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基于S7 300/400的“單鍵控制電機啟停”
PLC編程實例

摘要：

    本文由PLC工程技術(shù)人員或參加PLC職業(yè)技能比賽的工礦企業(yè)職工、職業(yè)院校學生常用到的“單鍵控制電機啟停”問題入手，提出了基本的八種編程方法，并用S7 300/400PLC逐一進行了編程，對學習和應(yīng)用S7 300/400PLC有很大的幫助。

關(guān)鍵詞：PLC

    PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。”

    目前市場上的PLC機型很多，但其基本結(jié)構(gòu)、原理相同，基本功能、指令系統(tǒng)、編程方法類似。因此，筆者選擇了當今特色和符合IEC標準的西門子S7-300/400作為背景機型論述。

1、西門子公司的產(chǎn)品最早是1975年投放市場的SIMATIC S3，它實際上是帶有簡單操作接口的二進制控制器；
2、1979年，S3系統(tǒng)被SIMATIC S5所取代，該系統(tǒng)廣泛地使用了微處理器；
3、20世紀80年代初，S5系統(tǒng)進一步升級——U系列PLC，較常用機型：S5-90U、95U、100U、115U、135U、155U
4、1994年4月，S7系列誕生，它具有更國際化、更高性能等級、安裝空間更小、更良好的WINDOWS用戶界面等優(yōu)勢，其機型為：S7-200、300、400
5、1996年，在過程控制領(lǐng)域，西門子公司又提出PCS7（過程控制系統(tǒng)7）的概念，將其優(yōu)勢的WINCC（與WINDOWS兼容的操作界面）、PROFIBUS（工業(yè)現(xiàn)場總線）、COROS（監(jiān)控系統(tǒng)）、SINEC（西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)）及控調(diào)技術(shù)溶為一體
6、現(xiàn)在，西門子公司又提出TIA（Totally Integrated Automation）概念，即全集成自動化系統(tǒng)，將PLC技術(shù)溶于全部自動化領(lǐng)域。

    筆者在實際工作中，經(jīng)常遇到這樣一種題目：“用一個按鈕控制電動機的啟停，即*下按按鈕，電機運轉(zhuǎn)，第二次按按鈕，電機停止運轉(zhuǎn)。”我瀏覽了近幾年各地的PLC技能比賽也多次涉及到類似問題。下面我就以S7-300PLC為例，介紹七種“單鍵控制電機啟停”PLC編程實例。

一、用SR觸發(fā)器實現(xiàn)

二、用邏輯判斷實現(xiàn)

三、用計數(shù)器實現(xiàn)

四、用字右移指令實現(xiàn)

五、用雙字循環(huán)右移指令實現(xiàn)

六、用異或指令實現(xiàn)

七、用累加器指令實現(xiàn)

八。用S和R指令實現(xiàn)

PLC的故障診斷

任何PLC都具有自診斷功能，當PLC異常時應(yīng)該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。一般當PLC發(fā)生異常時，首先請檢查電源電壓、PLC及I/O端子的螺絲和接插件是否松動，以及有無其他異常。然后再根據(jù)PLC基本單元上設(shè)置的各種LED的指示燈狀況，以檢查PLC自身和外部有無異常。

下面以FX系列PLC為例，來說明根據(jù)LED指示燈狀況以診斷PLC故障原因的方法。

1.電源指示（[POWER]LED指示）

     當向PLC基本單元供電時，基本單元表面上設(shè)置的［POWER］LED指示燈會亮。如果電源合上但［POWER］LED指示燈不亮，請確認電源接線。另外，若同一電源有驅(qū)動傳感器等時，請確認有無負載短路或過電流。若不是上述原因，則可能是PLC內(nèi)混入導電性異物或其他異常情況，使基本單元內(nèi)的保險絲熔斷，此時可通過更換保險絲來解決。

    2.出錯指示（［EPROR］LED閃爍）

    當程序語法錯誤（如忘記設(shè)定定時器或計數(shù)器的常數(shù)等），或有異常噪音、導電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時，［EPROR］LED會閃爍，PLC處于STOP狀態(tài)，同時輸出全部變?yōu)镺FF。在這種情況下，應(yīng)檢查程序是否有錯，檢查有無導電性異物混入和高強度噪音源。

