西门子LOGO!控制系统的设计与编程

学习单元一模块八西门子LOGO！控制系统的设计与编程西门子LOGO!基本概述学习单元二西门子LOGO!编程软件的使用学习单元三西门子LOGO!的应用案例西门子LOGO！是应用于自动化领域中的小型控制单元，具有可编程功能。根据前面电气控制系统的学习，本模块利用西门子LOGO！对电气控制进行综合学习，教学内容包括西门子LOGO!基本概述、编程软件的使用和应用案例。通过学习可以使学生对西门子LOGO!加深了解，掌握电气控制中控制方案的设计方法和编程方法，掌握西门子LOGO!的安装、接线原则，能够熟练使用LOGO!编程软件进行编程和电气仿真。模块八西门子LOGO！控制系统的设计与编程西门子LOGO!基本概述学习单元一引言西门子LOGO！是在自动化领域中使用广泛的电气单元，主要特点是外部接线简单，控制原理采用CPU核心技术，内嵌38种功能块，具有外部手动编程和上位机软件编程两种编程模式。内嵌功能模块集成了多种逻辑控制和数据运算功能，通过属性和参数的设置实现编程控制。西门子LOGO！的硬件结构一、LOGO！是一种具有可编程控制功能的智能型电子控制单元，因为具有体积小、重量轻、可靠性高、编程简单等特点而被广泛应用于电气控制图系统中。图8-1LOGO！的产品外形西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO！的输出点具有很强的带载能力，可直接用来带负载而不需要经过中间放大环节。LOGO！可适应不同电压等级的使用，其工作电源和输入信号电源为统一电源，极大地方便了用户接线。LOGO！除了本机外还可以实现多点的扩展（扩展模块），I/O点的配置包括数字量（DI、DO）和模拟量（AI、AO）。图8-1中LOGO！采用工作电源是AC/220V的供电方式，在实际应用中，也可以采用工作电源为DC/24V的供电方式。无论采用哪种形式，其工作电源和输入信号电源均为同一电源。西门子LOGO!基本概述学习单元一西门子LOGO！的主要功能二、LOGO！是利用软件编程后通过硬件对外控制的电子控制设备，它内部集成了38种功能块，可供使用者使用。LOGO！可通过面板上的功能键直接进行编程（适用于现场调试或没有编程软件的情况），也可以通过计算机专用软件进行编程（适合整体编程和在线仿真）。软件编程可在离线的情况下进行程序编辑，然后利用通信电缆将程序下载到控制器中，控制器每次只能存储一段用户程序。西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO！的编程语言分为逻辑功能图和梯形图两种编程方式，逻辑功能图编程图元不可多次使用，其逻辑关系只能进行直接连接，当程序比较复杂且连接线过多时，电气控制逻辑就显得比较烦琐。而梯形图编程图元可被多次使用，逻辑控制关系清晰，便于用户分析程序。LOGO！接收数字、模拟两种类型的输入信号，信号通常来自于现场检测或电气控制盘。输入信号导入LOGO！数据区后作为用户程序的数据源，通过执行用户程序完成各种逻辑运算和数值运算。运算后的结果可以借助输出点传向外部执行设备，实现自动控制。西门子LOGO!基本概述学习单元一西门子LOGO！的功能块三、LOGO！中的常量指的是输入/输出变量，其常用的变量包括数字量输入、数字量输出、数字量中间标志、低电位、高电位、模拟量输入、模拟量中间标志、模拟量输出，它们是编程中主要的外部接口变量。图8-1LOGO！的产品外形西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO！具有多种逻辑控制功能，基本功能块主要实现对变量的基本逻辑控制，也是LOGO！编程操作中应用最多的控制方法。图8-3LOGO！的基本功能块西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO！还设置了一些特殊功能块，如图8-4所示。它们的功能和作用更接近于数字电路，是实现较复杂控制或特殊功能控制的内部核心单元。图8-4（a）所示时间控制单元通过不同的时间预定格式完成不同要求的时间控制，图8-4（b）所示计数器块、模拟量块、数字控制块等实现一些特殊操作。西门子LOGO!基本概述学习单元一图8-4LOGO！