本节介绍几种常用的PLC控制电路，并与继电器接触器控制电路相对照，使读者在掌握了继电控制系统的基础上，全面地了解PLC的控制原理和应用技术。
电动机的启停控制
图5-50 PLC控制系统的组成PLC控制系统由硬件和软件两部分组成，如图5-50所示。硬件部分：将输入元件通过输入点与PLC连接，输出元件通过输出点与PLC连接，构成PLC控制系统的硬件部分。软件部分：用PLC指令将控制思想转变为PLC可以接受的程序。
启动控制：通常使用按钮来实现，将其动合触点接到PLC的输入点，PLC输入映像寄存器中的对应位与该触点形成映射关系，用数字量“1”和“0”反映触点的接通和闭合状态，如图5-51所示。电动机先连接接触器，接触器的主触点接到PLC的输出点，PLC中有一个输出映像寄存器与各输出点形成一一对应的映射关系。
图5-51 按钮与输入映像寄存器的映射通常的启动控制，只需将启动按钮接在PLC的输入点，电动机接到PLC的输出点即可实现。图5-53的梯形图，电路功能单一，不能自锁，只能实现简单的点动功能。与继电控制图5-52（b）实现的功能相同。图5-54梯形图，使用输出线圈的辅助触点（软触点）与按钮映射触点（软触点）并联，称为自锁。将简单的启动电路增加了自锁功能，这样手离开按钮后，电动机可以继续运行。与继电控制图5-52（c）实现的功能相同。图5-55梯形图，使用按钮的动断触点接到PLC的输入点，在梯形图中起到切断主干通道控制信号的作用，因此，按钮的动断触点串联在被控线圈的主通道上。图中增加了停止按钮，使其具备启动保持停止的功能。与继电控制图5-52（d）实现的功能相同。读者将两种控制装置对照比较，便可以了解PLC软硬件以及如何利用梯形图来实现控制的功能。
图5-52 电动机继电控制的启停电路（a）主电路；（b）点动控制；（c）带自锁的点动控制；（d）典型的启停控制
图5-55电路中包含了启动、保持和停止控制，是最典型的启保停控制电路，读图时将三个梯形图对应分析。在实际电路中还需加上一些保护措施，如互锁保护、过载保护等，梯形图相对复杂些。梯形图实现的电动机启停控制与继电器接触器控制系统功能相同，梯形图表达得更简练、直观。
图5-53 最简单电动机启动程序图5-54 带自锁触点启动程序电动机正反转控制
图5-55 带停止按钮的电动机启动程序前面已经介绍了利用继电控制系统实现电动机的正反转控制。要实现三相电动机正反转，只需将接入电动机的三相中任意交换其中两相，如图5-56所示。梯形图在启保停电路的基础上，为了防止电动机正反转同时接通而烧毁电动机线圈，加入互锁保护，从而构成了简单的正反转控制程序，如图5-57所示。在实际电路中，通常使用按钮、行程开关和传感器等发出的控制信号作为正反转切换的输入信号。
图5-56 正/反转控制电路图5-57 输入/输出配置及外部接线图实现电动机正反向启动控制。按下SB1，电动机正向启动（保持运行状态）；按下SB2，电动机反向运行，按下SB3，电动机停止。
（1）要实现正反转，需要使用两个接触器KM1、KM2。对应PLC输入点可选Q0.1、Q0.2。
（2）因为正反转电路中，若同时接通会造成短路，因此每次只能接通其一。一种方法可以使用带互锁的按钮，另一种方法可以将接触器的动断辅助触点接到对方电路中。本例中采用双重互锁，为保持某一方向的运行状态，应使用自锁触点。
（3）不可能让电动机无休止地运行下去，因此将停止按钮的动断触点串联在对应的电路中。
根据输入输出点数分配I/O地址，见表5-8。
表5-8I/O地址分配表
根据PLC上对应的I/O点进行连线，按S7-的说明书将电源线接好，示意图如图5-57所示。由于PLC的输出往往是强电，所以操作时一定要遵守安全操作规程，检验没问题的情况下才可以通电调试。
