用硬件配合PLC解决较难命题的编程实例解析 点击：2534 | 回复：3
发表于：2011-04-24 23:22:39
楼主
用硬件配合PLC解决较难命题的编程实例解析
第一例：
有一网友求助：“大家好，我问一个问题，就是有三个输入，一个代表电机正传，一个反转，一个停止，输出只有一个，来控制三项电机的正反转，怎么实现啊？ 需要说明，输出点只有一个，同时也可以在输出点处设计一些外部电路来实现，请大家给个解答，谢谢啦 请问师傅们，这个难题可以实现吗？还是不能实现啊？呵呵
增加一下说明：就是普通的异步电机，用西门子S7-200plc来控制。三个输入点，但是仅剩下一个输出点，而且要求控制必须通过PLC才行，呵呵，谢谢大家了”
答复：对PLC的编程者来说，这是一个较难的命题。但它可以锻炼编程思维，提高设计能力，算是一个好帖。该命题的关键点就是如何用一路的输出信号来实现对电机的正转、反转、停车这3种功能的控制。
显然通常输出的导通或截止的开关命令是无法实现的。但我们可换个思路：当按下正传、反转或停车按钮时，PLC的一路输出是3种不同波形的信号，再设计一个能识别这3种信号并能使电机执行正反转或停的电路与PLC的输出端相连，就可解决这个难题。
下面我用这种思路编出二种设计方案供大家分析参考。一个是用电子线路协助完成，另一个是用定时器、继电器配合来实现这个功能。
一、用电子线路协助PLC完成这个命题的设计方案
在PLC内编程，完成如下工作，3个输入分别产生不同脉冲个数的脉冲串，由一个输出口输出，比如正传按钮按下，输出口输出一窄一宽二个脉冲，反转按钮按下，输出口输出一窄二宽三个脉冲，按停止按钮，输出口输出一窄三宽四个脉冲。见下图：
该梯形图解析：I1.0为正转按钮，I1.1为反转按钮，I1.2为停止按钮，按I1.0，其抬起（后沿）使M2.0=1，按I1.1其后沿使M2.1=1，按I1.2其后沿使M2.2=1，它们的前沿都会使M2.3=1，M2.3的前沿，使MB0=0，同时使T96得电延时，同时M2.0=1或M2.1=1或M2.2=1又使T32得电延时。延时1mS，T96动作使M2.3=0，形成1mS的窄脉冲输出。再延时4mS，T32动作，其常闭触点断开，，下一个扫描周期，T32断电，常闭点闭合，T32又得电进行5mS的延时…于是形成振荡。每出现T32其前沿使MB0+1，当M2.0=1时，第一个T32的后沿使M2.0=0，当M2.1=1时，第二个T32的后沿使M2.1=0，当M2.2=1时，第三个T32的后沿使M2.2=0，M2.3与T32相或输出与Q1.0，故按I1.0、I1.1、I1.2按钮可输出3种不同的脉冲波形。
PLC的输出口Q1.0接下图控制电路：
1、硬件构成：该电路由3个4013双D触发器、一个4011与非门、3只晶体管、3个二极管、3个小型继电器及几个电阻组成。其U1A构成为单稳态电路，U2A、U2B构成为2位计数器。（元件费用不到30元钱，再加印刷板，50元即可搞定。）
2、动作原理：PLC输出侧的0V接控制板的地，Q1.0输出口接二个2K电阻串联，分压点接集成块U4D输入端，实现电平转换。U1A是个单稳态电路，输入脉冲的第一个窄脉冲后沿触发U1A的CLK端，使U1A的Q端产生一个负方波，其脉宽大于上图中的M2.2脉宽，它控制U2构成的2位计数器的清零端R，R端置1，计数器清0且不计数，R的电位=0，容许计数器计数，如按正传I1.0，计数器计数为“01”，如按反转I1.1，计数器计数为“10”如按停止I1.2，计数器计数为“11”，U3与非门构成译码器，当计数器输出为“00”3个与非门输出皆为1，当输出为“01”左侧与非门输出为0，其它二个为1，但输出为“10”，中间与非门输出为0，当输出为“11”时，右侧与非门为0，就是说按那个按钮，其对应的与非门输出=0。3个与非门的输出，取最上面3个D触发器的D端，当UA单稳态脉冲的后沿正跳，触发这3个D触发器，只有D端电压=0的D触发器的输出为1，使对应的继电器导通吸和，完成控制作用。