的特殊功能块西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO！的基本逻辑运算如图8-5所示。图8-5（a）所示为“与”操作，“与”操作是逻辑控制中经常用到的一种逻辑运算，多个变量之间的“与”操作就是电气控制中元件的串联。图8-5（b）所示为“或”操作，“或”操作是逻辑控制中经常用到的一种逻辑运算，多个变量之间的“或”操作就是电气控制中元件的并联。图8-5（c）所示为“非”操作，“非”操作是将自身变量的状态取反。LOGO！中的基本逻辑操作1.西门子LOGO！的逻辑操作四、西门子LOGO!基本概述学习单元一图8-5LOGO！的基本逻辑运算西门子LOGO!基本概述学习单元一“通电延时”操作是指延时单元得电时其常开触头和常闭触头均在设定时间到达后开始翻转，而延时单元断电时，所有触头全部即刻恢复原始状态。“断电延时”操作是指延时单元得电时其常开触头和常闭触头即刻翻转，而延时单元断电时，所有触头经过延时后恢复原始状态。LOGO！中的延时操作2.西门子LOGO!基本概述学习单元一图8-6“通电延时”和“断电延时”的逻辑关系西门子LOGO!基本概述学习单元一“异或”是指两个输入变量状态不相同时，其输出状态为“1”；而两个输入变量状态相同时，其输出状态为“0”。LOGO！中的“异或”操作3.图8-7“异或”操作的真值表和逻辑关系西门子LOGO!基本概述学习单元一LOGO!内部时钟包括周定时器和年定时器。周定时器主要是设定星期一至星期日的接通时间和关断时间，周定时器为用户提供了3组开机表，其关系是并联。年定时器主要设定某个年度中月、日的区间范围可执行的接通时间和关断时间。LOGO！中的时钟操作4.西门子LOGO!基本概述学习单元一图8-8“周定时器”的属性定义图8-9“年定时器”的属性定义西门子LOGO!基本概述学习单元一西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二引言西门子LOGO！的编程采用逻辑功能图和梯形图两种结构，系统设置了许多功能模块，电气连接方便简捷，具有可编程功能。西门子LOGO！编程软件还设置了电气仿真，使电气控制功能通过仿真很容易得到验证。打开西门子“LOGO!SoftComfortV6.0”文件夹，运行“Setup.exe”文件，开始安装西门子LOGO！软件。系统弹出安装开始对话框，选择中文简体进行安装。西门子LOGO！编程软件的安装一、西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二图8-10确定LOGO！的安装路径图8-11LOGO！软件安装进行中西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二西门子LOGO！控制器的编程界面二、运行西门子LOGO！软件后建立一个新文件，打开西门子LOGO！控制器的编程界面，如图8-12所示。图8-12LOGO！控制器的编程界面西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二图8-13工具条图8-14快捷操作菜单西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二西门子LOGO！编程软件的编程方法三、西门子LOGO！编程软件中为用户提供了预先编辑好的功能块，用户在编程过程中可直接调用，各功能块的功能如图8-15所示。编程时先用鼠标选中功能块中相应的元件（常量、基本功能块、特殊功能块），然后放置在程序编辑区中，完成所需元件的布局后利用连线工具进行电气连接。线路的连接即是控制逻辑和原理的设计过程。当连接线路较多或有重复交叉时，可利用剪刀工具进行化简，化简后的线路以接插件的连接方式显示。西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二图8-15西门子LOGO！各功能块的功能西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二西门子LOGO！的典型应用四、西门子LOGO！完成程序编辑后，可通过软件的仿真进行调试，仿真界面如图8-16所示。通过操作仿真界面下面的输入信号，输出状态（通过程序处理）得到相应的控制结果。