发表于：2011/4/25 0:05:33
#0楼
用硬件配合PLC解决较难命题的编程实例解析
第一例：
有一网友求助：“大家好，我问一个问题，就是有三个输入，一个代表电机正传，一个反转，一个停止，输出只有一个，来控制三项电机的正反转，怎么实现啊？ 需要说明，输出点只有一个，同时也可以在输出点处设计一些外部电路来实现，请大家给个解答，谢谢啦 请问师傅们，这个难题可以实现吗？还是不能实现啊？呵呵
增加一下说明：就是普通的异步电机，用西门子S7-200plc来控制。三个输入点，但是仅剩下一个输出点，而且要求控制必须通过PLC才行，呵呵，谢谢大家了”
答复：对PLC的编程者来说，这是一个较难的命题。但它可以锻炼编程思维，算是一个好帖。该命题的关键点就是如何用一路的输出信号来实现对电机的正转、反转、停车这3种功能的控制。
显然通常输出的导通或截止的开关命令是无法实现的。但我们可换个思路：当按下正传、反转或停车按钮时，PLC的一路输出是3种不同波形的信号，再设计一个能识别这3种信号并能使电机执行正反转或停的电路与PLC的输出端相连，就可解决这个难题。
下面我用这种思路编出二种设计方案供大家分析参考。一个是用电子线路协助完成，另一个是用定时器、继电器配合来实现这个功能。
一、用电子线路协助PLC完成这个命题的设计方案
在PLC内编程，完成如下工作，3个输入分别产生不同脉冲个数的脉冲串，由一个输出口输出，比如正传按钮按下，输出口输出一窄一宽二个脉冲，反转按钮按下，输出口输出一窄二宽三个脉冲，按停止按钮，输出口输出一窄三宽四个脉冲。见下图：
该梯形图解析：I1.0为正转按钮，I1.1为反转按钮，I1.2为停止按钮，按I1.0，其抬起（后沿）使M2.0=1，按I1.1其后沿使M2.1=1，按I1.2其后沿使M2.2=1，它们的前沿都会使M2.3=1，M2.3的前沿，使MB0=0，同时使T96得电延时，同时M2.0=1或M2.1=1或M2.2=1又使T32得电延时。延时1mS，T96动作使M2.3=0，形成1mS的窄脉冲输出。再延时4mS，T32动作，其常闭触点断开，，下一个扫描周期，T32断电，常闭点闭合，T32又得电进行5mS的延时…于是形成振荡。每出现T32其前沿使MB0+1，当M2.0=1时，第一个T32的后沿使M2.0=0，当M2.1=1时，第二个T32的后沿使M2.1=0，当M2.2=1时，第三个T32的后沿使M2.2=0，M2.3与T32相或输出与Q1.0，故按I1.0、I1.1、I1.2按钮可输出3种不同的脉冲波形。
PLC的输出口Q1.0接下图控制电路：
1、硬件构成：该电路由3个4013双D触发器、一个4011与非门、3只晶体管、3个二极管、3个小型继电器及几个电阻组成。其U1A构成为单稳态电路，U2A、U2B构成为2位计数器。（元件费用不到30元钱，再加印刷板，50元即可搞定。）
2、动作原理：PLC输出侧的0V接控制板的地，Q1.0输出口接二个2K电阻串联，分压点接集成块U4D输入端，实现电平转换。U1A是个单稳态电路，输入脉冲的第一个窄脉冲后沿触发U1A的CLK端，使U1A的Q端产生一个负方波，其脉宽大于上图中的M2.2脉宽，它控制U2构成的2位计数器的清零端R，R端置1，计数器清0且不计数，R的电位=0，容许计数器计数，如按正传I1.0，计数器计数为“01”，如按反转I1.1，计数器计数为“10”如按停止I1.2，计数器计数为“11”，U3与非门构成译码器，当计数器输出为“00”3个与非门输出皆为1，当输出为“01”左侧与非门输出为0，其它二个为1，但输出为“10”，中间与非门输出为0，当输出为“11”时，右侧与非门为0，就是说按那个按钮，其对应的与非门输出=0。3个与非门的输出，取最上面3个D触发器的D端，当UA单稳态脉冲的后沿正跳，触发这3个D触发器，只有D端电压=0的D触发器的输出为1，使对应的继电器导通吸和，完成控制作用。