二、用定时器与继电器协助PLC完成这个命题的设计方案
（一）、硬件电路设计：
1、选用1个小型直流继电器J0和3个晶体管式定时器JI—J3，其J1、J2为断电延时定时器，J1定时为0.3秒，J2定时为0.5秒。J3为通电延时定时器，定时为0.7秒。3个定时器工作电压为24V，并接在一起，其一短接PLC输出侧电源的公共地（即24V电源的负极），另一端接PLC的输出口Q1.0，如下图一所示。
2、选用二个交流接触器Z1与Z2，和一个小型交流中间继电器Z3，按下图二连接，接入~220V电源。
3、选用3个按钮开关（不自锁型）连接PLC输入口：I0.0 为电机正传按钮，I0.1为电机反转按钮，I0.3为电机停车按钮（不出图）
硬件线路动作原理：从图一可见：PLC输出接J1、J2线圈，并通过二极管接J0、J3线圈，J3常闭点并接1个电容，其工作原理是这样：如输出正转脉冲信号（脉宽=0.5S），J0、J1、J2立刻吸合，J0 触点闭合自保，使J3开始延时，延时0.7S，J3 吸合，此时J1、J2虽然线圈已断电，但其断电时间才0.2S，小于它们断电延时的定时时间，即J1、J2仍处于吸合状态，故使Z1得电且自保，电机正传。J3常闭点断开，由于电容与它并联，使J0滞后一段时间才失电断开，从而确保电路动作可靠。
（二）、PLC编程构思及编程：
PLC只有一个输出口控制电机的正反转及停车，这
第一例：
有一网友求助：“大家好，我问一个问题，就是有三个输入，一个代表电机正传，一个反转，一个停止，输出只有一个，来控制三项电机的正反转，怎么实现啊？ 需要说明，输出点只有一个，同时也可以在输出点处设计一些外部电路来实现，请大家给个解答，谢谢啦 请问师傅们，这个难题可以实现吗？还是不能实现啊？呵呵
增加一下说明：就是普通的异步电机，用西门子S7-200plc来控制。三个输入点，但是仅剩下一个输出点，而且要求控制必须通过PLC才行，呵呵，谢谢大家了”
答复：对PLC的编程者来说，这是一个较难的命题。但它可以锻炼编程思维，提高设计能力，算是一个好帖。该命题的关键点就是如何用一路的输出信号来实现对电机的正转、反转、停车这3种功能的控制。
显然通常输出的导通或截止的开关命令是无法实现的。但我们可换个思路：当按下正传、反转或停车按钮时，PLC的一路输出是3种不同波形的信号，再设计一个能识别这3种信号并能使电机执行正反转或停的电路与PLC的输出端相连，就可解决这个难题。
下面我用这种思路编出二种设计方案供大家分析参考。一个是用电子线路协助完成，另一个是用定时器、继电器配合来实现这个功能。
一、用电子线路协助PLC完成这个命题的设计方案
在PLC内编程，完成如下工作，3个输入分别产生不同脉冲个数的脉冲串，由一个输出口输出，比如正传按钮按下，输出口输出一窄一宽二个脉冲，反转按钮按下，输出口输出一窄二宽三个脉冲，按停止按钮，输出口输出一窄三宽四个脉冲。见下图：