进入Step7MicroWin32开发环境设计梯形图程序，如图5-58所示。其动作原理的分析与继电器控制相同。
图5-58 电动机正反转控制梯形图Y-△减压启动
星形三角形减压启动能大大减少启动电流，减少电流冲击和延长电动机使用寿命，在轻载或空载的启动电路中得到广泛应用。图5-59为Y-△减压启动控制电路图。前面已讲过Y-△启动控制电路图，虽然作用雷同，但实现的线路有所不同，读者可比较分析。
图5-59星形三角形减压启动控制系统。控制过程：按下SB2电动机星形启动，延时3s切换至三角形运行状态，按下SB1，系统停止运行。
图5-59 Y-△减压启动控制电路继电控制系统的控制过程如下。
（1）电动机星形连接时，三相绕组线圈的一端连在一起，三角形连接时，三相绕组线圈的头尾分别相连。要实现这两种状态的切换，需用3个接触器KM1、KM2、KM3，连接方式如图5-59所示。
（2）KM1、KM3通电，KM2断开时，电动机星形连接。
（3）KM1、KM2通电，KM3断开时，电动机为三角形连接。
为防止切换到三角形连接时KM3不能及时断开而产生短路，在KM2和KM3之间建立互锁保护。
SB1为停止按钮，串联在能够切断整个控制电路的地方。
依据上述电路的工作过程，根据所需元件，设置I/O地址，其分配I/O地址见表5-9。将其继电控制系统转化为PLC编程控制系统。读者可根据其设计的思路来分析，依据分析继电控制原理的方式设计PLC的梯形图。
表5-9Y-△减压启动I/O地址根据传统继电控制电路图，将其转化成PLC的梯形图，如图5-60所示。读者首先要明确Y-△减压启动I/O地址以及所用软继电器的作用，PLC的书写规则。识图时采用顺藤摸瓜的方法，沿着继电器控制电路的每一支路上的输入输出元件，在PLC控制程序梯形图中用对应的指令取代，再对其位置依据符合PLC书写规则分析即可。Y-△减压启动梯形图中用定时器代替了继电控制中的时间继电器。
图5-60 Y-△减压启动梯形图为了帮助读者更好地理解梯形图程序的执行过程，图5-60中梯形图程序执行过程分析如下：
按下SB2触点I0.2闭合→线圈Q0.1得电并自锁；定时器T37启动→线圈Q0.1动合触点闭合，线圈Q0.3得电→星形运行；同时Q0.3的动断触点断开，实现了互锁。
在按下SB2的同时→定时器T37定时3s→时间到，则T37动断触点断开，线圈Q0.3失电；T37动合触点接通，线圈Q0.2得电并自锁→三角形运行。Q0.2的动断触点断开，实现了互锁。Q0.2动断触点断开，定时器复位。
按下SB1停止按钮→整个系统停止运行。
操作人员可根据PLC上对应的I/O点进行硬件连线，按S7-的说明书将电源线接好。由于PLC的输出往往是强电，所以操作时一定要遵守安全操作规程，检验合格后才可以加电调试。
多点启动控制电路
在很多设备装置中，为了操作方便，常要求能在多个地点进行控制操作；在某些机械设备上，为保证操作者的安全，需要满足多个条件设备才能开始工作。这样的控制要求可以通过在电路中串联或并联电器的动断触点（常闭触点）或动合触点（常开触点）来实现，如图5-61、图5-62所示。
图5-61 多地点控制电路图5-62 条件控制电路多地点控制电路，可以使用设置在不同位置的启动按钮启动设备，如图5-61所示，启动按钮SB2～SB4分别设置在A地、B地和C地，按下任何一个启动按钮，KM线圈自锁，保持设备的运行状态。3个停止按钮为SB1、SB5、SB5，保证在方便的位置启动和停止设备。如按表5-10设置I/O地址，则转化成PLC梯形图控制程序如图5-63所示。