二、用定时器与继电器协助PLC完成这个命题的设计方案
（一）、硬件电路设计：
1、选用1个小型直流继电器J0和3个晶体管式定时器JI—J3，其J1、J2为断电延时定时器，J1定时为0.3秒，J2定时为0.5秒。J3为通电延时定时器，定时为0.7秒。3个定时器工作电压为24V，并接在一起，其一短接PLC输出侧电源的公共地（即24V电源的负极），另一端接PLC的输出口Q1.0，如下图一所示。
2、选用二个交流接触器Z1与Z2，和一个小型交流中间继电器Z3，按下图二连接，接入~220V电源。
3、选用3个按钮开关（不自锁型）连接PLC输入口：I0.0 为电机正传按钮，I0.1为电机反转按钮，I0.3为电机停车按钮（不出图）
（二）、PLC编程构思及编程：
PLC只有一个输出口控制电机的正反转及停车，这样就要求输出口能有3种输出状态：第1种为输出脉宽=0.5S 的单脉冲，作为正转的启动信号。第2种为输出脉宽=0.3S的单脉冲，作为反转的启动信号。第3种为输出脉宽=0.1S的单脉冲，作为停车信号。见下图四。
1、当按下正转按钮Q1.0输出第1种脉冲波形信号（脉宽=0.5S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.8秒，J2延时0.5秒断开，J2通导1秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，J1与J2均处于吸合状态（见上图一左下角左1图波形图），故使接触器Z1得电且自保。电机正转启动。
2、当按下反转按钮Q1.0输出第2种脉冲波形信号（脉宽=0.3S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.6秒，J2延时0.5秒断开，J2通导0.8秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，J1已断开，J2处于吸合状态（见上图一左下角左2图波形图），故使接触器Z2得电且自保。电机反转启动。、
3、当按下停车按钮Q1.0输出第3种脉冲波形信号（脉宽=0.1S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.4秒，J2延时0.5秒断开，J2通导0.6秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，此时J1与J2均处于断开状态（见上图一左下角左3图波形图），故使接触器Z3得电吸合，其常闭点断开，使Z1与Z2断电，电机停车
根据以上的程序动作的构思，可编写PLC的控制程序，见下图：
程序动作分析：
1、 按下正转按钮，使 I0.0=1，抬起时，使M2.0=1，使T101 得电开始延时，延时0.5秒动作使M2.0=0，M2.0输出给Q1.0,使电机正向运行。
2、按下反转按钮，使 I0.1=1，抬起时，使M2.1=1，使T102 得电开始延时，延时0.3秒动作使M2.1=0，M2.1输出给Q1.0,使电机反向运行。
3、按下停车按钮，使 I0.2=1，抬起时，使M2.2=1，使T103 得电开始延时，延时0.1秒动作使M2.2=0，M2.2输出给Q1.0,使电机停车。
以上二种方案，均可实现“用3个按钮控制一路输出，实现电机正反转及停车的命题”，不过都得配合硬件方可实现。相比第二方案显得简单易搞。但造价比第一方法贵一些。
第二例：
网友求助：1、“3000米井下工具有两台直流电机 用三颗线如何控制两台直流电机的正反转（三颗线既包括主电路，也包括控制电路友求助：”
2、“引用wyb2866255 的回复内容：楼主：“两台电机需要分别控制正反转”的要求能否说的再详细点，像正常控制二台电机的正反转控制吗?互不关联？
