对一求助帖进行硬件设计与软件编程的展示

     网上有这样一个求助帖：

   要求：
1、三台电动机可以手动/自动运行
2、在自动状态下三台电动机根据温度的升高与降低来启停电动机：（1）给出启动信号，电动机1#开始运行，按下停止信号，电动机停止，下次再给出启动信号时，2#电动机运行，按下停止信号，电动机停止，下次再给出启动信号时，3#电动机运行，按下停止信号，电动机停止，如止循环。（2）当温度在50度时，电动机1#或2#或3#正常运行，温度升至到70度时增加一台电动 运行，当温度低于50度时或等于50度时停止前一台电动机，后启动一台任正常运行，（3）当温度升至70度时，电动机增加一台运行，当温度低于50度时或等于50度时停止前一台电动机，后启动一台任正常运行，三台电机机如止循环。

3、其中任何一台电动机出现故障，会自动切换 到非故障电动机上运行，同时两台电动可作为一用一备，根据温度高低相互循环。

4、如果三台电动机有两台故障，一台任可正常运行。

这个问题一直纠结，没有做出来，麻烦大侠给看看怎样编写这个程序，最好给一个梯形图。

   这个求助帖是有一定难度的，我按此帖的要求作了硬件设计和软件编程，并对程序思路进行解析，现展示给大家，供大家分析参考。希望此文能对PLC初学者学习PLC的软硬件设计编程有所帮助。      

一、硬件电路设计见下图：

      电路说明：本设计选用西门子S7-200的PLC，其型号为CPU224CN，PLC输出为继电器触点输出，其供电选用~220V电压源。输入测的公共点1M、2M皆接PLC内部的24V电源的负极M，24V的正极 L+接各开关触点的下端，各开关触点的上端分别接对应的输入口。

其K0 为自动/手动转换开关

其K1 为人为手动启动电机的按钮，点动式非自锁型。

      其K2、K3为双金属片温度继电器的常闭触点，K2：当被测温度≤50度时，其触点闭合，当被测温度＞50度时，其触点由闭合变断开。K3：当被测温度≤70度时，其触点闭合，当被测温度＞70度时，其触点由闭合变断开。

