[西门子] 西门子S7-1200 PLC梯形图编程实例分析

西门子 S7 - 1200 PLC 在工业自动化领域有着广泛的应用，而梯形图编程作为其重要的编程方式之一，以直观易懂的特点深受工程师们的喜爱。通过实际案例的分析，可以更好地理解梯形图编程在解决实际工业控制问题中的应用。

物料混合控制系统案例

（一）系统概述

在化工生产中，常常需要对多种物料进行精确混合。假设有一个简单的物料混合系统，有三种物料 A、B、C，分别由三个电磁阀控制其进料，对应的 PLC 输入输出点分别为：物料 A 进料电磁阀（Q0.0）由启动按钮（I0.0）和物料 A 低液位传感器（I0.1）控制；物料 B 进料电磁阀（Q0.1）由物料 A 高液位传感器（I0.2）和物料 B 低液位传感器（I0.3）控制；物料 C 进料电磁阀（Q0.2）由物料 B 高液位传感器（I0.4）和物料 C 低液位传感器（I0.5）控制。同时，混合完成后由出料泵（Q0.3）将混合物料输出，出料泵由混合罐高液位传感器（I0.6）和出料按钮（I0.7）控制。

（二）梯形图编程实现

1. 对于物料 A 进料电磁阀（Q0.0），在梯形图中，将启动按钮（I0.0）的常开触点与物料 A 低液位传感器（I0.1）的常开触点串联，再连接到 Q0.0 线圈。这样，当按下启动按钮且物料 A 液位低时，Q0.0 得电，物料 A 开始进料。
2. 物料 B 进料电磁阀（Q0.1）的控制，将物料 A 高液位传感器（I0.2）的常开触点与物料 B 低液位传感器（I0.3）的常开触点串联后连接到 Q0.1 线圈。当物料 A 液位达到高液位时，触发物料 B 进料，且物料 B 液位低时持续进料。
3. 物料 C 进料电磁阀（Q0.2）的控制逻辑类似，由物料 B 高液位传感器（I0.4）和物料 C 低液位传感器（I0.5）的常开触点串联控制。
4. 出料泵（Q0.3）的控制，将混合罐高液位传感器（I0.6）的常开触点与出料按钮（I0.7）的常开触点串联后连接到 Q0.3 线圈。当混合罐液位达到高液位且按下出料按钮时，出料泵启动出料。

交通信号灯控制系统案例

（一）系统需求

在一个十字路口，有南北向和东西向两组交通信号灯。南北向绿灯（Q0.4）亮 30 秒，然后黄灯（Q0.5）亮 3 秒，接着红灯（Q0.6）亮 30 秒；东西向绿灯（Q0.7）亮 30 秒，然后黄灯（Q1.0）亮 3 秒，接着红灯（Q1.1）亮 30 秒。整个过程循环进行，系统由一个启动开关（I1.2）控制。

（二）梯形图编程步骤

1. 首先使用定时器来实现时间控制。对于南北向绿灯（Q0.4），在启动开关（I1.2）按下后，使用一个接通延时定时器（T1），预设值为 300（以 0.1 秒为单位）。将启动开关（I1.2）的常开触点与定时器（T1）的常闭触点串联后连接到 Q0.4 线圈，同时定时器（T1）开始计时。当定时器（T1）计时到 30 秒时，其常闭触点断开，Q0.4 失电，绿灯熄灭。
2. 南北向黄灯（Q0.5），当定时器（T1）计时到 30 秒时，其常开触点闭合，启动另一个接通延时定时器（T2），预设值为 30。将定时器（T1）的常开触点与定时器（T2）的常闭触点串联后连接到 Q0.5 线圈。当定时器（T2）计时到 3 秒时，Q0.5 失电，黄灯熄灭。
3. 南北向红灯（Q0.6），当定时器（T2）计时到 3 秒时，其常开触点闭合，启动接通延时定时器（T3），预设值为 300。将定时器（T2）的常开触点与定时器（T3）的常闭触点串联后连接到 Q0.6 线圈。当定时器（T3）计时到 30 秒时，Q0.6 失电。
4. 东西向信号灯的控制逻辑与南北向类似，只是定时器编号不同，通过合理设置定时器的启动条件和时间值，实现整个交通信号灯的循环控制。

多层电梯控制系统案例

（一）系统功能

以一个四层电梯为例，电梯内有楼层选择按钮（I1.3 - I1.6 分别对应 1 - 4 层），电梯外每层有上行按钮（I2.0 - I2.2 分别对应 1 - 3 层）和下行按钮（I2.3 - I2.5 分别对应 2 - 4 层）。电梯有上行接触器（Q1.2）、下行接触器（Q1.3）和楼层显示指示灯（Q1.4 - Q1.7 分别对应 1 - 4 层）。同时，电梯有轿厢内平层传感器（I2.6 - I2.9 分别对应 1 - 4 层）。

（二）梯形图编程要点

1. 楼层选择功能，以选择三层为例，当电梯内按下三层按钮（I1.5）时，启动一个中间继电器（M0.0），将其常开触点与轿厢当前位置比较逻辑相结合。如果当前在一层或二层，且没有更高优先级的呼叫，启动上行接触器（Q1.2），直到轿厢到达三层平层传感器（I2.8）动作。
2. 电梯外呼叫功能，以一层上行呼叫（I2.0）为例，按下呼叫按钮后，启动一个中间继电器（M0.1），当电梯在一层且没有内部呼叫或其他更高优先级呼叫时，启动上行接触器（Q1.2）。
3. 楼层显示功能，根据轿厢平层传感器的状态来驱动楼层显示指示灯。例如，当轿厢到达二层平层传感器（I2.7）动作时，驱动二层楼层显示指示灯（Q1.5）亮。同时，在电梯运行过程中，根据上行或下行接触器的状态，实现楼层显示的正确更新。


通过以上物料混合控制系统、交通信号灯控制系统和多层电梯控制系统的实际案例，可以看出西门子 S7 - 1200 PLC 梯形图编程在不同工业场景中的强大功能。在实际编程过程中，需要对控制对象的工艺流程和逻辑关系有清晰的理解，合理利用 PLC 的输入输出点、定时器、计数器和中间继电器等元素，编写出准确、高效的梯形图程序，以满足工业自动化生产的需求，提高生产效率和质量，保障系统的稳定运行。同时，不断积累实际编程经验，能够更好地应对各种复杂的工业控制问题。