第 7章 应用设计第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.2 程序设计
7.3 设计实例第 7章 应用设计本章主要内容：
– 应用设计的基本知识
– 系统设计,包括系统设计的步骤和几种常用的设计方法
– 应用实例本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用返回本章首页第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.1.1 PLC控制系统的类型
7.1.2 系统设计的内容
7.1.3 系统设计的原则
7.1.4 系统设计的步骤返回本章首页第 7章 应用设计
7.1.1 PLC控制系统的类型有四种控制类型
单机控制系统
– 一台 PLC控制一台设备或一条简易生产线
– 简单,I/O点数少、存储容量少
集中控制系统
– 一台 PLC控制多台设备或几条简易生产线，间距较近
远程 I/O控制系统
– 一台 PLC控制多台设备或几条简易生产线，间距较远
分布式控制系统
– 多个 PLC控制多台设备，但由上位机管理数据交换
PLC 控制对象
PLC
控制对象 1 控制对象 2 控制对象 3
第 7章 应用设计优点：某台 PLC出现故障，不会影响其他 PLC的工作
PLC
控制对象 1 控制对象 2 控制对象 3
PLC PLC
上位机数据通信总线通信线分布式控制第 7章 应用设计
7.1.2 系统设计的内容
1,选择机型 ----厂家,CPU能力,I/O点能力
2,选择接口设备 ----I/O模块与输入、输出设备的选择
3,分配输入和输出点 ----建立输入输出地址表
4,建立内存变量分配表
5,设计编程与调试
6,系统可靠性设计 -----供电设计、接地设计、冗余设计第 7章 应用设计
7.1.3 系统设计的原则在可编程序控制器控制系统的设计中
1,应该最大限度地 满足生产机械或生产流程对电气控制的要求,
2,力求 PLC控制系统,安全,可靠
3,简单,操作和维修方便
4,经济 ---能尽量降低使用者长期运行的成本
5,适应发展,留有适当的余量返回本节第 7章 应用设计
7.1.4 系统设计的步骤
1,熟悉被控对象（工艺流程、设备性能等）
2,制定控制方案 （系统要完成的任务，如何实现）
3,详细描述控制对象 （设计任务书明确各项设计要求、约束条件及控制方式）
4.配置可编程序控制器
– 根据控制对象要求的输入、输出点数的多少，
估计 PLC的规模和内存容量；
– 根据控制对象的特殊要求，估计 PLC的性能；
5.程序设计（线性设计或分块设计）
返回本节第 7章 应用设计
7.2 PLC控制系统可靠性设计
供电系统设计
接地设计
冗余设计
1 供电系统设计供电系统设计包括：
– 供电电源系统设计
– 供电系统一般性保护措施
– 可编程序控制器电源模板第 7章 应用设计隔离变压器 ---隔离电源中各种干扰，提高抗干扰性能交流稳压器 ---抑制电压波动保护组合式 PLC的电源模板 PS
根据输入输出要求提供多种电压交流 220v，直流 24v，
CPU 5v。
要求电源模板输出功率大于各模块消耗总功率，并留 30%的余量。
CPU到最远扩展模块的线路压降小于 0.25v
第 7章 应用设计
Q1,Q2分别为控制输入输出模块供电电源。
系统启动时应先启动 CPU，
然后再合上开关 Q2和开关
Q1。出问题立即关掉 Q1和
Q2。
第 7章 应用设计增加 按钮启动 K,上电起动 S、连锁保护等第 7章 应用设计
7.3 程序设计
1,对系统任务分块 ----将复杂任务分解
2,按控制顺序画出功能流程图
3,编程
4,调试第 7章 应用设计
7.4 设计实例 一 -----开关量控制一个机械手的顺序控制系统任务：可以手动、单动、自动将左工作台上的工件放到右工作台上。
自动,按启动按钮，按步骤循环执行单动,按启动按钮，只执行一个循环手动：每一个动作都通过按钮来控制第 7章 应用设计
7.4 设计实例 一 -----开关量控制步骤：分八步
1,当左工作台上有工件时（光耦合检测器）机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
2,抓紧工件，需时 1.7s；
3,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
4,右移，到位时（右限位开关），停止；
5,机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
6,松开工件，需时 1.5s；
7,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
8,左移，到位时（右限位开关），停止；
第 7章 应用设计分析机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸有电磁阀控制。