     其QK1 为电机1的自动开关辅助触点，接PLC的I1.0输入口，当电机1运行时，其触点闭合，当电机1 出现故障（如过流）而跳闸时，其触点由闭合而断开。

     其QK2 为电机2的自动开关辅助触点，接PLC的I1.1输入口，当电机2运行时，其触点闭合，当电机2 出现故障（如过流）而跳闸时，其触点由闭合而断开。

     其QK3 为电机3的自动开关辅助触点，接PLC的I1.2输入口，当电机3运行时，其触点闭合，当电机3 出现故障（如过流）而跳闸时，其触点由闭合而断开。

       二、I / O口定义：

    I0.0：自动/手动转换开关K0：I0.0=0 执行手动程序，I0.0=1 执行自动程序

   I0.1：电机启动按钮K1

   I0.2：为50度温度继电器K2的常闭触点：当温度≤50度时，I0.2=1，当温度＞50度时，I0/2=0

   I0.3：为70度温度继电器K3的常闭触点：当温度 ≥ 70度时，I0.3=0，当温度 ≤ 70度时，I0.3=1

  I0.4：复位按钮K4

  I0.5：电机1故障排除后，按K5按钮可使电机1恢复使用，即使M0.1=0。

  I0.6：电机2故障排除后，按K6按钮可使电机2恢复使用，即使M0.2=0。

  I0.7：电机3故障排除后，按K7按钮可使电机3恢复使用，即使M0.3=0。

  I1.0：电机1发生故障跳闸，其QK1的常开出点断开，使I1.0 由1↓0。

  I1.1：电机2发生故障跳闸，其QK2的常开出点断开，使I1.1 由1↓0。

  I1.2：电机3发生故障跳闸，其QK3的常开出点断开，使I1.2 由1↓0。

  Q0.0：电机1输出口，接接触器Z1。   

  Q0.1：电机2输出口，接接触器Z2。  

  Q0.2：电机3输出口，接接触器Z3。

     三、编程及编程思路解析：

 （1）、主程序：

I0.0 为自动/手动转换开关。当I0.0=0时，程序处于手动工作状态，当I0.0=1时，程序处于自动工作状态。

       当电机1出现故障停车，其M0.1=1（故障标志），等排除故障后，按一下I0.5，可使M0.1=0，即电机1故障排除又可投入工作。

       当电机2出现故障停车，使M0.2=1（故障标志），等排除故障后，按一下I0.6，可使M0.2=0，即电机2故障排除又可投入工作。

       当电机3出现故障停车，使M0.3=1（故障标志），等排除故障后，按一下I0.7，可使M0.3=0，即电机1故障排除又可投入工作。

   其主程序如下：

     （2）、手动程序解析：

      在手动程序下，要求3个电机能随时启动或停止，而启动按钮只有一个，即I0.1。为此编程是这样构思的：用连续点击按钮的次数不同来启动不同的电机的：即点击一下按钮，将使电机1启动或停车，连续点击二下按钮，将使电机2启动或停车，连续点击三下按钮，将使电机3启动或停车。为达到上述起停电机的功能，在编程中应做如下处理，见SBR_1 手动子程序：

      1、用MB2存储器作加1计数器，即每点击一下按钮，使其I0.1产生一正方波，其脉冲后沿使MB2加1。

      2、考虑点击按钮时易发生按钮抖动，使I0.1接受的不是一个方波脉冲，而是一串连续脉冲，此时如用I0.1的脉冲后沿做计数脉冲，其MB2的计数值就不是加1，而是加N（N为抖动脉冲数，而且是随机数），即造成MB2计数不准，从而不能正确驱动想要控制的电机运行或停车。为此不直接用I0.1去触发计数器MB2，而是用I0.1去驱动二个断电延时定时器T101、T102（见SBR_1程序的网络1）。

       T101的定时时间为300mS，其作用为：一般由按钮抖动产生的抖动脉冲串，其抖动脉冲间隔时间均<<300mS，如用延时时间为300mMS的断电延时特定时器来代替I0.1输出，就可消除因按钮抖动引起的多脉冲干扰，即：第一个脉冲前沿使T101由0↑1，随后出现的N个脉冲由于彼此间距<<300mS，故使T101始终保持=1.只有最后一个脉冲消失后，再延时300mS，T101才由1↓0。这样虽然I0.1输出是多个脉冲，而T101却只输出一个正方波脉冲，此时如用T101的后沿对MB2进行加1计数，就可确保计数器计数准确：即每按一下按钮，MB2只能加1。如连续按N下按钮，MB2计数值=N。

       T102的定时时间为1.5 秒，一般正常连续点击按钮，其相邻二次点击间隔时间为0.5~1秒之间，即小于T102的定时时间，故当连续点动按钮N下时，T102从第一下点动开始就由0↑1，一直保持T102=1 ，直到最后一次点动结束再延时1.5秒，T102才由1↓0。而此时计数器MB2已计完连续按N下的脉冲数。

      举例说明：见SBR_1的网络1，如连续按2下按钮，I0.1的第一个脉冲前沿，使MB2清0，随后使T101与T102由0变1，第一个脉冲结束后，延时300mS，T101由1↓0，且使MB2加1（见网络2），此时MB2=1，而T102仍保持=1，第二个脉冲到来时，由于此时T102=1，其常闭触点已断开，故I0.1的前沿不会再使MB2请0，当第二个脉冲结束后，延时300mS，T101由1↓0，又使MB2加1，此时MB2=2。再延时1.2秒，T102因无脉冲触发，其输出由1↓0。T102由1↓0，触发由SR触发器构成的双稳态电路，使电机2输出状态改变，见网络4：如原Q0.1=0，T102=1的后沿使Q0.1由0↑1，即电机2启动。如原Q0.1=1，T102=1的后沿使Q0.1由1↓0，，即电机2停车。同样道理，如连续按3下按钮，会控制电机3的启停，如每次只按一下按钮，会控制电机1的启停。