________________________________________
就是两台电机都能自由地单独地正转或反转。”
答复： 根据你的二次说明，我设计了如下控制电路，此电路放在井下，控制线可输出6、种脉冲数不等的脉冲串，控制板4 电源的地线与电机电源的负极相连接。
1、动作原理说明：
控制线可输出6种脉冲串，分别代表电机1、2的正反停6种控制状态，其波形见左侧波形图：第一个脉冲的后沿，触发U1A单稳态，使其输出一负脉冲，脉冲宽度大于7个脉冲串的宽度，该脉冲一方面关闭U7D与非门，同时使计数的复位端R-0，在此宽度内，容许4520计数器从0开始加计数，显然电机1正传计数1，电机1反传计数2，电机1停止计数3 ....... 二块4073三输入与门组成译码器，计数器输出0 ，6 个与门输出皆为0。计数器计数为1，U5A门输出为1，其余5门输出为0，计数器计数为2，U5B门输出=1，其余5门输出为0 ……6 个与门的输出分别接40174六D触发器的D0 – D5 数据端，当U1A单稳态输出的负脉冲的后沿正跳沿，触发U1B单稳态，产生脉宽为1S的负脉冲，同时U1A单稳态输出的负脉冲的后沿正跳沿触发40174的CLK控制端，如此时计数器计数为1（即控制线输出电机1正传），使U5A输出=1（即40174的D0=1），使40174的Q0输出=1，Z1接触器得电吸和且自保，电机1正传。U1A单稳态输出的负脉冲结束后输出为1，使计数器4520 复位，使计数输出=0，6个与门输出也皆为0。当U1B单稳态产生脉宽为1S的负脉冲结束后，其后沿正跳，又触发40174的CLK端，使其输出全为0，故40174 的Q0端输出是一个宽度=1S的点动信号。如控制线再输出电机1停止信号时，使计数器计数=2，40174的Q2端输出1S的正脉冲，使继电器J1吸和（1S），其常闭点断开，使Z1断电，电机1停车。其它控制状态与上述雷同就不一一说明。
2、 PLC的编程构思与编写的梯形图的解析：
（1）、硬件连接：选用6个按钮，分别与PLC的 I0.0 – I0.6六个输入口相连接，再用PLC的一个输出口（Q1.0）与上述的控制电路板的“控制线输入”端相连。其1#电机正转启动按钮接I0.0，1#电机反转启动按钮接I0.1，1#电机停车按钮接I0.2，而其2#电机正转启动按钮接I0.3，2#电机反转启动按钮接I0.4，2#电机停车按钮接I05。
分别按6个按钮，将会在Q1.0输出口输出6种不同个数的脉冲串，其波形见上图中的下侧波形图。
（2）、PLC程序的梯形图见下图：
程序解析：按下1#电机正向启动按钮，使I1.0=1，其后沿使MW8=0，M2.0=1，M3.0=1，T100开始振荡，产生周期=10ms的窄脉冲，开始对MB8加1计数，当MW8=4时，比较器输出使M2.0=0，振荡器停振，此时，Q1.0输出为只有二个脉冲的脉冲波形。同理按下1#电机反向启动按钮，使I1.1=1，其后沿使MW8=0，M2.1=1，M3.0=1，T100开始振荡，产生周期=10ms的窄脉冲，开始对MB8加1计数，当MW8=6时，比较器输出使M2.1=0，振荡器停振，此时，Q1.0输出为只有三个脉冲的脉冲波形。。。这6个按钮的编程基本一样，只是对应比较器的比较值不一样，使Q1.0的输出波形的脉冲个数不同。
上面二例，乍看起来其命题都很难，但用硬件配合PLC，就可解决这个难题，而且使PLC的编程程序也变得很简单。这告诉我们这样的问题：学习PLC编程不仅仅要熟练PLC的编程指令的内涵及用法，还要扩大知识面，提高分析与解决问题的能力。
最后给大家留一个作业题：只用一个按钮，PLC只用一路输出，控制电机正转、反转及停车的项目设计，希望大家踊跃参与。
谢谢！
