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第8章 PLC控制实例

五星彩灯闪烁控制程序设计。
交通信号灯控制。
四层电梯PLC控制系统。
自动送料装车控制
PLC在组合机床控制中的应用
本章导读

实训1 五星彩灯控制
1

8.1.1
实训内容

1. 五星彩灯分布图（如图8.1.1所示）

图8.1.1 五星彩灯分布图
2．控制要求：
十只发光二极管L1-L10的亮暗规律如下：
1）花样1
先使全部彩灯复位（熄灭），然后L1到L10按图8.1.2所示的顺序每隔0.5s点亮一个彩灯，直到所有彩灯全部亮起为一个循环，重复轮回三次。

图8.1.2 花样1流程图
2）花样2
两组灯亮灭交替，循环闪烁三次。

图8.1.3 花样2流程图

3）花样3
先L1灯亮，延时0.5s后L2灯亮L1灯灭，延时0.5s后L3灯亮L2灯灭，依次类推，形成单灯跑马效果，反复循环三次。

图8.1.4 花样3流程图
根据以上控制要求，将三种花样连贯起来，完成PLC I/O地址分配、硬件连线和控制程序的设计。
　 8.1.2
I/O地址分配

根据五星彩灯的控制要求，为使程序简单，本实例不使用输入信号，一通电，彩灯即开始进行花样循环；使用10个输出点接L1~L10十个彩灯，具体I/O地址分配如表8-1所示。
表8-1 I/O地址分配表
输入元件
I/O地址
输出元件
I/O地址

彩灯L1
Q0.0

彩灯L2
Q0.1

彩灯L3
Q0.2

彩灯L4
Q0.3

彩灯L5
Q0.4

彩灯L6
Q0.5

彩灯L7
Q0.6

彩灯L8
Q0.7

彩灯L9
Q1.0

彩灯L10
Q1.1

8.1.3
PLC接线图

图8.1.5 彩灯PLC接线图
8.1.4
PLC梯形图控制程序

1.主程序梯形图

图8.1.6 彩灯PLC梯形图控制程序（主程序）
2.花样1子程序梯形图

图8.1.7 彩灯PLC梯形图控制程序（花样1子程序）
3. 花样2子程序

图8.1.8 彩灯PLC梯形图控制程序（花样2子程序）

4. 花样3子程序

图8.1.8 彩灯PLC梯形图控制程序（花样3子程序）

实训2 交通信号灯控制
2

8.2.1
实训内容

1. 交通灯示意图（如图8.2.1所示）
北
南
西
东
图8.2.1 交通灯示意图

2．控制要求：
SB1位自锁型按钮，功能为手动/自动切换，按下为自动状态，自动状态时SB2,SB3不起作用。
自动控制：南北方向红绿灯动作一致，东西方向红绿灯动作一致。
南北、东西方向红绿灯，以绿灯亮→绿灯闪→黄灯亮→红灯亮 时序动作，周而复始循环。
各色灯时序为，绿灯亮18秒后，闪烁6次每秒一次，黄灯亮6秒后，红灯亮30秒。
手动控制：SB2为自锁型按钮，功能为南北与东西方向红绿灯的亮暗相反。
SB3为自锁型按钮，功能为该按钮一旦按下，东西与南北方向的红灯全亮，绿灯全暗。
8.2.2
I/O地址分配

根据控制要求，具体I/O地址分配如表8-2所示：
表8-2 I/O地址分配表
输入元件
I/O地址
输出元件
I/O地址
手动/自动切换按钮
I0.0
东西方向绿灯
Q0.0
手动控制按钮
I0.1
东西方向黄灯
Q0.1
手动全红按钮
I0.2
东西方向红灯
Q0.2

南北方向绿灯
Q0.3

南北方向黄灯
Q0.4

南北方向红灯
Q0.5

注：I0.0=1为自动，I0.0=0为手动。I0.1=1为东西方向绿灯亮，红灯暗；I0.1=0为东西方向红灯亮，绿灯暗。I0.2=1各方向红灯全亮。
8.2.3
PLC接线图

8.2.4
PLC梯形图控制程序

图8.2.3 交通灯PLC控制程序

实训3 自动送料系统控制
3

8.3.1
实训内容

1. 自动送料系统实验板示意图（如图8.3.1所示）
图8.2.1 自动送料系统实验板
K1
L3
L4
S1
S3
K2
M1
L1
L2
M2
M3
S2
L5
M1
M2
M3
K1
L1
S3
S2
S1
L3
L4
L5
L2
K2
+24V
DC
0V
自动送料车系统实验

2．控制要求：
初始状态：红灯L1暗，绿灯L2亮，表示允许汽车开进装料。料斗K2，电动机M1、M2、M3 OFF。装料过程：当汽车到达时（按下S2表示），L1灯亮，L2灯暗，L5灯亮。M3转，M2在M3转动后3秒运行，M1在M2转动后3秒运行，K2在M1转动后3秒开始出料。
装料完成：当车装满后（按S2表示），料斗K2关闭，电动机M1延时3秒后关断，M2再延时3秒后关断，M3再延时3秒后关断。L2绿灯亮，L1红灯暗，表示汽车可以开走。过5秒后L5灯灭，表示车已开走。
进料过程：按S3表示料斗中的料已到低限，需要进料。K1打开进料。按S1表示料满，K1关闭。
8.3.2
I/O地址分配

