高永斌

（中國石化儀征化纖股份有限公司研究院，江蘇儀征 211900）

設(shè)備改造

歐姆龍C200H型PLC編程設(shè)計(jì)精講實(shí)例

高永斌

（中國石化儀征化纖股份有限公司研究院，江蘇儀征 211900）

介紹了歐姆龍（OMRON）C200H＿PLC的性能特點(diǎn)，通過幾個(gè)典型電路的分析，列出I／O分配表、畫出接線圖，設(shè)計(jì)出符合控制要求的梯形圖，總結(jié)出3種PLC程序的設(shè)計(jì)方法。

可編程控制器 編程設(shè)計(jì) 語句表 梯形圖

工礦企業(yè)擁有大量的繼電接觸控制線路，它們安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、公共照明場(chǎng)所或控制站，運(yùn)行起來其電氣觸點(diǎn)沖擊噪聲高、維護(hù)工作量大、可靠性低。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，繼電接觸控制線路正逐漸被無觸點(diǎn)系統(tǒng)所取代，更有被可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）所取代的可能。

歐姆龍C200H型PLC是一種機(jī)架模塊化的微機(jī)控制系統(tǒng)，它具有豐富的指令集，既可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制操作，又易于編程。筆者根據(jù)C200H的特點(diǎn)，結(jié)合工作實(shí)際，總結(jié)出幾種編程方法，對(duì)一些常用的典型電路進(jìn)行編程設(shè)計(jì)。

1 C200H＿PLC的系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 基本配置

C200H＿PLC的基本配置有CPU、存儲(chǔ)器、I／O模塊、電源、擴(kuò)展模塊（圖1），它們共同安裝在一個(gè)提供系統(tǒng)總線（SYSBUS）、模塊插槽以及擴(kuò)展機(jī)架接口的安裝機(jī)架上。它有兩種擴(kuò)展方式：一種是CPU單元所在母板上用通訊電纜連接I／O擴(kuò)展母板，最多連接兩個(gè)擴(kuò)展母板，且為串聯(lián)方式；另一種擴(kuò)展方式是建立遠(yuǎn)程I／O系統(tǒng)，即在CPU母板或擴(kuò)展母板上配置遠(yuǎn)程I／O單元，而在另外的擴(kuò)展母板上配置I／O從單元（圖2）。

1.2 編程軟件的功能

CX-Programmer 9.3編程軟件是基于視窗的編程軟件，以高效的多程序開發(fā)環(huán)境提供豐富的監(jiān)控和調(diào)試功能，其操作系統(tǒng)可以是Windows XP或W indows 7，連接方式是CPU單元外部設(shè)備接口或內(nèi)置RS232C端口，與PLC通信的協(xié)議是外部設(shè)備總線或Hist Link，離線操作可完成編程、I／O內(nèi)存編輯、創(chuàng)建I／O表、設(shè)定PLC參數(shù)、打印、修改程序等工作，在線操作可完成傳送、參考、監(jiān)控等工作。

圖1 系統(tǒng)配置圖

圖2 系統(tǒng)擴(kuò)展圖

2 基本編程步驟

要編寫一個(gè)PLC的控制程序，可以按以下步驟進(jìn)行：

2.1 工藝流程分析

對(duì)PLC控制對(duì)象的工作情況及控制要求要進(jìn)行分析，要弄清楚以下問題：

a）工藝過程是怎樣展開的？其目標(biāo)是如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)的？

b）輸入與輸出是怎么對(duì)應(yīng)的？在時(shí)序上又有何特點(diǎn)？

c）要記錄與存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)？有多大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量？

d）有沒有模擬量、開關(guān)量要控制？要采用什么控制規(guī)律及輸出方法？e）對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控有何要求？要采取哪些措施？工藝分析就是要對(duì)上述問題給出明確的答案。

2.2 通道分配

PLC的輸入點(diǎn)數(shù)與控制對(duì)象的輸入信號(hào)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路也是相應(yīng)的，故通道分配實(shí)際是把PLC的輸入點(diǎn)號(hào)分配給實(shí)際的輸入電路，給輸出電路分配一定的PLC輸出點(diǎn)號(hào)。編程時(shí)按點(diǎn)號(hào)建立邏輯或控制關(guān)系，接線時(shí)按點(diǎn)號(hào)“對(duì)號(hào)入座”進(jìn)行接線，這樣，PLC才可能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)控制。

通道分配在硬件上應(yīng)注意防止輸出信號(hào)對(duì)輸入信號(hào)的干擾，并做到便于布線。為此，輸入和輸出模塊各應(yīng)相對(duì)集中地安排為好。

在軟件上，分配I／O號(hào)最好能按一定的規(guī)律，便于使用字指令或子程序編程，提高程序的效率。

每個(gè)通道占用一個(gè)字（Word），即16位（bit），I／O地址：通道號(hào)＋位號(hào)（圖3）。

圖3 機(jī)架通道地址

2.3 畫梯形圖

畫梯形圖，也即編寫PLC程序。用戶可以選擇自己熟悉的編程方法去編程。PLC的程序要合理組織，特別是程序較復(fù)雜的，要力爭(zhēng)模塊化。OMRON PLC的程序分塊要靠編程者通過程序進(jìn)行，步進(jìn)程序自己組織。