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第一例：
有一网友求助：“大家好，我问一个问题，就是有三个输入，一个代表电机正传，一个反转，一个停止，输出只有一个，来控制三项电机的正反转，怎么实现啊？ 需要说明，输出点只有一个，同时也可以在输出点处设计一些外部电路来实现，请大家给个解答，谢谢啦 请问师傅们，这个难题可以实现吗？还是不能实现啊？呵呵
增加一下说明：就是普通的异步电机，用西门子S7-200plc来控制。三个输入点，但是仅剩下一个输出点，而且要求控制必须通过PLC才行，呵呵，谢谢大家了”
答复：对PLC的编程者来说，这是一个较难的命题。但它可以锻炼编程思维，算是一个好帖。该命题的关键点就是如何用一路的输出信号来实现对电机的正转、反转、停车这3种功能的控制。
显然通常输出的导通或截止的开关命令是无法实现的。但我们可换个思路：当按下正传、反转或停车按钮时，PLC的一路输出是3种不同波形的信号，再设计一个能识别这3种信号并能使电机执行正反转或停的电路与PLC的输出端相连，就可解决这个难题。
下面我用这种思路编出二种设计方案供大家分析参考。一个是用电子线路协助完成，另一个是用定时器、继电器配合来实现这个功能。
一、用电子线路协助PLC完成这个命题的设计方案
在PLC内编程，完成如下工作，3个输入分别产生不同脉冲个数的脉冲串，由一个输出口输出，比如正传按钮按下，输出口输出一窄一宽二个脉冲，反转按钮按下，输出口输出一窄二宽三个脉冲，按停止按钮，输出口输出一窄三宽四个脉冲。见下图：
该梯形图解析：I1.0为正转按钮，I1.1为反转按钮，I1.2为停止按钮，按I1.0，其抬起（后沿）使M2.0=1，按I1.1其后沿使M2.1=1，按I1.2其后沿使M2.2=1，它们的前沿都会使M2.3=1，M2.3的前沿，使MB0=0，同时使T96得电延时，同时M2.0=1或M2.1=1或M2.2=1又使T32得电延时。延时1mS，T96动作使M2.3=0，形成1mS的窄脉冲输出。再延时4mS，T32动作，其常闭触点断开，，下一个扫描周期，T32断电，常闭点闭合，T32又得电进行5mS的延时…于是形成振荡。每出现T32其前沿使MB0+1，当M2.0=1时，第一个T32的后沿使M2.0=0，当M2.1=1时，第二个T32的后沿使M2.1=0，当M2.2=1时，第三个T32的后沿使M2.2=0，M2.3与T32相或输出与Q1.0，故按I1.0、I1.1、I1.2按钮可输出3种不同的脉冲波形。
PLC的输出口Q1.0接下图控制电路：
1、硬件构成：该电路由3个4013双D触发器、一个4011与非门、3只晶体管、3个二极管、3个小型继电器及几个电阻组成。其U1A构成为单稳态电路，U2A、U2B构成为2位计数器。（元件费用不到30元钱，再加印刷板，50元即可搞定。）
2、动作原理：PLC输出侧的0V接控制板的地，Q1.0输出口接二个2K电阻串联，分压点接集成块U4D输入端，实现电平转换。U1A是个单稳态电路，输入脉冲的第一个窄脉冲后沿触发U1A的CLK端，使U1A的Q端产生一个负方波，其脉宽大于上图中的M2.2脉宽，它控制U2构成的2位计数器的清零端R，R端置1，计数器清0且不计数，R的电位=0，容许计数器计数，如按正传I1.0，计数器计数为“01”，如按反转I1.1，计数器计数为“10”如按停止I1.2，计数器计数为“11”，U3与非门构成译码器，当计数器输出为“00”3个与非门输出皆为1，当输出为“01”左侧与非门输出为0，其它二个为1，但输出为“10”，中间与非门输出为0，当输出为“11”时，右侧与非门为0，就是说按那个按钮，其对应的与非门输出=0。3个与非门的输出，取最上面3个D触发器的D端，当UA单稳态脉冲的后沿正跳，触发这3个D触发器，只有D端电压=0的D触发器的输出为1，使对应的继电器导通吸和，完成控制作用。
