2.4 簡單電氣控制電路的編程與運行

2.4.1 燈控電路的應用

1.編程任務

圖2-45所示為一簡單的燈控電路，其所實現的功能是：①當選擇開關SA1閉合時，指示燈一就亮，反之則滅；②當選擇開關SA2或SA3任何一個閉合時，指示燈二就亮，只有當SA2和SA3都斷開時，指示燈二才滅。

圖2-45 簡單的燈控電路

既然PLC能夠實現電氣控制功能，則可以采用西門子S7-200 PLC來進行電路改造，具體如圖2-46所示（注：為讀者編程方便起見，本書第2-4講中大多數案例均采用CPU224來進行，具體包括CPU224 AC/DC/Relay和CPU224 DC/DC/DC兩種）。

圖2-46 燈控電路的PLC接線

從圖2-46中可以知道，I0.0、I0.4和I0.5接的是選擇開關（簡稱“輸入信號”），而Q0.0和Q0.1接的是指示燈（簡稱“輸出信號”），兩者在硬件接線上是分離，而PLC的編程就是將選擇開關和指示燈進行“程序聯系”。

2.采用梯形圖LAD進行編程

梯形圖LAD是各種PLC的通用語言，根據圖2-47所示輸入簡單邏輯的一段程序（見圖2-48）。

圖2-47 簡單邏輯程序

圖2-48 燈控電路的PLC程序輸入

STEP7-Micro/WIN LAD的編輯可以包括工具條按鈕、指令樹拖放和功能鍵等多種方式。

3.對梯形圖LAD程序進行編譯

可以用工具條按鈕或PLC菜單進行編譯。S7-200 PLC程序編譯如圖2-49所示。

當用戶在編譯時，“輸出窗口”會列出發生的所有錯誤。錯誤根據位置（網絡、行和列）以及錯誤類型識別。這時可以雙擊錯誤線，調出程序編輯器中包含錯誤的代碼網絡。

4.通過PC/PPI編程電纜連接PC與PLC

按圖2-50所示進行PC/PPI編程電纜通信聯機，一旦聯機成功后，即可下載程序到PLC。

圖2-49 S7-200 PLC程序編譯

圖2-50 PC/PPI編程電纜通信聯機

5.下載程序，并使CPU處于運行狀態

圖2-51所示是程序的聯機運行、停止與狀態監控，其中為程序RUN命令；為程序STOP命令；為程序狀態監控命令。

圖2-51 程序的聯機運行、停止與狀態監控

2.4.2 增氧泵控制應用

1.編程任務

在水產養殖中，經常需要給魚類補充氧氣，最好的辦法就是使用“增氧泵”（見圖2-52）。適時開動增氧泵給魚塘水體增加溶氧量，可以改善水質，減少魚類“浮頭”現象。

圖2-52 增氧泵示意

以某養殖場的增氧泵控制要求為例：

1）能在手動情況下，進行增氧泵的開機和關機。

2）能在自動情況下，按照設定的時間進行增氧泵時間控制，等時間設定過后，增氧泵中斷停機。

2.增氧泵控制的硬件設計

對于增氧泵控制來說，其硬件設計相對簡單，如圖2-53所示。需要注意的是，在PLC電路控制中，輸入和輸出基本是分離的，而且由于本電路輸入是DC24V信號，而輸出是AC220V信號，因此，不能有任何短路現象發生。

圖2-53 增氧泵控制的硬件設計

增氧泵控制的I/O分配見表2-10。

表2-10 增氧泵控制的I/O分配

3.增氧泵控制的軟件設計

增氧泵的軟件設計，主要根據SA1選擇開關來進行，分為手動和自動，增氧泵的定時控制主程序如圖2-54所示，其中定時器的時間可以根據實際要求進行調整。

圖2-54 增氧泵的定時控制主程序

其中必須要說明的是：盡管I0.1在硬件接線中是采用NC按鈕，但是在實際編程中必須采用NO觸點。

2.4.3 電動機正反轉控制應用

1.編程任務

圖2-55所示為一電動機正反轉控制應用。在該控制電路中，KM1為正轉交流接觸器，KM2為反轉交流接觸器，SB1為停止按鈕，SB2為正轉控制按鈕，SB3為反轉控制按鈕。KM1、KM2常閉觸點相互閉鎖，當按下SB2正轉按鈕時，KM1得電，電動機正轉；KM1的常閉觸點斷開反轉控制回路，此時當按下反轉按鈕，電動機運行方式不變；若要電動機反轉，必須按下SB1停止按鈕，正轉交流接觸器失電，電動機停止，然后再按下反轉按鈕，電動機反轉。若要電動機正轉，也必須先停下來，再來改變運行方式。這樣的控制電路的好處在于避免誤操作等引起的電源短路故障。

圖2-55 電動機正反轉控制

2.I/O分配及硬件接線

硬件接線如圖2-56所示，按照控制電路的要求，將正轉按鈕、反轉按鈕和停止按鈕接入PLC的輸入端，將正轉繼電器和反轉繼電器接入PLC的輸出端。注意正轉、反轉控制繼電器必須有互鎖。

圖2-56 硬件接線

3.編程和下載

運行編程軟件，首先對電動機正反轉控制程序的I/O及存儲器進行分配和符號表的編輯，然后實現電動機正反轉控制程序的編制，并通過編程電纜傳送到PLC中。

如圖2-57所示，在STEP 7-Micro/WIN中，單擊“查看”視圖中的“符號表”，彈出如圖所示窗口，在符號欄中輸入符號名稱，中英文都可以，在地址欄中輸入寄存器地址。

圖2-57 符號表

在符號表定義完符號地址后，在程序塊中的主程序內輸入如圖2-58所示的程序。注意當菜單“察看”中“√符號尋址”選項選中時，輸入地址，程序中自動出現的是符號編址。若選中“查看”菜單的“符號信息表”選項，每一個網絡中都有程序中相關符號信息。

圖2-58 正反轉控制的主程序

4.應用拓展

有電動機的正反轉控制項目的基礎，可以進一步用西門子S7-200 PLC實現小車往返的自動控制。

控制過程是：按下啟動按鈕，小車從左邊往右邊運動（右邊往左邊運動），當運動到右邊（左邊）碰到右邊（左邊）的行程開關后，小車自動做返回運動，當碰到另一邊的行程開關后又做返回運動。如此的往返運動，直到當按下停車按鈕后小車停止運動。

設計思路：可以按照電氣接線圖中的思路來編寫程序。即可以利用下一個狀態來封閉前一個狀態。使其兩個線圈不會同時動作。同時把行程開關作為一個狀態的轉換條件。小車往返電氣接線圖如圖2-59所示。

圖2-59 小車往返電氣接線圖

接下來進行程序的編寫，首先要進行I/O口的分配。根據要求，I/O資源的分配見表2-11。

表2-11 I/O資源的分配

I/O口分配好后可以根據上面的電氣接線圖進行程序的編寫，參考程序如圖2-60所示。

圖2-60 參考程序