西门子模块6GK7243-1GX00-0XE0参数设置

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在发展的初期，沿用了设计的方法来设计梯形图程序，即在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。

用经验设计法设计plc程序时大致可以按下面几步来进行：分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。下面通过例子来介绍经验设计法。

一、设计举例

1．送料小车自动控制的梯形图程序设计

（1）被控对象对控制的要求如图1a所示送料小车在限位开关x4处装料，20s后装料结束，开始右行，碰到x3后停下来卸料，25s后左行，碰到x4后又停下来装料，这样不停地循环工作，直到按下停止按钮x2。按钮x0和x1分别用来起动小车右行和左行。

图1 送料小车自动控制

a）小车运行示意图 b）梯形图

（2）程序设计思路以众所周知的正反转控制的梯形图为基础，设计出的小车控制梯形图如图1b所示。为使小车自动停止，将x3和x4的常闭触点分别与y0和y1的线圈串联。为使小车自动起动，将控制装、卸料延时的定时器t0和t1的常开触点，分别与手动起动右行和左行的x0、x1的常开触点并联，并用两个限位开关对应的x4和x3的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。

（3）程序分析设小车在起动时是空车，按下左行起动按钮x1，y1得电，小车开始左行，碰到左限位开关时，x4的常闭触点断开，使y1失电，小车停止左行。x4的常开触点接通，使y2和t0的线圈得电，开始装料和延时。20s后t0的常开触点闭合，使y0得电，小车右行。小车离开左限位开关后，x4变为“0”状态，y2和t0的线圈失电，停止装料，t0被复位。对右行和卸料过程的分析与上面的基本相同。如果小车正在运行时按停止按钮x2，小车将停止运动，系统停止工作。

2．两处卸料小车自动控制的梯形图程序设计

两处卸料小车运行路线示意图如图2a所示，小车仍然在限位开关x4处装料，但在x5和x3两处轮流卸料。小车在一个工作循环中有两次右行都要碰到x5，次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时继续前进，应设置一个具有记忆功能的编程元件，区分是次还是第二次碰到x5。

图2 两处卸料小车自动控制

a）小车运行示意图 b）梯形图

两处卸料小车自动控制的梯形图如图2b所示，它是在图1b的基础上根据新的控制要求修改而成的。小车在次碰到x5和碰到x3时都应停止右行，将它们的常闭触点与y0的线圈串联。其中x5的触点并联了中间元件m100的触点，使x5停止右行的作用受到m100的约束，m100的作用是记忆x5是第几次被碰到，它只在小车第二次右行经过x5时起作用。为了利用plc已有的输入信号，用起保停电路来控制m100，它的起动条件和停止条件分别是小车碰到限位开关x5和x3，即m100在图2a中虚线所示路线内为on，在这段时间内m100的常开触点将y0控制电路中x5常闭触点短接，小车第二次经过x5时不会停止右行。

为了实现两处卸料，将x3和x5的触点并联后驱动y3和t1。调试时发现小车从x3开始左行，经过x5时m100也被置位，使小车下一次右行到达x5时无法停止运行，在m100的起动电路中串入y1的常闭触点。还发现小车往返经过x5时，不会停止运动，出现了短暂的卸料动作，为此将y1和y0的常闭触点与y3的线圈串联，就可解决这个问题。系统在装料和卸料时按停止按钮不能使系统停止工作，请读者考虑怎样解决这个问题。

二、经验设计法的特点

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，设计的结果往往不很规范，因人而异。

经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：

1．考虑不周、设计麻烦、设计周期长

用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。

2．梯形图的可读性差、系统维护困难

用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给plc系统的维护和改进带来许多困难。

程序的逻辑设计方法的是以逻辑组合或逻辑时序的方法和形式来设计plc程序，可分为组合逻辑设计法和时序逻辑设计法两种。这些设计方法既有严密可循的规律性，明确可行的设计步骤，又具有简便、直观和十分规范的特点。

1．逻辑函数与梯形图的关系

组合逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。我们知道，逻辑代数的三种基本运算“与”、“或”、“非”都有着非常明确的物理意义。逻辑函数表达式的线路结构与plc梯形图相互对应，可以直接转化。

如图1所示为逻辑函数与梯形图的相关对应关系，其中图1a是多变量的逻辑“与”运算函数与梯形图，图1b为多变量“或”运算函数与梯形图，图1c为多变量“或”/“与”运算函数与梯形图，图1d为多变量“与”/“或”运算函数与梯形图。

图1逻辑函数与梯形图

a）与运算b）或运算c）或/与运算d）与/或运算

由图1可知，当一个逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后，实现这个逻辑函数的梯形图也就确定了。

2．组合逻辑设计法的编程步骤

组合逻辑设计法适合于设计开关量控制程序，它是对控制任务进行逻辑分析和综合，将元件的通、断电状态视为以触点通、断状态为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用plc逻辑指令可顺利地设计出满足要求且较为简练的程序。这种方法设计思路清晰，所编写的程序易于优化，。

用组合逻辑设计法进行程序设计一般可分为以下几个步骤：

1）明确控制任务和控制要求，通过分析工艺过程绘制工作循环和检测元件分布图，取得执行元件功能表。

2）详细绘制系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆装置状态表四个部分组成。状态转换表全面、完整地展示了系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换，非常直观，对建立控制系统的整体联系、动态变化的概念有很大帮助，是进行系统的分析和设计的有效工具

