電氣PLC控制技術

• 本篇博客為博主在學習PLC電氣控制編程時的復習整理

• PLC（Programmable Logic Controller）

1. PLC硬體有哪幾部分組成？

CPU，存盤器，電源，開關量（數字量）輸入，開關量（數字量）輸出，模擬量輸入，模擬量輸出，其他特殊模塊（串口模塊，網口模塊，定位模塊等），

2. PLC 的應用范圍有哪些？

開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、程序控制、資料處理、通信及聯網，

3. PLC 控制系統與繼電接觸器控制系統有哪些不同點和相同點？

PLC梯形圖與傳統的電氣原理圖非常相似，信號的輸入/輸出形式及控制功能基本上也是相同的，

不同點：

1）*控制方式*：繼電器控制系統的控制是采用硬體接線實作的，是利用繼電器機械觸點的串聯或并聯極延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制，PLC控制系統采用存盤邏輯，其控制邏輯是以程式方式存盤在記憶體中，要改變控制邏輯，只需改變程式即可，稱軟接線，

2）*作業方式*：繼電器控制系統采用并行的作業方式，PLC控制系統采用串行作業方式，

3）*控制速度*：繼電器控制系統控制邏輯是依靠觸點的機械動作實作控制，作業頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象，PLC控制系統是由程式指令控制半導體電路來實作控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動，

4）*定時與計數控制*：繼電器控制系統是靠時間繼電器的滯后動作實作延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環境影響大，調整時間困難，繼電器控制系統不具備計數功能，PLC控制系統用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，調整時間方便，不受環境影響，另外PLC系統具備計數功能，

5）*可靠性和維護性*：繼電器控制系統可靠性較差，線路復雜，維護作業量大，PLC控制系統可靠性較高，外部線路簡單，維護作業量小，

4. PLC 的輸出一般有哪些方式，驅動的負載型別是哪些？

1、*繼電器輸出*，負載為直流或交流負載，這類輸出為數字量，可通過中間繼電器轉換帶動較大一些的負載，如接觸器等，但在要求快速回應的場合不適合使用此種型別的輸出，

2、*晶閘管或晶體管輸出*，PLC雙向晶閘管輸出電路只能驅動交流負載，回應速度也比繼電器輸出電路形式要快，壽命要長，雙向晶閘管輸出的驅動能力要比繼電器輸出的要小，允許負載電壓一般為AC85～242V；單點輸出電流為0.2A～0.5A，當多點共用公共端時，每點輸出電流應減小（如單點驅動能力為0.3A的雙向晶閘管輸出，在4點共用公共端時，最大允許輸出為0.8A/4點），負載為單向直流負載，

3、*脈沖輸出*，也叫PTO輸出，提供一個指定脈沖數量的方波輸出（50%占空比），PTO可以產生單段脈沖串或者多段脈沖串（使用脈沖包絡）， PWM可輸出周期固定但占空比可變的脈沖，以指定頻率（周期）啟動后，PWM持續輸出，脈沖寬度根據所需的控制控制要求進行變化，占空比可以表示為周期的一個百分比或者對應于脈沖寬度的一個時間值，脈沖寬度可以從0%（無脈沖，一直為低電平）變化到100%（無脈沖，一直為高電平），由于PWM輸出可以從0%變化到100%，在很多情況下，它可以提供類似于模擬量輸出的數字量輸出，單段PTO(脈沖串輸出)

4、*模擬量輸出*，該類輸出一般可輸出4-20mA或者0-10V，用于驅動模擬量設備，比如變頻器的頻率給定，執行器的速度或角度設定，

5. PLC 面板上的 DC/DC/DC 和 AC/DC/RELAY 表示什么含義？

1、【DC/DC/DC】：

第一個DC：指“CPU模塊”供電是*直流*24V；

第二個DC：指“CPU模塊”的數字量輸入是*直流*24V；

第三個DC：指“CPU模塊”的數字量輸出是*直流*24V（晶體管）的，

2、【AC/DC/Relay】：

第一個AC：指“CPU模塊”供電是*交流*220V；

第二個DC：指“CPU模塊”的數字量輸入是*直流*24V；

第三個Relay：指CPU模塊”的數字量輸出是*（繼電器）輸出*的，

6. PLC是回圈順序掃描的作業方式，其一個周期一般有哪些階段？

對用戶程式的回圈掃描執行程序，可分為*輸入采樣*、*程式執行*、*輸出重繪*三個階段

7. 除錯程式，具體分析下圖起保停PLC程式的功能；基于自己繪制的I0.0、I0.1的波形，畫出Q0.0的波形圖

分析：這是一個標標準準的啟動—保持—停止PLC程式，I0.0為啟動開關，Q0.0為執行線圈，只要得電便會使常開觸點Q0.0閉合，形成自鎖，也就是保持狀態，而程式的停止則由I0.1開關（常閉觸點）控制，只要I0.1開關斷開，那么Q0.0線圈失電，從而使常開觸點Q0.0回到原初始狀態，起到停止作用，

波形圖如下：

8. 除錯下圖中的程式，根據結果說明此程式的問題

分析：存在的問題：多線圈，PLC會亂套，撰寫程式時一定要避免多線圈的使用，

9. 通過除錯，請分析下圖PLC程式存在的問題

分析：重復使用定時器T37，網路3的定時器應該換成T38；還有網路4的線圈不應該用I0.7開關量，

10. I0.1連接機床上作業燈的開關控制按鈕，Q0.1連接機床上的作業燈，I0.1與Q0.1之間的邏輯控制關系如PLC程式所示，除錯程式，具體分析PLC程式的功能；基于自己繪制的I0.1的波形，畫出Q0.1的波形圖

分析：該程式由開關I0.1控制燈亮/燈滅，當I0.1撥通并再斷開后，網路1中檢測到一個下降沿，使程式導通，M1.0線圈先置位從而使網路2中的常開觸點M1.0接通，這時線圈Q0.1和線圈M1.1均得電，網路1中的常開觸點M1.1接通（常閉觸點M1.1斷開），但I0.1是斷開的從而不能使M1.0線圈復位，即線圈Q0.1一直保持得電狀態，