     發(fā)生錯誤時，8009、8060~8068其中之一的值被寫入特殊數(shù)據(jù)寄存器D8004中，假設(shè)這個寫入D8004中內(nèi)容是8064，則通過查看D8064的內(nèi)容便可知道出錯代碼。與出錯代碼相對應(yīng)的實際出錯內(nèi)容參見PLC使用手冊的錯誤代碼表。

    3.出錯指示（［EPROR］LED燈亮）

    由于PLC內(nèi)部混入導電性異物或受外部異常噪音的影響，導致CPU失控或運算周期超過200ms，則WDT出錯，［EPROR］LED燈亮，PLC處于STOP，同時輸出全部都變?yōu)镺FF。此時可進行斷電復(fù)位，若PLC恢復(fù)正常，請檢查一下有無異常噪音發(fā)生源和導電性異物混入的情況。另外，請檢查PLC的接地是否符合要求。

檢查過程如果出現(xiàn)［EPROR］LED燈亮→閃爍的變化，請進行程序檢查。如果［EPROR］LED依然一直保持燈亮狀態(tài)時，請確認一下程序運算周期是否過長（監(jiān)視D8012可知最大掃描時間）。

如果進行了全部的檢查之后，［EPROR］LED 的燈亮狀態(tài)仍不能解除，應(yīng)考慮PLC內(nèi)部發(fā)生了某種故障，請與廠商聯(lián)系。

4.輸入指示

不管輸入單元的LED燈亮還是滅，請檢查輸入信號開關(guān)是否確實在ON或OFF狀態(tài)。如果輸入開關(guān)的額定電流容量過大或由于油侵入等原因，容易產(chǎn)生接觸不良。當輸入開關(guān)與LED燈亮用電阻并聯(lián)時，即使輸入開關(guān)OFF但并聯(lián)電路仍導通，仍可對PLC進行輸入。如果使用光傳感器等輸入設(shè)備，由于發(fā)光／受光部位粘有污垢等，引起靈敏度變化，有可能不能*進入“ON”狀態(tài)。在比PLC運算周期短的時間內(nèi)，不能接收到ON和OFF的輸入。如果在輸入端子上外加不同的電壓時，會損壞輸入回路。

5.輸出指示

不管輸出單元的LED燈亮還是滅，如果負載不能進行ON或OFF時，主要是由于過載、負載短路或容量性負載的沖擊電流等，引起繼電器輸出接點粘合，或接點接觸面不好導致接觸不良。

機電控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機電控制對象

機電控制是研究如何設(shè)計控制器并合理選擇或設(shè)計放大元件、執(zhí)行元件、檢測與轉(zhuǎn)換元件、導向與支承元件和傳動機構(gòu)等，并由此組成機電控制系統(tǒng)使機電設(shè)備達到所要求的性能的一門科學，在機電一體化技術(shù)中占有非常重要的地位。

機電控制系統(tǒng)是機電一體化產(chǎn)品及系統(tǒng)中承擔著控制對象輸出，并按照指令規(guī)定的規(guī)律變化的功能單元，是機電一體化產(chǎn)品及系統(tǒng)的重要組成部分。機電控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)。

機電控制系統(tǒng)一般由指令元件，比較、綜合與放大元件，轉(zhuǎn)換與功率放大元件、執(zhí)行元件、工作機構(gòu)、檢測與轉(zhuǎn)換元件等6部分組成。

機電控制系統(tǒng)的工作原理是：有指令元件發(fā)出指令，通過比較、綜合與放大元件將此信號與輸出反饋信號比較，再將差值進行處理和放大、控制及轉(zhuǎn)換，將此處理后的信號加到功率放大元件并施加到執(zhí)行元件的輸入信號，使得執(zhí)行元件按指令的要求運動；而執(zhí)行元件往往和機電裝備的工作機構(gòu)相連接，從而使機電裝備的被控量（如位移、速度、力、轉(zhuǎn)矩等）符合所要求的規(guī)律。

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