基于S7—200PLC的順序控制

馬新榮 李寶智

摘 要：分析了繼電器順序控制的原理、弊端，討論了采用S7-200PLC實現(xiàn)順序控制的改造設(shè)計方案，并且方案經(jīng)過實踐完全能達到預(yù)設(shè)的控制要求。

關(guān)鍵詞：PLC；順序控制

所謂順序控制就是針對順序控制系統(tǒng)，按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作。如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，那么系統(tǒng)的這種控制稱為順序控制。

1 繼電器順序控制

圖1中交流接觸器KM1、KM2、KM3分別控制三臺鼠籠電動機M1、M2和M3。其工作過程是：當按下啟動按鈕SB1時，交流接觸器KM1和時間繼電器KT1兩線圈得電，主電路主觸頭KM1閉合，電動機M1啟動并延時，經(jīng)過一定時間后，常開KT1閉合，線圈KM2和KT2得電，電機M2起動，再經(jīng)過一定

圖1繼電器順序啟動原理圖

時間的延時，常開KT2閉合，線圈KM3得電，M3起動。當電動機需要停止時，按停止按鈕SB2，電動機首先M3停止，經(jīng)過KT3延時后，常閉KT3斷開，M2停止，經(jīng)過KT4延時，M1停止，這樣就實現(xiàn)了三臺電機的順序啟動和逆序停止。這種傳統(tǒng)的繼電器控制方式使用的電氣元件體積大、觸點多、故障率高、功能改變麻煩，并且電動機的啟動性能很難滿足。隨著PLC技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展，使用PLC和變頻器進行電動機的順序運行控制已成為必然趨勢。

2 改造方案

2.1硬件原理圖

改造后的系統(tǒng)以西門子S7-200為核心，改造方案硬件原理圖如圖2（a）（b）所示。

圖2（a）主電路圖 圖2（b）控制電路圖

用PLC控制接觸器KM1、KM2、KM3的線，進而控制電動機的啟動順序和停止順序。

2.2功能特點

2.2.1PLC順序控制大部分采用“軟”邏輯。繼電器接觸器控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接，為軟件控制。

2.2.2PLC順序控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用電器多，體積大且故障率大；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，使用電器少，體積小。

2.2.3PLC順序控制內(nèi)部全為“軟接點”動作快。繼電器接觸器控制全為機械式觸點，動作慢，弧光放電嚴重；PLC內(nèi)部全為“軟接點”動作迅速。

2.2.4PLC順序控制功能改變極其方便。繼電器接觸器控制功能改變，需拆線接線乃至更換元器件，比較麻煩；PLC控制功能改變，一般只需修改程序便可，極其方便。

2.2.5PLC順序控制容易實現(xiàn)電動機的啟、停和調(diào)速等性能要求。繼電器接觸器順序控制實現(xiàn)電動機的啟、停比較容易，但要滿足啟、停的性能指標和調(diào)速的要求是非常繁瑣和麻煩的，甚至某些性能指標根本無法達到要求。

2.2.6PLC的輸入、輸出控制簡單。PLC是以掃描方式進行工作的，即PLC對信號的輸入、數(shù)據(jù)的處理和控制信號的輸出，分別在一個掃描周期內(nèi)的不同時間間隔里，以批處理方式進行，這不僅使用戶編程簡單、不易出錯，而且也使PLC的工作不易受到外界干擾的影響；同時PLC所處理的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，從而減少了處理中的錯誤；另外，PLC的輸入、輸出的控制較簡單，不容易產(chǎn)生由于時序不合適而造成的問題。

2.2.7PLC控制系統(tǒng)制造周期短。PLC控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單緊湊，基本為軟件控制，因此設(shè)計、施工與調(diào)試比繼電器接觸器控制系統(tǒng)周期短。

PLC通常采用積木式結(jié)構(gòu)，這便于用戶檢修和更換模板，同時在各模板上都設(shè)有故障檢測電路，并用相應(yīng)的指示器標志它的狀態(tài)，使用戶能迅速確定故障的位置。

2.2.8有聯(lián)鎖功能。PLC中個各輸出通道之間設(shè)有聯(lián)鎖功能，以防止各被控對象之間誤動作可能造成的事故。

2.2.9設(shè)置環(huán)境檢測和診斷電路。PLC電路負責對PLC的運行環(huán)境（例如電網(wǎng)電壓、工作溫度、環(huán)境的濕度等）進行檢測，同時也完成對PLC中各模塊工作狀態(tài)的監(jiān)測。這部分電路往往是與軟件相配合工作的，以實現(xiàn)故障自動診斷和預(yù)報。

2.3控制程序

PLC順序控制的主要程序如圖3所示。M0.1控制著第一臺電動機的運行情況，M0.2控制著第二臺電動機的運行情況，……。當M0.1有輸出時，開啟第一臺變頻器，電動機1開始工作；30秒后M0.2有輸出時，電動機2開始工作；30秒后M0.3有輸出時，電動機3開始工作。反之，當M0.1無輸出時，關(guān)閉第一臺電動機，電動機1停止工作，……。

在編寫程序時一定要注意：當按下啟動按鈕時，一定要給M0.4和M0.5“置0”，否則會出現(xiàn)M0.2、M0.3同時“置0”和“置1”的情況，這樣電動機無法工作。

3 結(jié)束語

由于PLC在設(shè)計制造時充分考慮到工業(yè)控制的現(xiàn)場環(huán)境問題，并采取了多層次、多種有效措施來提高工作可靠性，因此，采用PLC實現(xiàn)電機控制，特別是對工作環(huán)境條件較惡劣的工礦企業(yè)應(yīng)該是一項明智之舉。

圖3控制程序

參考文獻：

[1]南亞紅，宋子華.基于MM420的PLC順序控制[J].自動化應(yīng)用，2011，7（45-46）

作者簡介：

馬新榮（1981.5～），男，講師，工學學士，主要從事于PLC自動化系統(tǒng)的開發(fā)及教學工作。

李寶智（1972.12～），男講師，從事于機電技術(shù)的教學和研究工作。