當I0.1再次撥通并再斷開后，網路1中檢測到一個下降沿，使程式導通，從而使M1.0線圈復位，網路2中的常開觸點M1.0恢復初始狀態，即線圈Q0.1和線圈M1.1均失電，網路1中的常開觸點M1.1恢復初始狀態（常閉觸點M1.1也恢復初始狀態），且I0.1斷開，于是線圈Q0.1一直保持斷電狀態，

波形圖如下：

11. I0.0連接某電機的啟停控制開關，Q0.1連接控制電機運行的接觸器線圈，I0.0與Q0.1之間的邏輯控制關系如PLC程式所示，除錯程式，具體分析PLC程式的功能；基于自己繪制的I0.0的波形，畫出Q0.1的波形圖

分析：電機的啟動與停止由開關I0.0控制，當常開觸點I0.0接通（常閉觸點I0.0斷開），定時器T37開始計時，計時到9秒后常開觸點T37接通，于是線圈Q0.1得電，并形成自鎖，電機一直處于運行狀態，

當常開觸點I0.0恢復初始狀態（常閉觸點I0.0恢復初始狀態），定時器T38開始計時，計時到7秒后常閉觸點T38接通（斷開狀態），從而使線圈Q0.1失電，電機停轉，

波形圖如下：

12. 請說明 MD20、MW20、MB20、M20.0~M20.7 的關系

M是標志存盤器，M存盤器最多32個（256個位，32個位元組，16個字）,MB0~MB31

M0是位地址（比如M0.0,M0.1），MB0是位元組地址(包括8個位地址，從M0.0~M0.7)，MW0是字地址（包括MB0和MB1，即M0.0~M1.7共16個位地址，常用于寄存16位資料），MD0是雙字地址（包括MW0和MW1,即M0.0~M3.7共32個位地址，常用于寄存32位資料），

MD20是由MW20和MW22兩個字構成，

MD20=MW20+MW22=M20.0~7+M21.0~7+M22.0~7+M23.0~7，

MW20是16位整型資料，是由MB20和MB21兩個位元組組合而成的，MW20分解成位就包括M20.0, M20.1, M20.2, M20.3, M20.4, M20.5, M20.6, M20.7, M21.0一直到M21.7合計16個位，

13. 請說明 VD16、VW16、VB16、V16.0~V16.7 的關系

V是變數存盤器，V存盤器最多可達到幾千~幾萬個，

VD16是由VW16和VW18兩個字構成，VW16是由VB16和VB17兩個字構成，

VB16分解為位：V16.0~ V16.7

14. 請說明PLC電氣控制系統的設計步驟

（1）首先分析被控物件的工藝條件和控制要求

（2）確定I/O口設備

（3）選擇合適的PLC型別

（4）分配I/O點

（5）撰寫梯形圖程式

（6）進行軟體測驗

（7）應用系統整體除錯

（8）編制技術檔案

15. 撰寫 PLC 程式時可用哪些S7-200的內部軟元件？

輸入暫存器I、輸出暫存器Q、模擬量輸入(只讀) AIW、模擬量輸出(只寫) AQW、變數存盤器(V)VB、區域存盤器(L)1LB0、位存盤器(M)M、特殊存盤器(SM)、定時器T、計數器C、高速計數器HC、順序控制繼電器S、累加器暫存器AC，

16. CPU224 有多少輸入點、輸出點？

CPU224有14個輸入點，10個輸出點，

17. PC 通過什么和 PLC 連接，PLC 端的連介面是什么介面？

在斷電狀態下，連接好PC/PPI電纜，便可實作連接，串口連接(485介面)

COM公共端是一組I/O點的公共接線端子，若N個I/O點各提供2個端子就需2N個端子，模塊尺寸大且增加成本；優化設計把一組I/O點內部一端相通連接為公共端子，一組N個I/O點只需（N+1）個端子，

18. 某跑馬燈 PLC 控制系統，有啟動、停止開關、6 個燈，請在繪制實訓電路圖的基礎上繪制跑馬燈的 PLC 控制電路

跑馬燈的實作，即燈的亮、滅沿某一方向依次移動，按下SB0啟動按鈕，三個燈依次點亮，當下一個燈點亮時上一個燈同時熄滅，并回圈，按下停止按鈕SB1燈熄滅，不再回圈，

控制電路圖如下：

19. S7-200 有哪幾種定時器，有哪幾種計數器？

西門子200系列的PLC定時器有三種：TON（延時接通定時器），TONR（掉電保護延時接通定時器），TOF（斷開延時定時器），

定時器是對時間間隔計數，定時器的解析度（時基）決定了每個時間間隔的長短，

TON、TONR和TOF定時器提供三種解析度：1ms、10ms和100ms，（當前值的每個單位均為時基的倍數，例如，使用10 ms定時器時，計數50表示經過的時間為500ms），

計數器有加計數，減計數，加減計數，復位后當前值為0或者設定值，位狀態為0，

20. 請用順控設計方法實作某例子：裝料/卸料小車任務

例子：裝料/卸料小車

I/O地址分配表

首先繪制順控流程圖：

撰寫梯形圖：