二、用定时器与继电器协助PLC完成这个命题的设计方案
（一）、硬件电路设计：
1、选用1个小型直流继电器J0和3个晶体管式定时器JI—J3，其J1、J2为断电延时定时器，J1定时为0.3秒，J2定时为0.5秒。J3为通电延时定时器，定时为0.7秒。3个定时器工作电压为24V，并接在一起，其一短接PLC输出侧电源的公共地（即24V电源的负极），另一端接PLC的输出口Q1.0，如下图一所示。
2、选用二个交流接触器Z1与Z2，和一个小型交流中间继电器Z3，按下图二连接，接入~220V电源。
3、选用3个按钮开关（不自锁型）连接PLC输入口：I0.0 为电机正传按钮，I0.1为电机反转按钮，I0.3为电机停车按钮（不出图）
（二）、PLC编程构思及编程：
PLC只有一个输出口控制电机的正反转及停车，这样就要求输出口能有3种输出状态：第1种为输出脉宽=0.5S 的单脉冲，作为正转的启动信号。第2种为输出脉宽=0.3S的单脉冲，作为反转的启动信号。第3种为输出脉宽=0.1S的单脉冲，作为停车信号。见下图四。
1、当按下正转按钮Q1.0输出第1种脉冲波形信号（脉宽=0.5S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.8秒，J2延时0.5秒断开，J2通导1秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，J1与J2均处于吸合状态（见上图一左下角左1图波形图），故使接触器Z1得电且自保。电机正转启动。
2、当按下反转按钮Q1.0输出第2种脉冲波形信号（脉宽=0.3S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.6秒，J2延时0.5秒断开，J2通导0.8秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，J1已断开，J2处于吸合状态（见上图一左下角左2图波形图），故使接触器Z2得电且自保。电机反转启动。、
3、当按下停车按钮Q1.0输出第3种脉冲波形信号（脉宽=0.1S的单脉冲）给J1-J3定时器，其脉冲使J0、J1、J2 立即吸合，脉冲结束，J1延时0.3秒断开，J1通导0.4秒，J2延时0.5秒断开，J2通导0.6秒。而J0吸合使J3得电开始延时，延时0.7秒，使J3吸合，J3吸合时，此时J1与J2均处于断开状态（见上图一左下角左3图波形图），故使接触器Z3得电吸合，其常闭点断开，使Z1与Z2断电，电机停车
根据以上的程序动作的构思，可编写PLC的控制程序，见下图：
程序动作分析：
1、 按下正转按钮，使 I0.0=1，抬起时，使M2.0=1，使T101 得电开始延时，延时0.5秒动作使M2.0=0，M2.0输出给Q1.0,使电机正向运行。
2、按下反转按钮，使 I0.1=1，抬起时，使M2.1=1，使T102 得电开始延时，延时0.3秒动作使M2.1=0，M2.1输出给Q1.0,使电机反向运行。
3、按下停车按钮，使 I0.2=1，抬起时，使M2.2=1，使T103 得电开始延时，延时0.1秒动作使M2.2=0，M2.2输出给Q1.0,使电机停车。
以上二种方案，均可实现“用3个按钮控制一路输出，实现电机正反转及停车的命题”，不过都得配合硬件方可实现。相比第二方案显得简单易搞。但造价比第一方法贵一些。
第二例：
网友求助：1、“3000米井下工具有两台直流电机 用三颗线如何控制两台直流电机的正反转（三颗线既包括主电路，也包括控制电路友求助：”
2、“引用wyb2866255 的回复内容：楼主：“两台电机需要分别控制正反转”的要求能否说的再详细点，像正常控制二台电机的正反转控制吗?互不关联？
