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一、问题提出

可编程控制器技术*主要是应用于自动化控制工程中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统， 在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

二、可编程控制器控制系统设计的基本步骤

1 ．系统设计的主要内容

（ 1 ）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；

（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；

（ 3 ）选定 PLC 的型号；

（ 4 ）编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；

（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；

（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；

（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；

根据具体任务，上述内容可适当调整。

2 ． 系统设计的基本步骤

可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，

1 可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤

（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

a ．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。

b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

（ 2 ）确定 I/O 设备

根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

（ 3 ）选择合适的 PLC 类型

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，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。

（ 4 ）分配 I/O 点

分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（ 5 ）设计应用系统梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的*核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

（ 6 ）将程序输入 PLC

当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。

（ 7 ）进行软件测试

程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

（ 8 ）应用系统整体调试

在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（ 9 ）编制技术文件

系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。

西门子程序编程有哪几种

 PLC提供了完整的编程语言，以适应PLC在工业环境中的使用。在小型PLC中，用户程序有4种形式:指令表(STL)、梯形图(LAD)、结构文本(ST)和顺序功能流程图(SFC)编程。

  下面以S7-200系列PLC为例来说明。

2)梯形图编程

  梯形图表达式是一种类似于继电器控制线路图的语言，但在使用符号和表达方式上有一定区别。PLC梯形图使用的是内部继电器、定时/计数器等，都是由软件实现的。其主要特点是使用方便、修改灵活。

  图2-13是典型的梯形图示意图。左右两垂直的线称为母线。在左右两垂线之间，接点在水平线上相串联，相邻的线也可以用一条垂直线连接起来，作为逻辑的并联。接点的水平方向串联相当于“与”，例如，图中第一条线，A、B、C三者是“与”逻辑关系。垂直方向的接点并联，相当于“或”例如，第二条线，D、E、F三者是“或”逻辑关系。

  PLC梯形图的一个关键概念是“能流”(Power Flow)。这仅是概念上的“能流”。在图2-13 中,把左边的母线假想为电源“火线”,而把右边的母线(虚线所示)假想为电源“零线"。

  如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。如没有“能流”，则线圈未被激励。“能流”可以通过被激励(ON)的常开接点和未被激励(OFF)的常闭接点自左向右流，也可以通过并联接点中的一个接点流向右边。“能流”在任何时候都不会通过接点自右向左流。在图2-13中，当A、B、C接点都接通后，线圈M才能接通(被激励),只要其中一个接点不接通，线圈就不会接通;而D、E、F接点中任何一个接通，线圈Q就被激励。

  由图2-13可看出，梯形图是由一段一段组成的。每段的开始用LD(LDN)指令，触点的串/并联用A(AND)/O(OR)指令，线圈的驱动总是放在*右边，用=(OUT)指令，用这些基本指令，即可组成复杂逻辑关系的梯形图及指令表。

  3)结构文本

  结构文本是为IEC61131-3 标准创建的一种专用的**编程语言。与梯形图相比，它能够实现复杂的数学运算，编写的程序非常简洁和紧凑。

  4)顺序功能流程图编程

  顺序功能流程图编程是一种较新的编程方法，它的作用是用功能图来表达一个顺序控制过程。目前，顺序功能流程图也正在实施发展这种新的编程标准。

  顺序功能流程图作为一种步进控制语言,用这种语言可以对一个控制过程进行控制,并显示该过程的状态。将用户应用的逻辑分成步和转换条件，来代替一个长的梯形图程序。这些步和转换条件的显示，使用户可以看到在某个给定时间中机器处于什么状态。

  图2-14所示是钻孔顺序功能流程图编程示例，这是一个钻孔顺序的例子方框中的数字代表顺序步，每一步对应于一个控制任务，每个顺序步的步进条件以及每个顺序执行的功能可以写在方框右边。

  1)指令表编程

  指令表编程是用一个或几个容易记忆的字符来代表PLC的某种操作功能。指令表语言类似于计算机中的助记符语言，它是PLC*基础的编程语言。

  PLCS7-200系列PLC的基本指令包括“与”、“或”、“非”以及定时器、计数器等。图 2-12 是指令表编程示例。

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