2.4 裝載與調(diào)試程序

編好的程序要裝入PLC后才能進(jìn)行調(diào)試。裝載可以通過手持編程器、圖形編程器或個(gè)人計(jì)算器來完成。若使用手持編程器，還需要將梯形圖轉(zhuǎn)化成語句表形式。如果使用計(jì)算機(jī)或圖形編程器編程，則直接用梯形圖形式即可。

脫機(jī)程序不可能沒有問題，而這些問題也只有在聯(lián)機(jī)調(diào)試過程中才能得到解決。調(diào)試要借助編程器或計(jì)算機(jī)，或通過一些信號(hào)顯示，使控制對(duì)象的狀態(tài)便于觀察，使PLC的工作盡可能“透明”；同時(shí)，還要能對(duì)PLC的一些狀態(tài)進(jìn)行強(qiáng)制，使某點(diǎn)為ON或OFF。這樣，才能便于找出問題、分析問題及解決問題，進(jìn)而使程序不斷完善，以達(dá)到預(yù)期的目的。

3 編程設(shè)計(jì)與應(yīng)用

常用的編程方法有三種：經(jīng)驗(yàn)法、順序法、圖解法。

3.1 經(jīng)驗(yàn)法

所謂“經(jīng)驗(yàn)法”，就是利用自己或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。這種方法要求用戶在熟悉常用基本電路的條件下，掌握梯形圖設(shè)計(jì)的基本原則及編程技巧，以便把“經(jīng)驗(yàn)程序”改編成符合自己要求的控制程序。

例1：?jiǎn)伟粹o啟停電路

解在實(shí)際生產(chǎn)中，如果用一個(gè)普通按鈕既能控制啟動(dòng)，又能控制停止，將節(jié)省大量輸入點(diǎn)，使外部接線簡(jiǎn)單，同時(shí)也可簡(jiǎn)化操作，這就是單按鈕啟停電路?，F(xiàn)確定I／O繼電器區(qū)的00000為按鈕輸入端，00100為信號(hào)輸出端。當(dāng)00000第1次為ON時(shí)，在00100上輸出ON并保持；第2次00000按鈕按一下，即00000第二次為ON時(shí)，在00100上輸出OFF并保持（見圖4）?，F(xiàn)列出兩種解法。

解法1

用DIFU微分上升沿指令設(shè)計(jì)，梯形圖和語句表見圖（5）。

解法2

用CNT計(jì)數(shù)器指令，梯形圖和語句表見圖（6）。

例2：停止優(yōu)先和點(diǎn)動(dòng)優(yōu)先電路（圖7）。

圖4 單按紐啟動(dòng)PLC控制電路

圖5 單按紐啟停電路1

圖6 單按紐啟停電路2

解這是常用的典型電路。現(xiàn)確定I／O繼電器區(qū)的00000為啟動(dòng)按鈕輸入，00001為停止按鈕輸入，00100為信號(hào)1輸出，00200為信號(hào)2輸出。當(dāng)00000為ON時(shí)，00001停止按鈕未動(dòng)作的前提下，在00100上輸出ON并保持，即停止優(yōu)先；另外00000啟動(dòng)按鈕按下不動(dòng)，00001停止按鈕不論何種狀態(tài)，在00200上輸出總是ON，即啟動(dòng)優(yōu)先。梯形圖和語句表見圖（7）。

例3：ON／OFF延時(shí)電路

解如圖8所示，可實(shí)現(xiàn)通電、斷電都能延時(shí)的PLC定時(shí)器控制電路，00000為啟動(dòng)按鈕，00001為停止按鈕，00100為輸出線圈。00000啟動(dòng)后，TIM000 5 s后00100為ON，00001按下，3 s后00100為OFF。梯形圖和語句表見圖（9）。

圖7 停止優(yōu)先和啟動(dòng)優(yōu)先電路

圖8 ON／OFF延時(shí)電路控制

圖9 ON／OFF延時(shí)電路PLC控制

例4：兩盞燈交替發(fā)光控制

控制要求：用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)燈1發(fā)光1 s同時(shí)燈2熄滅1 s，燈1熄滅2 s同時(shí)燈2發(fā)光2 s的交替控制。