整个工作过程分六个动作：下降 /上升、左移 /右移、抓紧
/松开三组。
下降 /上升分别由双线圈两位电磁阀控制 Q0.0,Q0.1
左移 /右移分别由双线圈两位电磁阀控制 Q0.4,Q0.3
松紧由单线圈两位电磁阀控制 Q0.2
输出量：五个 Q0.0~Q0.4
输入量：
工作方式要求手动、单动、自动 -----因此应有方式选择开关 手动 I0.7,步进 I1.0,单动 I1.1,自动 I1.2、停止按钮 I0.6、启动 I0.0
单动每个动作有按钮下降 /上升 I1.1,左移 I1.2 /右移
I1.3,抓紧 /松开 I1.4
第 7章 应用设计控制过程上下左右的限位开关和检测器
1,当左工作台上有工件时（光耦合检测器 I0.5）机械手下降，到位时（下限位开关 I0.1），停止；
2,抓紧工件，需时 10s；
3,机械手上升，到位时（上限位开关 I0.2 ），停止；
4,右移，到位时（右限位开关 I0.3），停止；
5,机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
6,松开工件，需时 10s；
7,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
8,左移，到位时（左限位开关 I0.4），停止；
共 14个输入第 7章 应用设计
单操作：表示手动操作按加载选择位置，
配合启、停按钮
如：加载开关打在
左右位置，按启动按钮右行，按停止按钮左行
步进：每按下启动按钮一次，向前操作一次。
单周期：按下启动按钮，自动操作一个周期。
连续：按下启动按钮，自动连续执行周期循环。
启动 停止左 /右 抓 /松连续单操作步进 单周期上 /下加载选择 工作方式选择第 7章 应用设计控制系统硬件接线采用 CPU224，接线如图。
分析：
I0.7为 1执行单操作
I0.7非 1
转步进
I1.0为 1
执行步进
I1.0非 1转单周期
I1.1为 1执行单周期
I1.1非 1转连续按工作方式编写子程序第 7章 应用设计程序设计分析
非单操作跳转到 1，否则，执行单操作程序
非步进方式跳转到 2，
否则，执行步进操作程序
非单周期和连续方式跳转到 3结束扫描周期，
否则，执行连续操作程序（根据标志决定单周期或多周期）
第 7章 应用设计第 7章 应用设计当左工作台上有工件时
（光耦合检测器）机械手下降，到位时（下限位开关），
停止；
抓紧工件，
需时 1.7s；
机械手上升，
到位时（上限位开关），停止；
右移，到位时（右限位开关），停止；
机械手在上位和左位原点指示第 7章 应用设计第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.2 程序设计
7.3 设计实例第 7章 应用设计本章主要内容：
– 应用设计的基本知识
– 系统设计,包括系统设计的步骤和几种常用的设计方法
– 应用实例本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用返回本章首页第 7章 应用设计
7.1 系统设计
7.1.1 PLC控制系统的类型
7.1.2 系统设计的内容
7.1.3 系统设计的原则
7.1.4 系统设计的步骤返回本章首页第 7章 应用设计
7.1.1 PLC控制系统的类型有四种控制类型
单机控制系统
– 一台 PLC控制一台设备或一条简易生产线
– 简单,I/O点数少、存储容量少
集中控制系统
– 一台 PLC控制多台设备或几条简易生产线，间距较近
远程 I/O控制系统
– 一台 PLC控制多台设备或几条简易生产线，间距较远
分布式控制系统
– 多个 PLC控制多台设备，但由上位机管理数据交换
PLC 控制对象
PLC
控制对象 1 控制对象 2 控制对象 3
第 7章 应用设计优点：某台 PLC出现故障，不会影响其他 PLC的工作
PLC
控制对象 1 控制对象 2 控制对象 3
PLC PLC
上位机数据通信总线通信线分布式控制第 7章 应用设计
7.1.2 系统设计的内容
1,选择机型 ----厂家,CPU能力,I/O点能力
2,选择接口设备 ----I/O模块与输入、输出设备的选择
3,分配输入和输出点 ----建立输入输出地址表
4,建立内存变量分配表
5,设计编程与调试
6,系统可靠性设计 -----供电设计、接地设计、冗余设计第 7章 应用设计
7.1.3 系统设计的原则在可编程序控制器控制系统的设计中
1,应该最大限度地 满足生产机械或生产流程对电气控制的要求,
2,力求 PLC控制系统,安全,可靠
3,简单,操作和维修方便
4,经济 ---能尽量降低使用者长期运行的成本
5,适应发展,留有适当的余量返回本节第 7章 应用设计
7.1.4 系统设计的步骤
1,熟悉被控对象（工艺流程、设备性能等）
2,制定控制方案 （系统要完成的任务，如何实现）
3,详细描述控制对象 （设计任务书明确各项设计要求、约束条件及控制方式）
4.配置可编程序控制器