根据控制要求，具体I/O地址分配如表8-3所示：
表8-3 I/O地址分配表
输入元件
I/O地址
输出元件
I/O地址
料斗高位S1按钮
I0.0
红灯L1
Q0.0
小车到位S2按钮
I0.1
绿灯L2
Q0.1
料斗低位S3按钮
I0.2
料斗高限位灯L3
Q0.2

料斗低限位灯L4
Q0.3

小车到位灯L5
Q0.4

进料阀K1
Q0.5

进料阀K2
Q0.6

电机M1
Q0.7

电机M2
Q1.0

电机M3
Q1.1

8.3.3
PLC接线图

8.3.4
PLC梯形图控制程序

图8.3.3 自动送料系统PLC梯形图程序

实训4 八层电梯系统控制
4

8.4.1
实训内容

1. 八层电梯系统示意图（如图8.4.1所示）
图8.4.1 八层电梯监控示意图

2．控制要求：
初始状态：上电后，电梯应回到第一层等待。
运行过程：电梯应及时响应来自各楼层的请求信号和来自电梯厢内的请求信号。
8.4.2
I/O地址分配

根据控制要求，具体I/O地址分配如表8-3所示：
表8-3 I/O地址分配表
输入元件
I/O地址
输出元件
I/O地址
一楼楼层限位
I0.0
一楼上升灯
Q0.0
二楼楼层限位
I0.1
二楼上升灯
Q0.1
三楼楼层限位
I0.2
二楼下降灯
Q0.2
四楼楼层限位
I0.3
三楼上升灯
Q0.3
五楼楼层限位
I0.4
三楼下降灯
Q0.4
六楼楼层限位
I0.5
四楼上升灯
Q0.5
轿厢内一楼按钮
I0.6
四楼下降灯
Q0.6
轿厢内二楼按钮
I0.7
五楼上升灯
Q0.7
轿厢内三楼按钮
I1.0
五楼下降灯
Q1.0
轿厢内四楼按钮
I1.1
六楼下降灯
Q1.1
轿厢内五楼按钮
I1.2
六楼上升灯
Q1.2
轿厢内六楼按钮
I1.3
七楼上升灯
Q1.3
轿厢内开门按钮
I1.4
七楼下降灯
Q1.4
轿厢内关门按钮
I1.5
八楼下降灯
Q1.5
一楼请求上升按钮
I1.6
开门动作
Q1.6
二楼请求上升按钮
I1.7
关门动作
Q1.7
二楼请求下降按钮
I2.0
电梯启停
Q2.0
三楼请求上升按钮
I2.1
电梯正反转
Q2.1
三楼请求下降按钮
I2.2
速度设定1
Q2.2
四楼请求上升按钮
I2.3
速度设定2
Q2.3
四楼请求下降按钮
I2.4

五楼请求上升按钮
I2.5

五楼请求下降按钮
I2.6

六楼请求下降按钮
I2.7

轿厢内七楼按钮
I3.0

轿厢内八楼按钮
I3.1

七楼楼层限位
I3.2

八楼楼层限位
I3.3

电梯上极限
I3.4

电梯下极限
I3.5

六楼请求上升按钮
I4.0

七楼请求上升按钮
I4.1

七楼请求下降按钮
I4.2

八楼请求下降按钮
I4.3

8.4.3
PLC接线图

图8.4.2 PLC中央处理单元226接线图

图8.4.3 PLC数字量输入输出模块E223接线图
8.4.4
PLC梯形图控制程序

主程序

外部请求响应子程序

梯内请求信号响应子程序

当前层显示子程序

上升控制子程序

下降控制子程序

电梯门开关控制子程序

电梯升降控制子程序
图8.4.4 八层电梯系统PLC梯形图程序

5
实训5 组合机床控制

8.5.1
实训内容

如图8.5.1所示为两工位钻孔、攻丝组合机床，能自动完成工件的钻孔和攻丝加工，大大提高自动化程度和生产效率。机床由床身、滑动工作台、夹具、钻孔滑台、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、滑台移动控制凸轮和液压系统等组成。

图8.5.1 双工位钻孔攻丝组合机床示意图
1. 加工工艺控制要求：

系统通电后，自动起动液压系统M1。机床各部分处于原位：
工作台在钻孔工位SQ1
钻孔滑台在原位SQ2
攻丝滑台在原位SQ3
液压系统压力正常，压力继电器PV动作，原位指示灯HL1亮。
系统上电
1

将工件放在工作台上，按下启动按钮SB，
夹紧电磁阀YV1得电
凸轮电机M2得电运行
夹紧限位SQ4得电时，表明工件被夹紧。
按下启动按钮SB
2

启动钻孔动力头M3，由于凸轮电机M2正在运行，此时钻孔滑台前移，进行钻孔加工。
钻孔到终点时SQ5动作
钻孔滑台自动后退，压住SQ2时停止
同时，M3停止
钻孔
3