      其SBR_1手动子程序如下：

     （3）自动程序解析：

        在自动程序下，人为启动或停止电机运行，只能用I0.1一个按钮来完成，其操作方式为：第1次按钮，电机1启动运行，第2次按钮，电机1运行停止。第3次按钮，电机2启动运行，第4次按钮，电机2运行停止。第5次按钮，电机3启动运行，第6次按钮，电机3运行停止。再按按钮将使电机1启动运行……依次循环。要实现这样操作，其编程思路为：用MB1作为加1计数器，MB1初始状态为0，即MB1=0。每按一下I0.1按钮，使MB1加1，当MB1=1的前沿，将使电机1启动，当MB1=2的前沿，将使电机1停止，当MB1=3的前沿，将使电机2启动，当MB1=4的前沿，将使电机2停止，当MB1=5的前沿，将使电机3启动，当MB1=6的前沿，将使电机3停止。请见网络3、网络5、网络7的第一行指令：即用MB1与1或3或5比较，当MB1=1或3或5时，将使电机1或电机2或电机3启动运行。为确保MB1计数准确，用I0.1驱动断电延时定时器T103（延时时间为300mS），用T103=1的后沿触发计数器MB1，见SBR_0的网络1~2。

        在自动程序下，当温度低于70度时，只容许一台电机运行，而且头一台电机的启动是人按启动按钮I0.1来实现的。当温度上升到70度以上，系统自动启动第二台电机，第二台电机序号是运行电机的下一个序号，如2号电机运行（Q0.1=1），当温度高于70度时，3号电机启动运行。如1、2号电机运行，温度开始下降，当温度低于50度时，先运行的1号电机停止运行，而2号电机继续运行。

         题目还要求：“其中任何一台电动机出现故障，会自动切换到非故障电动机上运行，同时两台电动可作为一用一备，根据温度高低相互循环。如果三台电动机有两台故障，一台任可正常运行。”因此，自动运行的编程时的重点是对3台电机的启动与停车的考虑，即如何在各种情况下使3台电机能按题目要求正确运行。下面以电机1为例进行编程说明，见SBR_0的网络3：

       在自动程序下，电机1可在以下条件下启动：

      1、手动启动：当MB1=0时，按启动按钮，使I0.1=1，其前沿触发MB1使MB1加1，MB1=1的前沿使Q0.0=1，即电机1启动运行，见网络3的第一行指令编程。

      2、当温度高于70度后，使70度的温度触点I0.3由0↑1时，如此时电机3正在运行，由于50度的温度触点I0.2=1，其I0.3=1的前沿触发将使Q0.0=1，即电机1启动运行，见网络3的第二行指令编程。

      3、在温度>70度，其电机2与电机3运行中，如有一台因故停止运行，其停车的后沿触发使Q0.0=1，即电机1启动运行，见网络3的第三行指令编程。

      4、在温度<70度，其电机3运行中突然停车时，其Q0.2=1的后沿触发使Q0.0=1，即电机1启动运行，见网络3的第四行指令编程。

     5、在温度<70度，其电机2运行中突然停车时，由于电机3已因故障已停车，而电机1无故障时，Q0.1=1 的后沿触发使Q0.0=1，即电机1启动运行，见网络3的第五行指令编程。

        在自动程序下，电机1可在以下条件下由运行变停车启：

      1、人工按启动按钮：当MB1=1电机1启动运行时，再按一下启动按钮，将使

MB1=2，没变=2的前沿触发可使电机1停车。

      2、在温度>70度时，电机1与电机2运行中，如温度下降低于70度时，温度触点I0.3由1↓0，将触发电机1输出，由1变0，使电机1停车。

      3、运行中电机1突然出现故障跳闸，使I1.0由1↓0，其下跳沿将使Q0.0=0，使电机1停车。

电机2与电机3与电机1动作一样，其程序就不再作重复说明。

      其SBR_0自动子程序如下：

       本文到此结束，如有不妥之处，请给于指正，谢谢！