– 根据控制对象要求的输入、输出点数的多少，
估计 PLC的规模和内存容量；
– 根据控制对象的特殊要求，估计 PLC的性能；
5.程序设计（线性设计或分块设计）
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7.2 PLC控制系统可靠性设计
供电系统设计
接地设计
冗余设计
1 供电系统设计供电系统设计包括：
– 供电电源系统设计
– 供电系统一般性保护措施
– 可编程序控制器电源模板第 7章 应用设计隔离变压器 ---隔离电源中各种干扰，提高抗干扰性能交流稳压器 ---抑制电压波动保护组合式 PLC的电源模板 PS
根据输入输出要求提供多种电压交流 220v，直流 24v，
CPU 5v。
要求电源模板输出功率大于各模块消耗总功率，并留 30%的余量。
CPU到最远扩展模块的线路压降小于 0.25v
第 7章 应用设计
Q1,Q2分别为控制输入输出模块供电电源。
系统启动时应先启动 CPU，
然后再合上开关 Q2和开关
Q1。出问题立即关掉 Q1和
Q2。
第 7章 应用设计增加 按钮启动 K,上电起动 S、连锁保护等第 7章 应用设计
7.3 程序设计
1,对系统任务分块 ----将复杂任务分解
2,按控制顺序画出功能流程图
3,编程
4,调试第 7章 应用设计
7.4 设计实例 一 -----开关量控制一个机械手的顺序控制系统任务：可以手动、单动、自动将左工作台上的工件放到右工作台上。
自动,按启动按钮，按步骤循环执行单动,按启动按钮，只执行一个循环手动：每一个动作都通过按钮来控制第 7章 应用设计
7.4 设计实例 一 -----开关量控制步骤：分八步
1,当左工作台上有工件时（光耦合检测器）机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
2,抓紧工件，需时 1.7s；
3,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
4,右移，到位时（右限位开关），停止；
5,机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
6,松开工件，需时 1.5s；
7,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
8,左移，到位时（右限位开关），停止；
第 7章 应用设计分析机械手的全部动作由气缸驱动，而气缸有电磁阀控制。
整个工作过程分六个动作：下降 /上升、左移 /右移、抓紧
/松开三组。
下降 /上升分别由双线圈两位电磁阀控制 Q0.0,Q0.1
左移 /右移分别由双线圈两位电磁阀控制 Q0.4,Q0.3
松紧由单线圈两位电磁阀控制 Q0.2
输出量：五个 Q0.0~Q0.4
输入量：
工作方式要求手动、单动、自动 -----因此应有方式选择开关 手动 I0.7,步进 I1.0,单动 I1.1,自动 I1.2、停止按钮 I0.6、启动 I0.0
单动每个动作有按钮下降 /上升 I1.1,左移 I1.2 /右移
I1.3,抓紧 /松开 I1.4
第 7章 应用设计控制过程上下左右的限位开关和检测器
1,当左工作台上有工件时（光耦合检测器 I0.5）机械手下降，到位时（下限位开关 I0.1），停止；
2,抓紧工件，需时 10s；
3,机械手上升，到位时（上限位开关 I0.2 ），停止；
4,右移，到位时（右限位开关 I0.3），停止；
5,机械手下降，到位时（下限位开关），停止；
6,松开工件，需时 10s；
7,机械手上升，到位时（上限位开关），停止；
8,左移，到位时（左限位开关 I0.4），停止；
共 14个输入第 7章 应用设计
单操作：表示手动操作按加载选择位置，
配合启、停按钮
如：加载开关打在
左右位置，按启动按钮右行，按停止按钮左行
步进：每按下启动按钮一次，向前操作一次。
单周期：按下启动按钮，自动操作一个周期。
连续：按下启动按钮，自动连续执行周期循环。
启动 停止左 /右 抓 /松连续单操作步进 单周期上 /下加载选择 工作方式选择第 7章 应用设计控制系统硬件接线采用 CPU224，接线如图。
分析：
I0.7为 1执行单操作
I0.7非 1
转步进
I1.0为 1
执行步进
I1.0非 1转单周期
I1.1为 1执行单周期
I1.1非 1转连续按工作方式编写子程序第 7章 应用设计程序设计分析
非单操作跳转到 1，否则，执行单操作程序
非步进方式跳转到 2，
否则，执行步进操作程序
非单周期和连续方式跳转到 3结束扫描周期，
否则，执行连续操作程序（根据标志决定单周期或多周期）
第 7章 应用设计第 7章 应用设计当左工作台上有工件时
（光耦合检测器）机械手下降，到位时（下限位开关），
停止；
抓紧工件，
需时 1.7s；
机械手上升，
到位时（上限位开关），停止；
右移，到位时（右限位开关），停止；
机械手在上位和左位原点指示第 7章 应用设计第 7章 应用设计