该梯形图解析：I1.0为正转按钮，I1.1为反转按钮，I1.2为停止按钮，按I1.0，其抬起（后沿）使M2.0=1，按I1.1其后沿使M2.1=1，按I1.2其后沿使M2.2=1，它们的前沿都会使M2.3=1，M2.3的前沿，使MB0=0，同时使T96得电延时，同时M2.0=1或M2.1=1或M2.2=1又使T32得电延时。延时1mS，T96动作使M2.3=0，形成1mS的窄脉冲输出。再延时4mS，T32动作，其常闭触点断开，，下一个扫描周期，T32断电，常闭点闭合，T32又得电进行5mS的延时…于是形成振荡。每出现T32其前沿使MB0+1，当M2.0=1时，第一个T32的后沿使M2.0=0，当M2.1=1时，第二个T32的后沿使M2.1=0，当M2.2=1时，第三个T32的后沿使M2.2=0，M2.3与T32相或输出与Q1.0，故按I1.0、I1.1、I1.2按钮可输出3种不同的脉冲波形。
PLC的输出口Q1.0接下图控制电路：
1、硬件构成：该电路由3个4013双D触发器、一个4011与非门、3只晶体管、3个二极管、3个小型继电器及几个电阻组成。其U1A构成为单稳态电路，U2A、U2B构成为2位计数器。（元件费用不到30元钱，再加印刷板，50元即可搞定。）
2、动作原理：PLC输出侧的0V接控制板的地，Q1.0输出口接二个2K电阻串联，分压点接集成块U4D输入端，实现电平转换。U1A是个单稳态电路，输入脉冲的第一个窄脉冲后沿触发U1A的CLK端，使U1A的Q端产生一个负方波，其脉宽大于上图中的M2.2脉宽，它控制U2构成的2位计数器的清零端R，R端置1，计数器清0且不计数，R的电位=0，容许计数器计数，如按正传I1.0，计数器计数为“01”，如按反转I1.1，计数器计数为“10”如按停止I1.2，计数器计数为“11”，U3与非门构成译码器，当计数器输出为“00”3个与非门输出皆为1，当输出为“01”左侧与非门输出为0，其它二个为1，但输出为“10”，中间与非门输出为0，当输出为“11”时，右侧与非门为0，就是说按那个按钮，其对应的与非门输出=0。3个与非门的输出，取最上面3个D触发器的D端，当UA单稳态脉冲的后沿正跳，触发这3个D触发器，只有D端电压=0的D触发器的输出为1，使对应的继电器导通吸和，完成控制作用。
二、用定时器与继电器协助PLC完成这个命题的设计方案
（一）、硬件电路设计：
1、选用1个小型直流继电器J0和3个晶体管式定时器JI—J3，其J1、J2为断电延时定时器，J1定时为0.3秒，J2定时为0.5秒。J3为通电延时定时器，定时为0.7秒。3个定时器工作电压为24V，并接在一起，其一短接PLC输出侧电源的公共地（即24V电源的负极），另一端接PLC的输出口Q1.0，如下图一所示。
2、选用二个交流接触器Z1与Z2，和一个小型交流中间继电器Z3，按下图二连接，接入~220V电源。
3、选用3个按钮开关（不自锁型）连接PLC输入口：I0.0 为电机正传按钮，I0.1为电机反转按钮，I0.3为电机停车按钮（不出图）
硬件线路动作原理：从图一可见：PLC输出接J1、J2线圈，并通过二极管接J0、J3线圈，J3常闭点并接1个电容，其工作原理是这样：如输出正转脉冲信号（脉宽=0.5S），J0、J1、J2立刻吸合，J0 触点闭合自保，使J3开始延时，延时0.7S，J3 吸合，此时J1、J2虽然线圈已断电，但其断电时间才0.2S，小于它们断电延时的定时时间，即J1、J2仍处于吸合状态，故使Z1得电且自保，电机正传。J3常闭点断开，由于电容与它并联，使J0滞后一段时间才失电断开，从而确保电路动作可靠。
（二）、PLC编程构思及编程：
PLC只有一个输出口控制电机的正反转及停车，这
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