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)計精講實例

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，通過幾個典型電路的分析，列出I／O分配表、畫出接線圖，設(shè)計出符合控制要求的梯形圖，總結(jié)出3種PLC程序的設(shè)計方法。

可編程控制器 編程設(shè)計 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、公共照明場所或控制站，運行起來其電氣觸點沖擊噪聲高、維護工作量大、可靠性低。隨著半導(dǎo)體技術(shù)、大規(guī)模集成電路、計算機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，繼電接觸控制線路正逐漸被無觸點系統(tǒng)所取代，更有被可編程控制器（簡稱PLC）所取代的可能。

歐姆龍C200H型PLC是一種機架模塊化的微機控制系統(tǒng)，它具有豐富的指令集，既可實現(xiàn)復(fù)雜控制操作，又易于編程。筆者根據(jù)C200H的特點，結(jié)合工作實際，總結(jié)出幾種編程方法，對一些常用的典型電路進行編程設(shè)計。

1 C200H＿PLC的系統(tǒng)簡介

1.1 基本配置

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

2 基本編程步驟

要編寫一個PLC的控制程序，可以按以下步驟進行：

2.1 工藝流程分析

對PLC控制對象的工作情況及控制要求要進行分析，要弄清楚以下問題：

a）工藝過程是怎樣展開的？其目標是如何進一步實現(xiàn)的？

b）輸入與輸出是怎么對應(yīng)的？在時序上又有何特點？

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

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？工藝分析就是要對上述問題給出明確的答案。

2.2 通道分配

PLC的輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號總是相應(yīng)的，輸出點數(shù)與輸出的控制回路也是相應(yīng)的，故通道分配實際是把PLC的輸入點號分配給實際的輸入電路，給輸出電路分配一定的PLC輸出點號。編程時按點號建立邏輯或控制關(guān)系，接線時按點號“對號入座”進行接線，這樣，PLC才可能準確地實現(xiàn)控制。

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

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

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

圖3 機架通道地址

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，要力爭模塊化。OMRON PLC的程序分塊要靠編程者通過程序進行，步進程序自己組織。

2.4 裝載與調(diào)試程序

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

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

3 編程設(shè)計與應(yīng)用

常用的編程方法有三種：經(jīng)驗法、順序法、圖解法。

3.1 經(jīng)驗法

所謂“經(jīng)驗法”，就是利用自己或別人的經(jīng)驗進行程序設(shè)計。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)計的基本原則及編程技巧，以便把“經(jīng)驗程序”改編成符合自己要求的控制程序。

例1：單按鈕啟停電路

解在實際生產(chǎn)中，如果用一個普通按鈕既能控制啟動，又能控制停止，將節(jié)省大量輸入點，使外部接線簡單，同時也可簡化操作，這就是單按鈕啟停電路。現(xiàn)確定I／O繼電器區(qū)的00000為按鈕輸入端，00100為信號輸出端。當00000第1次為ON時，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，在00100上輸出OFF并保持（見圖4）。現(xiàn)列出兩種解法。

解法1

用DIFU微分上升沿指令設(shè)計，梯形圖和語句表見圖（5）。

解法2

用CNT計數(shù)器指令，梯形圖和語句表見圖（6）。

例2：停止優(yōu)先和點動優(yōu)先電路（圖7）。

圖4 單按紐啟動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?，F(xiàn)確定I／O繼電器區(qū)的00000為啟動按鈕輸入，00001為停止按鈕輸入，00100為信號1輸出，00200為信號2輸出。當00000為ON時，00001停止按鈕未動作的前提下，在00100上輸出ON并保持，即停止優(yōu)先；另外00000啟動按鈕按下不動，00001停止按鈕不論何種狀態(tài)，在00200上輸出總是ON，即啟動優(yōu)先。梯形圖和語句表見圖（7）。

例3：ON／OFF延時電路

解如圖8所示，可實現(xiàn)通電、斷電都能延時的PLC定時器控制電路，00000為啟動按鈕，00001為停止按鈕，00100為輸出線圈。00000啟動后，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)先和啟動優(yōu)先電路

圖8 ON／OFF延時電路控制

圖9 ON／OFF延時電路PLC控制

例4：兩盞燈交替發(fā)光控制

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

解（1）：通道分配

00000是啟動按鈕，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)自動有序地進行工作。順序控制系統(tǒng)設(shè)計方法的共同特點是：

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)計的順序控制系統(tǒng)有多少步，也不管其輸入輸出點數(shù)有多少，只要弄清各種設(shè)計方法所設(shè)計的步進階梯和輸出階梯的回路結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，根據(jù)設(shè)計依據(jù)，套用其中任一種設(shè)計方法的回路結(jié)構(gòu)，就能快速地一次成功設(shè)計出較復(fù)雜的PLC順序控制系統(tǒng)。

例5：小車A／B／C三地直線運動控制

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

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)計出梯形圖。見圖13。

3.3 波形圖編程法

波形圖是信號隨時間變化的圖形，波形圖編程法適用于定時或計數(shù)的程序，此方法的設(shè)計步驟為：

a）畫出輸入、輸出信號的波形圖，建立起準確的時間對應(yīng)關(guān)系；

b）確定定時關(guān)系，設(shè)計定時邏輯程序。找出臨界點，即輸出信號應(yīng)出現(xiàn)變化點，并以此點為界限，把時段劃分為若干時間區(qū)間。進而，依各時間區(qū)間形成條件，建立對應(yīng)的邏輯程序；

C）確定時間區(qū)間與動作的對應(yīng)程序。

圖12 小車三點運動控制

圖13 小車三點運動梯形圖

例6：兩臺電機循序控制

控制要求：按下確定按鈕后，M1運轉(zhuǎn)10 s，停止5 s，M2與M1相反，即M1停止時M2運行，M1運行時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

兩臺電機循環(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作為運行控制繼電器，TIM000為控制M1運行時間，TIM001為控制M2運行時間。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)計出梯形圖并分析是否符合要求。

圖14 電機控制波形圖和I／O分配表

圖15 電機交替啟動PLC梯形圖

4 結(jié) 論

通過對以上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)動用無觸點開關(guān)代替，可以想象，此時的控制將是無噪音的，且故障少，維護容易。當工藝改變時，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)展是實現(xiàn)機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。