________________________________________
就是两台电机都能自由地单独地正转或反转。”
答复： 根据你的二次说明，我设计了如下控制电路，此电路放在井下，控制线可输出6、种脉冲数不等的脉冲串，控制板4 电源的地线与电机电源的负极相连接。
1、动作原理说明：
控制线可输出6种脉冲串，分别代表电机1、2的正反停6种控制状态，其波形见左侧波形图：第一个脉冲的后沿，触发U1A单稳态，使其输出一负脉冲，脉冲宽度大于7个脉冲串的宽度，该脉冲一方面关闭U7D与非门，同时使计数的复位端R-0，在此宽度内，容许4520计数器从0开始加计数，显然电机1正传计数1，电机1反传计数2，电机1停止计数3 ....... 二块4073三输入与门组成译码器，计数器输出0 ，6 个与门输出皆为0。计数器计数为1，U5A门输出为1，其余5门输出为0，计数器计数为2，U5B门输出=1，其余5门输出为0 ……6 个与门的输出分别接40174六D触发器的D0 – D5 数据端，当U1A单稳态输出的负脉冲的后沿正跳沿，触发U1B单稳态，产生脉宽为1S的负脉冲，同时U1A单稳态输出的负脉冲的后沿正跳沿触发40174的CLK控制端，如此时计数器计数为1（即控制线输出电机1正传），使U5A输出=1（即40174的D0=1），使40174的Q0输出=1，Z1接触器得电吸和且自保，电机1正传。U1A单稳态输出的负脉冲结束后输出为1，使计数器4520 复位，使计数输出=0，6个与门输出也皆为0。当U1B单稳态产生脉宽为1S的负脉冲结束后，其后沿正跳，又触发40174的CLK端，使其输出全为0，故40174 的Q0端输出是一个宽度=1S的点动信号。如控制线再输出电机1停止信号时，使计数器计数=2，40174的Q2端输出1S的正脉冲，使继电器J1吸和（1S），其常闭点断开，使Z1断电，电机1停车。其它控制状态与上述雷同就不一一说明。
2、 PLC的编程构思与编写的梯形图的解析：
（1）、硬件连接：选用6个按钮，分别与PLC的 I0.0 – I0.6六个输入口相连接，再用PLC的一个输出口（Q1.0）与上述的控制电路板的“控制线输入”端相连。其1#电机正转启动按钮接I0.0，1#电机反转启动按钮接I0.1，1#电机停车按钮接I0.2，而其2#电机正转启动按钮接I0.3，2#电机反转启动按钮接I0.4，2#电机停车按钮接I05。
分别按6个按钮，将会在Q1.0输出口输出6种不同个数的脉冲串，其波形见上图中的下侧波形图。
（2）、PLC程序的梯形图见下图：
程序解析：按下1#电机正向启动按钮，使I1.0=1，其后沿使MW8=0，M2.0=1，M3.0=1，T100开始振荡，产生周期=10ms的窄脉冲，开始对MB8加1计数，当MW8=4时，比较器输出使M2.0=0，振荡器停振，此时，Q1.0输出为只有二个脉冲的脉冲波形。同理按下1#电机反向启动按钮，使I1.1=1，其后沿使MW8=0，M2.1=1，M3.0=1，T100开始振荡，产生周期=10ms的窄脉冲，开始对MB8加1计数，当MW8=6时，比较器输出使M2.1=0，振荡器停振，此时，Q1.0输出为只有三个脉冲的脉冲波形。。。这6个按钮的编程基本一样，只是对应比较器的比较值不一样，使Q1.0的输出波形的脉冲个数不同。
上面二例，乍看起来其命题都很难，但用硬件配合PLC，就可解决这个难题，而且使PLC的编程程序也变得很简单。这告诉我们这样的问题：学习PLC编程不仅仅要熟练PLC的编程指令的内涵及用法，还要扩大知识面，提高分析与解决问题的能力。
最后给大家留一个作业题：只用一个按钮，PLC只用一路输出，控制电机正转、反转及停车的项目设计，希望大家踊跃参与。
谢谢！
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