向车流量较小，南北方向的车流量较大。因此南北方向的放行(绿灯亮)时间较长为30s，东西方向的放行(绿灯亮)时间为20s。当东西(或南北)方向的绿灯灭时，该方向的黄灯与另一方向的红灯一起以1Hz的频率闪烁3s，以提醒司机和行人的注意。然后，立即开始另一个方向的放行。用一个控制开关(双向开关)对系统进行启停控制。
9．1．2 I/O分配
首先建立十字路口交通灯的变量表如表所示。
十字路口交通灯的变量表
PLC地址 数据类型 变量名
I0．0 BOOL 启停开关
Q4．0 BOOL 南北绿灯
Q4．1 BOOL 南北黄灯
Q4．2 BOOL 南北红灯
Q4．3 BOOL 东西绿灯
Q4．4 BOOL 东西绿灯
Q4．5 BOOL 东西绿灯
9．1．3控制程序设计
分析：从时序图中可以看出，需要使用四个定时器，T1-T4，定时时间分别为：30s、3s、20s、和3s。这里用脉冲定时器来实现定时器的循环启动(T1启动T2，T2启动T3，T3启动T4，T4反过来启动T1)。至于1Hz的闪烁频率则通过时间存储器M0．5来实现(M0设置为时钟存储字节)。时钟存储字节的第5位能产生频率为1Hz的脉冲。
在T1时间段南北绿灯亮。在T2时间段南北黄灯亮，并且闪烁，所以可以通过T2和M0．5的串联实现。在T3时间段是南北红灯持续亮，在T4时间段南北红灯闪烁。南北红灯的控制为：首先将T4与M0．5的串联，再通过T3与之并联来实现。东西方向交通灯的编程思路同南北方向的交通灯。
交通灯梯形图程序如图所示。
备 注
交通灯梯形图程序
9．2 PLC在节日彩灯控制系统中的应用
9．2．1控制要求
用PLC实现对节日彩灯的控制，结构简单，变幻形式多样、价格低。彩灯形式及变幻尽管花样繁多，但其负载不外乎三种：长通类负载、变幻类负载及流水类负载。长通类负载是指彩灯中用以照明或起衬托底色作用之类的负载，其特点是只要彩灯投入工作，则这类负载长期接通。变幻类负载则指某些在整个工作过程中定时进行花样变换的负载，如字形的变换，色彩的变幻或位置的变幻之类，其特点是定时通断，但频率不高。流水、闪烁类负载则指变幻速度快，犹如行云流水、星光闪烁、万马奔腾，其特点虽也是定时通断，但频率较高（通常间隔几十毫秒至几百毫秒）。
电气与电子信息工程学院
《电气控制与PLC课程设计》
设计报告
名 称： 十字路口红绿灯的设计
专业名称： 电气工程及其自动化
班 级：
学 号：
姓 名：
指导教师：
设计时间： 2013年6月3日—2013年6月14日
设计地点： K3-218 PLC实验室
摘 要
PLC可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制，特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。在该设计中，还引入EDA模拟十字路口红绿灯闪亮及车辆通行，十分形象地显示出了PLC在交通灯系统中的实际应用。
【关键词】：十字路口 交通灯 PLC
Abstract
The PLC programmable logic controller is a new industrial control devices, which is based on