解（1）：通道分配

00000是啟動(dòng)按鈕，00001是停止按鈕，00100是指示燈HL1，00101是指示燈HL2。見圖10（a）。

（2）：畫接線圖

首先確定插卡電源和接線方式。見圖10（b）。

（3）：畫梯形圖

根據(jù)邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)出梯形圖。見圖11。

3.2 順序控制法

順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有序地進(jìn)行工作。順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的共同特點(diǎn)是：

a）由輸入繼電器控制輔助繼電器（包括由置位／復(fù)位指令和移位指令定義的輔助繼電器），按此構(gòu)成步進(jìn)階梯；

圖10 兩盞燈交替發(fā)光控制

圖11 兩盞燈交替控制梯形圖

b）由輔助繼電器控制輸出繼電器，以此構(gòu)成輸出階梯；

c）無論步進(jìn)階梯還是輸出階梯，都是很有規(guī)律的回路結(jié)構(gòu)。不管要設(shè)計(jì)的順序控制系統(tǒng)有多少步，也不管其輸入輸出點(diǎn)數(shù)有多少，只要弄清各種設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的步進(jìn)階梯和輸出階梯的回路結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，套用其中任一種設(shè)計(jì)方法的回路結(jié)構(gòu)，就能快速地一次成功設(shè)計(jì)出較復(fù)雜的PLC順序控制系統(tǒng)。

例5：小車A／B／C三地直線運(yùn)動(dòng)控制

控制要求：某車間有一臺(tái)車，直線運(yùn)動(dòng)A＼B＼C 3點(diǎn)，每一處有一行程開關(guān)，A到B點(diǎn)，停5 s，再返回A點(diǎn)，停5 s后，直接到C，停5 s后到A點(diǎn)。

解（1）：通道分配

確定2只按鈕、3只行程開關(guān)在I／O插卡中的位置和地址。見圖12（a）。

（2）：畫接線圖

首先確定插卡電源和接線方式。見圖12（b）。

（3）：畫梯形圖

根據(jù)邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)出梯形圖。見圖13。

3.3 波形圖編程法

波形圖是信號(hào)隨時(shí)間變化的圖形，波形圖編程法適用于定時(shí)或計(jì)數(shù)的程序，此方法的設(shè)計(jì)步驟為：

a）畫出輸入、輸出信號(hào)的波形圖，建立起準(zhǔn)確的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系；

b）確定定時(shí)關(guān)系，設(shè)計(jì)定時(shí)邏輯程序。找出臨界點(diǎn)，即輸出信號(hào)應(yīng)出現(xiàn)變化點(diǎn)，并以此點(diǎn)為界限，把時(shí)段劃分為若干時(shí)間區(qū)間。進(jìn)而，依各時(shí)間區(qū)間形成條件，建立對(duì)應(yīng)的邏輯程序；

C）確定時(shí)間區(qū)間與動(dòng)作的對(duì)應(yīng)程序。

圖12 小車三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)控制

圖13 小車三點(diǎn)運(yùn)動(dòng)梯形圖

例6：兩臺(tái)電機(jī)循序控制

控制要求：按下確定按鈕后，M1運(yùn)轉(zhuǎn)10 s，停止5 s，M2與M1相反，即M1停止時(shí)M2運(yùn)行，M1運(yùn)行時(shí)M2停止，如此循環(huán)往復(fù)，直至按下停車按鈕。

解（1）：通道分配

兩臺(tái)電機(jī)循環(huán)控制波形圖和I／O分配表如圖14（b）。

（2）：畫波形圖

為了使邏輯關(guān)系清晰，用中繼00500作為運(yùn)行控制繼電器，TIM000為控制M1運(yùn)行時(shí)間，TIM001為控制M2運(yùn)行時(shí)間。見圖14（a）。

（3）：畫梯形圖

由圖15（a）可以看出，TIM000和TIM001組成振蕩電路，最后設(shè)計(jì)出梯形圖并分析是否符合要求。

圖14 電機(jī)控制波形圖和I／O分配表

圖15 電機(jī)交替啟動(dòng)PLC梯形圖

4 結(jié) 論

通過對(duì)以上6種典型電路的分析，總結(jié)出PLC程序編程的3種設(shè)計(jì)方法。如果現(xiàn)有的控制室和操作站的繼電控制線路用PLC代替，功率驅(qū)動(dòng)用無觸點(diǎn)開關(guān)代替，可以想象，此時(shí)的控制將是無噪音的，且故障少，維護(hù)容易。當(dāng)工藝改變時(shí)，只要修改PLC用戶程序，無須改變外部接線，就可以很容易地改變控制方式和參數(shù)，取得很好的效益。所以說，PLC的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的重要方向。

Om ron c200h-plcprogram design and app lication

Gao Yongbin
（Sinopec Research Institute of Yizheng Chemical Fibre Co．，Ltd．，Jiangsu Yizheng 211900，China）

The article introduces the feature of the Om ron C200H-PLC，analyses some typical circuits，gives the I／O allocation table，draws the wiring diagram，designs the ladder diagrams thatmeet the control requirement，summarizes three kinds of PLC programmed design methods.

Programmable Logic Controller；Programmed design；statement table；Ladder diagram

TM571.61

B

1006-334X（2014）03-0046-07

2014-03-24；

2014-09-04

高永斌（1969—），男，江蘇儀征人，技師，主要從事電氣設(shè)備的維修改造工作。