表5-10多地点控制电路I/O地址分配表图5-63 多点控制梯形图程序多条件控制电路中，要启动设备，处在A地、B地和C地3个不同地点的操作者必须同时按下启动按钮SB4、SB5、SB6，要停止设备也需要3个操作者同时按下停止按钮SB1、SB2、SB3才能完成。因大型设备往往有很多工作位置，而单个操作者无法看清所有的位置，为了防止出现安全意外，根据设备的工作条件和安装情况，需要布置多个条件点。按表5-11设置I/O地址，将图5-62转化成PLC控制程序，如图5-64所示。
表5-11条件控制电路I/O地址分配表图5-64 多条件控制梯形图程序自动门控制电路
自动门控制系统是利用PLC启保停电路的编程实现控制门的开关自动控制。自动门控制系统的顺序功能图和梯形图如图5-65、5-66所示。
控制要求及控制步骤分析如下。
（1）当人靠近自动门时，感应器X0为ON，Y0驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为减速开门。碰到开门极限开关X2时，电动机停转，开始延时。若在0.5s内感应器检测无人，Y2启动电动机高速关门。碰到开门减速开关X4时，改为减速门，碰到开门极限开关X5时，电动机停转。在关门期间，若感应器检测到有人，停止关门，T1延时0.5s后自动转换为高速开门。
图5-65 自动门控制系统顺序功能图在图5-65中，步[1]之前有一个选择序列的合并，当M0为活动步，并且转换条件X0满足，或M6为活动步，且转换条件T1满足时，步M1都应变为活动步，即控制M1的启动、保持、停止电路的启动条件应为M0和X0动合触点串联电路与M6和T1的动合触点串联电路进行并联（见图5-66的第二梯级）。
在图5-65中，M4之后有一个选择序列的分支，当它的后续步M5、M6变为活动步时，它应变为不活动步。所以，需要将M5和M6的动断触点与M4的线圈串联。同样，M5之后也有一个选择序列的分支，当它的后续步M0、M6变为活动步时，它应变为不活动步。因此需要将M0、M6的动合触点串联电路与M5的线圈串联。
图5-66 自动门控制梯形图初始启动过程：PLC开始运行后，M自动接通1个扫描周期，M0得电，M0（2）闭合，M0（1）闭合、自锁。
先分析步[1]～步[4]的工作过程（见图5-64）：
当人靠近自动门感应器时，输入继电器X0得电，X0闭合，M1得电（M1已闭合），步M1进入活动步。……步4后进行选择分支。
（2）无靠近自动门时，高速关门只减速关门位置，X4得电，X4闭合。步M5后进行选择分支。
图5-67潜污泵控制电路图5-68潜污泵控制电路识图时两图对照分析，读者可自行识图。
PLC电气控制工程图举例
图5-67、5-68为两台潜污泵启动、运行和停止手动和自动控制的电气工程图。主电路为图5-67，与前述基本相同，图中还标出了水位控制点及高低水位报警线，液位传检测采用了超声波传感器。图纸列出了设备清单。而图5-68采用了PLC控制潜污泵的启动、停止及高低水位的报警。
根据工艺要求：在手动控制中，通过操作泵1、泵2各自的控制按钮实现泵的启动、运行和停止。
在自动控制中：
（1）当水位低于—8.76m时，两台泵处于停止状态。
（2）当水位上升到高水位—7.1m时，两台泵同时运行。
（3）当水位在低水位与高水位之间时，开启一台泵运行。
（4）当水位低于—8.76m和高于高水位—7.1m时，分别给出高低水位的报警信号。
图5-68将控制电路分成了若干个环节，PLC的输入、输出继电器的地址分配，从PLC模块的接线图可以看出，梯形图是根据上述要求绘制的。识读时重点在于掌握如何在理解原理图的基础上阅读工程图。图中增加了一些辅助环节，如手自动转换开关、信号显示等以及交直流电源。识图者依照先主后辅的原则，先分析主要功能再分析辅助环节。
图中通过超声波传感器发出电信号，传送给PLC，PLC则根据电信号相对应的液位高度，发出指令控制泵的运行状态。图5-68是完整的施工图，PLC模块的输入输出接线及与外部的连接方式表达得很清楚，读者可根据原理图及接线方式对照分析。