图8-16西门子LOGO！的仿真界面西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二西门子LOGO！可以在小型电气控制系统或智能楼宇中使用，如生产加工设备、小型自动化生产线、自动售货机、自动清洗机、工程机械、建筑照明控制、恒压供水控制、自动扶梯控制、风机或水泵互投互备控制、电动蝶阀控制等。西门子LOGO！的典型应用五、西门子LOGO！编程软件的使用学习单元二利用西门子LOGO!实现楼梯和走廊的照明控制，控制方式一般采用短时控制或分区控制，主要是为了避免常明灯的出现，主要内容包括楼梯间照明控制、走廊照明双向控制、走廊公共照明定时控制。功能描述1.楼梯和走廊照明控制的设计与编程四、西门子LOGO!的应用案例学习单元三（1）楼梯间照明控制。在楼梯入口处设有开关K1和楼梯照明D1，当开关K1闭合1次（动作在3s内完成），则楼梯照明D1亮，延时5s后D1自动关闭。若开关K1闭合时间超过3s，楼梯照明D1则长亮，开关K1断开时，楼梯照明D1延时5s后自动关闭。控制方案及要求2.西门子LOGO!的应用案例学习单元三（2）走廊照明双向控制。走廊内照明一般将开关设在走廊的两端，现有走廊照明D2和开关K2、K3，当从走廊一端进入时，操作此处开关（K2或K3）1次，则走廊照明D2长亮。之后无论从走廊的哪端下楼，操作该处开关（K3或K2）1次，均可以实现走廊照明D2灭。走廊照明D2经点亮后超过3min自动灭。西门子LOGO!的应用案例学习单元三（3）走廊公共照明定时控制。对走廊公共照明(D3、D4)采取内部时钟的定时控制，要求每天7：30启动走廊公共照明(D3或D4)，18：30关闭走廊公共照明(D3或D4)。在走廊公共照明运行期间实现每隔30min，走廊公共照明D3和D4自动轮换。西门子LOGO!的应用案例学习单元三图8-17楼梯和走廊照明控制LOGO！接线图电气线路连接3.西门子LOGO!的应用案例学习单元三输入/输出地址分配表4.西门子LOGO!的应用案例学习单元三LOGO！程序3.（1）楼梯间照明控制LOGO！程序如图8-18所示。图8-18楼梯间照明控制LOGO！程序西门子LOGO!的应用案例学习单元三楼梯间照明控制原理说明如下①K1闭合（时间小于3s），D1亮并延时5s后灭（忽略K1闭合时间）。②K1闭合（时间大于3s），D1亮，K1断开后，D1延时5s后灭。西门子LOGO!的应用案例学习单元三（2）走廊照明双向控制LOGO！程序如图8-19所示。图8-19走廊照明双向控制LOGO！程序西门子LOGO!的应用案例学习单元三走廊照明双向控制原理说明①K2闭合、K3断开，D2亮。②K3闭合、K2断开，D2亮。③K2断开、K3断开，D2灭。④K2闭合、K3闭合，D2灭。西门子LOGO!的应用案例学习单元三（3）走廊公共照明定时控制LOGO！程序如图8-20所示。图8-20走廊公共照明定时控制LOGO！程序西门子LOGO!的应用案例学习单元三走廊公共照明定时控制原理说明如下①设定每日7:30至18：30为走廊照明运行时间。②设定走廊公共照明灯组D3、D4每隔30min自动轮换。西门子LOGO!的应用案例学习单元三利用LOGO!实现区街照明控制，区街照明是指小区或公共街区的照明，也就是常说的路灯，可以利用内部时钟控制照明。由于每年不同季节的昼夜时间不同，所以不同时间段采用不同的控制方案，主要内容包括区街照明时钟控制、区街照明传感器控制。功能描述1.区街照明控制的设计与编程二、西门子LOGO!的应用案例学习单元三1）区街照明时钟控制(1)5月~9月。19：00开启区街照明D1、D2，4：00关闭区街照明D1、D2。(2)10月~第二年4月。18：00开启区街照明D1、D2，6：00关闭区街照明D1、D2。控制方案及要求2.西门子LOGO!的应用案例学习单元三区街照明在不同的时间段设有不同的启停，但由于在一年之内昼夜的变化有一定的区别，加上还会受到个别天气的影响，所以附加传感器来实现区街照明控制。利用照度传感器，当天色暗下来时，无论是否到达启动时间，照度传感器都会启动区街照明；当天色发亮时，无论是否到达关闭时间，照度传感器都会将区街照明关闭。2）区街照明传感器控制西门子LOGO!的应用案例学习单元三电气线路连接3.图8-21区街照明控制L