西门子PLC的SM322数字量输出模块

（1）DO模板的功能

数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成过程所要求的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。

（2）DO模板的类型

按负载回路使用的电源不同分为：

直流输出模块、交流输出模块和交直流两用输出模块。

按输出开关器件的种类不同分为：

晶体管输出方式、晶闸管输出方式和继电器触点输出方式。

（3）DI模板的特点

晶体管输出模块只能带直流负载，属于直流输出模块；

晶闸管输出方式属于交流输出模块；

继电器触点输出方式的模块属于交直流两用输出模块。

本例无实际意义，但非常有利于分析程序执行过程。系统输入端只需接一个按钮，无输出，参考图5-2，只接X0。分析图5-5中，（a）、(b)、(c)三种情况下，观察计数器的当前值，分析程序执行过程。

程序中M8011为特殊辅助继电器，只要PLC处于运行状态，将不停发出10ms的脉冲信号（5ms通、5ms断）。程序中T0为1s定时，X0闭合后1s，T0导通。C0为增计数器，在X0闭合、T0没有闭合的前提下，记录M8011发出的脉冲个数。理论上，在T0导通，C0计数器停止计数时，计数器的当前值应为100个（1s/10ms=100个脉冲）。三段程序中，只是改变了执行的前后位置，但结果却不同。结合对应的时序图分析其原因。

一、项目所需设备、工具、材料

见表5-1。

二、 训练内容

按照前面的例子完成接线、输入程序，按照要求进行观察。

1、项目描述

（1）按照提供的PLC原理接线图完成接线；

（2）将提供的参考程序写入PLC；

（3）根据操作步骤操作，观察输入、输出设备的状态。通过计算机监视画面，观察并记录各元件的状态，并画出时序图；

（4）结合PLC程序执行过程，分析程序结果。

2 、实训要求

表5-1  项目所需设备、工具、材料

2.1 接线图与控制程序

按照图5-6，完成PLC控制系统的硬件连接。图中由于脉冲信号发生器的信号与按钮输入信号不同，因此，不能共用一个COM端。

按照图5-7提供的梯形图，利用计算机或手持编程器写入PLC。

2.2 观察要求

利用以上程序观察并认识程序的扫描周期和执行过程。

（1）调整编码器的频率至1KHZ。按下开关SB1，这时，程序中的定时器开始计时，而X0的上升沿使计数器的初始值复位，当前值为0。计数器重新开始计输入的脉冲数。1s钟后，定时时间到，计数停止。观察此时的计数器当前值是多少。从表面看，当前值应在1000左右，但实际上的当前值会少得多，为什么？

（2）调整编码器的频率至20HZ。重复（1）的操作，观察计数器的当前值，与（1）有什么不同？为什么？

（3）断开SB1，关闭编码器电源，按下开关SB2，两个指示灯为什么只亮一个？结合程序执行过程分析原因。

3 时序图分析

按下开关以后，部分继电器时序图如图5-8所示。根据观察结果，补充其他继电器的时序图。

三、 实训报告要求与考核标准

1 实训报告要求

（1）整理实训操作结果，按标准写出实训报告。

a．根据给出的梯形图，写出指令表；

b．回答观察要求中的思考题；

c．补充图5-8中的部分时序；

d．总结实训操作过程中出现的问题；

e．按照接线示意图画出实际接线图；

f．图5-5的三段程序中，只是改变了执行的前后位置，但结果却不同，结合对应的时序图分析其原因。

1、PLC程序的经验设计法

在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，**后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。

用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下面几步来进行：分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。

2、经验设计法的特点

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到**、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：

   1)．考虑不周、设计麻烦、设计周期长

  用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。

  2)．梯形图的可读性差、系统维护困难

用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。

  反接制动是利用改变电动机电源的相序，使定子绕组产生相反方向的旋转磁场，因而产生制动转矩的一种制动方法。
单向反接制动的控制线路
图 2.30 为单向反接制动控制线路，电动机正常运转时， KM1通电吸合， KS 的一对常开触点闭合，为反接制动作准备。

图 2.30 电动机单向反接制动的控制线路

当按下停止按钮 SB1 时， KM1 断电，电动机定子绕组脱离三相电源，但电动机因惯性仍以很高速度旋转， KS 原闭合的常开触点仍保持闭合，当将 SB1 按到底，使 SB1 常开触点闭合， KM2 通电并自锁，电动机定子串接电阻接上反序电源，电动机进入反接制动状态。电动机转速迅速下降，当电动机转速接近 100r/min时， KS 常开触点复位， KM2 断电，电动机断电，反接制动结束。
  电动机可逆运行的反接制动控制线路
如图 2.31 所示，。当按下停止按钮 SB1 时， KM1 线圈断电， KM2 线圈随之通电，定子绕组得到反序的电源，电动机进入正向反接制动状态。由于 KS1 常闭触头已打开，所以此时 KM2 自锁触头无法锁住电源。当电动机转子惯性速度接近于零时， KS1 的正转常闭触头和常开触头复位， KM2 断电，正向反接制动结束。该线路的缺点是主电路没有限流电阻，冲击电流大。

图 2.32 为具有反接制动电阻的正反向反接制动控制线路，图中电阻 R 是反接制动电阻，同时也具有限制起动电流的作用，该线路工作原理如下：合上电源开关 QS ，按下正转起动按钮 SB2 ， KA3 通电并自锁，其常闭触头断开，互锁 KA4 线圈电路， KA3 常开触头闭合，使 KM1 线圈通电， KM1 的主触头闭合，电动机串入电阻接入正序电源开始降压起动，当电动机转速上升到一定值时， KS 的正转常开触头 KS-1 闭合， KA1 通电并自锁，接触器 KM3 线圈通电，于是电阻 R 被短接，电动机在全压下进入正常运行。需停车时，按下停止按钮SB1 ，则 KA3 、 KM1 、 KM3 三只线圈相继断电。由于此时电动机转子的惯性转速仍然很高， KS-1 仍闭合，KA1 仍通电， KM1 常闭触头复位后， KM2 线圈随之通电，其常开主触头闭合，电动机串接电阻接上反序电源进行反接制动。转子速度迅速下降，当其转速小于 100r/min 时， KS-1 复位， KA1 线圈断电，接触器 KM2释放，反接制动结束。