钻孔滑台回到原位后，
工作台右移电磁阀YV2得电
工作台到攻丝工位时，SQ6动作，工作台停止
攻丝动力头电机M4正转，攻丝滑台前移，开始攻丝加工
攻丝到终点时，SQ7动作，制动电磁铁DL得电，攻丝动力头制动
延时0.3s后，攻丝电机M4反转，同时攻丝滑台后退至原位（压住SQ3）
工作台右移，攻丝加工
4

当攻丝滑台回到原位时，攻丝动力头电机M4停止，凸轮正好运转一个周期。
凸轮电机M2停止
颜色3s，左移电磁阀YV3得电，工作台左移，到钻孔工位时停止
放松电磁阀YV4得电，放松工件
放松限位SQ8动作时，方式结束
原位指示灯亮，取下工件，加工过程结束。
工作台左移，完成一个加工周期
5
两个滑台的移动，是通过控制凸轮来控制滑台液压系统的液压阀来实现的，电气系统不参与，只需启动控制凸轮电机M2即可。
加工过程中应启动冷却泵电机M3，供给冷却液。
其他事项
6

2. 机床加工顺序表，如表8-5-1所示
表8-5-1 机床加工顺序表
工步
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
通电启动液压泵
各部分在原位
启动机床凸轮电机及夹紧工件
钻孔加工
钻孔滑台退回原位工作台右移
到攻丝工位攻丝加工
攻丝滑台到终端制动延时0.3s
攻丝动力头反转后退
攻丝滑台到原位延时3s
工作台左移到钻孔工位放松工件
放松完成原位指示灯亮
输入及检测元件
液压压力检测PV

1

钻孔工位SQ1

1

1
1
钻孔滑台原位SQ2

1

1
1
1
1
1
1
1
钻孔滑台终点SQ5

1

攻丝滑台原位SQ3

1

1
1
1
启动按钮SB

1

夹紧限位SQ4

1
1
1
1
1
1

攻丝工位SQ6

1
1
1
1

攻丝滑台终点SQ7

1

放松限位SQ8

1

1
驱动元件
液压泵电机M1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

凸轮电机M2

1
1
1
1
1
1
1

夹紧电磁阀YV1

1
1
1
1
1
1
1

钻孔动力头M3

1

冷却泵电机M5

1
1
1
1
1

工作台右移电磁阀YV2

1

攻丝电机M4正转

1

攻丝动力头制动DL

1

攻丝电机M4反转

1

工作台左移电磁阀YV3

1

放松电磁阀YV4

1

原位指示灯HL1

1

1

8.5.2
I/O地址分配

I/O地址分配表如表8-5-2所示
输入元件
分配地址
输出元件
分配地址
压力检侧PV
I0.0
原点指示HL1
Q2.4
钻孔工位SQ1
I0.1
液压泵电机M1（KM1）
Q0.1
钻孔滑台原位SQ2
I0.2
凸轮电机M2（KM2）
Q0.2
攻丝滑台原位SQ3
I0.3
夹紧电磁阀YV1
Q2.0
夹紧限位SQ4
I0.4
钻孔动力头电机M3（KM3）
Q0.3
钻孔滑台终点SQ5
I0.5
冷却泵电机M5（KM6）
Q0.6
攻丝工位SQ6
I0.6
工作台右移电磁阀YV2
Q2.1
攻丝滑台终点SQ7
I0.7
攻丝电机M4正转（KM4）
Q0.4
方式限位SQ8
I1.0
制动DL
Q0.0
系统启动SB
I1.1
攻丝电机M4反转（KM5）
Q0.5
手动/自动选择SA
I1.2
工作台左移电磁阀YV3
Q2.2
液压泵启动SB1
手动控制
放松电磁阀YV4
Q2.3
凸轮电机启动SB2
自动指示灯HL2
Q2.5
钻孔SB3
手动指示灯HL3
Q2.6
攻丝正转SB4
手动控制电源
Q2.7
攻丝反转SB5

冷却泵启动SB6

夹紧SB7

工作台右移SB8

工作台左移SB9

放松SB10

8.5.3
PLC接线图

由于使用的输入输出点数超过了S7-200本机的点数，因此需要使用I/O扩展模块。由于要驱动机床上的交流电机，因此应选用带交流输出的模块，考虑到以后增加其他功能的需要，I/O点数还需要留出一定的余量。这里选用西门子EM223 24VDC 8输入/8继电器输出。
I/O接线图如图8.5.2所示。

图8.5.2 PLC接线图

8.5.4
PLC控制状态流程图

本实例做出顺序控制功能流程图后，很容易将其转换成PLC梯形图控制程序，限于篇幅，本书仅提供该实例的控制系统状态转移图，如图8.5.3所示。

图8.5.3 组合机床控制系统顺序控制流程图

8.5.5
PLC梯形图控制程序

使用步进指令编写梯形图程序如图8.5.4所示。

图8.5.4 组合机床PLC梯形图控制程序
注意：图8.5.3和图8.5.4中，中间继电器M0.0~M1.3用于故障诊断。