3）根据状态转换表进行系统的逻辑设计，包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件（输出量）的逻辑函数式。这两个函数式组，既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达形式，又是构成控制系统实现控制目标的具体程序。

4）将逻辑设计的结果转化为plc程序。逻辑设计的结果（逻辑函数式）能够很方便的过渡到plc程序，特别是语句表形式，其结构和形式都与逻辑函数式非常相似，很容易直接由逻辑函数式转化。当然，如果设计者需要由梯形图程序作为一种过渡，或者选用的plc的编程器具有图形输入的功能，则也可以由逻辑函数式转化为梯形图程序。

3．组合逻辑设计举例

下面通过环形分配器的plc程序来进行说明：

（1）工作原理

步进电机控制主要有三个重要参数即转速、转过的角度和转向。由于步进电机的转动是由输入脉冲信号控制，转速是由输入脉冲信号的频率决定，而转过的角度由输入脉冲信号的脉冲个数决定。转向由环形分配器的输出通过步进电机a、b、c相绕组来控制，环形分配器通过控制各相绕组通电的相序来控制步电机转向。

如图2给出了一个双向三相六拍环形分配器的逻辑电路。电路的输出除决定于复位信号reset外，还决定于输出端qa、qb、qc的历史状态及控制信号－en使能信号、con正反转控制信号和输入脉冲信号。其真值表如表1所示。

图2步进电机环形分配器

表1真值表

（2）程序设计

程序设计采用组合逻辑设计法，由真值表可知：

当con＝0时，输出qa、qb、qc的逻辑关系为：

当con＝1时，输出qa、qb、qc的逻辑关系为：

当con＝0，正转时步进机a、b、c相线圈的通电相序为：

当con＝1，反转时各相线圈通电相序为：

qa、qb、qc的状态转换条件为输入脉冲信号上升沿到来，状态由前一状态转为后一状态，在梯形图中引入了上升沿微分指令。

plc输入/输出元件地址分配见表2。

表2plc输入/输出元件地址分配表

根据逻辑关系画出步进电机机环形分配器的plc梯形图，如图3所示。

图3环形分配器的梯形图

梯形图工作原理简单分析如下：设初始状态为reset有效。x2常开触点闭合，y0输出为“1”状态，y1、y2为“0”状态，reset无效后，上述三输出状态各自保持原状态。con＝0（x3=0），当en（x1=1）有效，且有输入脉冲信号clk（x0）输入，clk（x0）上升沿到来，m0辅助常开触点闭合一个扫描周期。在此期间，各输出继电器状态自保持失效，y0输出保持为“1”状态，y1输出由“0”变“1”，y2输出状态为“0”。一个扫描周期过后，m0常开触点断开，常闭触点闭合，各输出继电器状态恢复自保持，等待下一个输入脉冲信号上升沿的到来。其它部分请读者自己分析。

一、实验目的

1．熟悉三菱fx系列的基本指令。

2．学会用经验设计法编制一般顺序控制的梯形图程序。

3．掌握编程器或编程软件的使用方法和程序调试方法。

二、实验内容

1．自动往返小车顺序控制程序实验

自动往返小车的工作过程及程序梯形图如图1所示。

图1 自动往还小车顺序控制程序梯形图

按下正转起动按钮x0或反转起动按钮x1后，要求小车在左限位开关x3和右限位开关x4之间不停地循环往返，直到按下停止按钮x2。图中y0控制右行，y1控制左行。y2为制动电磁阀。

将图所示的程序写入plc，检查无误后开始运行。用实验板上的钮子开关模拟起动、停止按钮信号和限位开关信号，通过观测与y0、y1、y2对应的led，检查小车的工作情况。注意按以下步骤操作，检查程序是否正确：

（1）用接在x0的钮子开关模拟右行起动按钮信号，即将开关接通后立即断开，观测控制右行的输出y0是否on。

（2）用接在x4的钮子开关模拟右限位开关信号，即将开关接通后立即断开，观测控制右行的输出继电器y0是否off，控制左行的输出继电器y1是否on。

（3）用接在x3的钮子开关模拟左限位开关信号，即将开关接通后立即断开，观测控制左行的输出继电器y1是否off，控制右行的输出继电器y0是否on。

（4）重复第（2）步和第（3）步的操作。

（5）用接在x2的钮子开关模拟停止按钮信号，即将开关接通后立即断开，观测y0或y1是否off，控制制动的输出继电器y2是否on。

（6）观测6秒后y2是否自动off。

如果发现plc的输入输出关系不符合上述要求，检查程序，改正错误。

2．较复杂的自动小车往返运动控制程序实验

在图所示系统的基础上，增加延时功能，即小车碰到限位开关x4后停止运行，延时5秒后自动左行；小车碰到限位开关x3后停止左行，延时3秒后自动右行。

编制上述动作的控制程序并写入plc，运行并调试程序，观察运行结果。

三、预习要求

仔细阅读实验指导书，根据要求设计出有延时功能的自动往返小车的控制程序梯形图。掌握互锁、按钮互锁等保护环节的硬、软件设计方法。

四、实验报告要求

（1）写出程序调试过程中出现的故障，并分析故障产生的原因及排除方法，记录调试结果。

（2）整理出较复杂程序的梯形图程序和运行结果。

（3）整理出上述程序的调试步骤。