PLC 基础课 第 8 讲｜一个完整小项目：水泵控制柜，从电气原理图到 PLC 梯形图

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这节课我们不讲概念，只讲实战。通过一个典型的小项目 “单泵/双泵水泵控制柜”，带你完整走一遍： 电气原理图 → IO分配 → PLC逻辑 → 顺控 → 操作模式 → 安全保护 → 梯形图实现 这是任何工程师都必须能独立搞定的项目。

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一、项目背景与需求

1. 控制对象

• 一台或两台水泵（电机 0.75～7.5kW）
• 控制方式：就地按钮 + PLC 自动模式
• 控制柜包含：接触器、热继、电源、端子排、指示灯、PLC、小继电器

2. 功能需求

• 自动启停：根据液位高/低水位开关
• 手动模式：直接按钮启停（安全互锁）
• 自动模式：PLC 自动控制、延时、互锁、故障切换
• 报警功能：低液位报警、高液位报警、电机过载
• 双泵系统：轮换运行（可选）

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二、电气原理图（简要）

不画复杂线路，这里抽象为“逻辑图层面”的电气结构。

1. 输入信号（DI）

名称	符号	类型
启动按钮	START	常开
停止按钮	STOP	常闭
低水位开关	LW	常开（够水→ON）
高水位开关	HW	常开（满水→ON）
热继过载触点	OL	常闭（过载断开）

2. 输出信号（DO）

名称	符号	类型
水泵接触器线圈	KM	DO
运行指示灯	L_RUN	DO
故障指示灯	L_ERR	DO

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三、I/O 分配表（PLC 地址示例）

信号	PLC 地址	类型
START 启动按钮	X0	输入
STOP 停止按钮	X1	输入
低水位 LW	X2	输入
高水位 HW	X3	输入
热继 OL	X4	输入
接触器 KM	Y0	输出
L_RUN	Y1	输出
L_ERR	Y2	输出

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四、控制逻辑设计（最核心）

我们将整个控制分成四部分：

• （1）模式选择：手动 / 自动
• （2）手动模式逻辑
• （3）自动模式逻辑
• （4）报警与互锁

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五、模式选择

变量设计：

• MODE = 0 → 手动模式
• MODE = 1 → 自动模式

模式切换原则：

• 自动→手动：立即停止泵（避免误动作）
• 手动→自动：需确认低水位 OK

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六、手动模式逻辑

基本逻辑：

• 按 START → 泵运行
• 按 STOP 或过载 OL → 泵停止
• 低水位、高水位不参与控制（但报警仍有效）

// 手动模式控制泵
IF MODE = 0 THEN
    IF START AND NOT STOP AND OL = 1 THEN
        RUN_CMD := 1;
    ELSE
        RUN_CMD := 0;
    END_IF;
END_IF;

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七、自动模式逻辑（核心）

自动模式规则：

• 低水位 LW=1（有水）→ 允许启动
• 高水位 HW=1（满水）→ 停泵
• 过载 OL=0 → 停泵且报警
• 启动时可加入延时

自动模式伪代码：

// 自动模式
IF MODE = 1 THEN
    IF OL = 0 THEN       // 热继动作
        RUN_CMD := 0;
    ELSE
        // 有水 且 未满水
        IF LW = 1 AND HW = 0 THEN
            RUN_CMD := 1;
        ELSE
            RUN_CMD := 0;
        END_IF;
    END_IF;
END_IF;

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八、报警与互锁逻辑

报警条件：

• OL = 0 → 过载
• LW = 0 → 水位不足
• HW = 1 → 高水位报警

报警锁存：

A_Overload = NOT OL;
A_LowLevel = NOT LW;
A_HighLevel = HW;

A_Latch_OL = A_Overload LATCHED;
A_Latch_LL = A_LowLevel LATCHED;
A_Latch_HL = A_HighLevel LATCHED;

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九、接触器输出与指示灯

输出 = RUN_CMD 与报警互锁后的结果：

KM := RUN_CMD AND NOT (A_Overload OR A_HighLevel);
L_RUN := KM;
L_ERR := A_Overload OR A_LowLevel OR A_HighLevel;

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十、完整梯形图结构（伪梯形图）

以下为通用结构，适用于三菱、台达、西门子 S7-200/1200 逻辑。

1. 停止按钮常闭 + 安全互锁

|----[/] STOP ----[/] OL ----(System_OK)---|

2. 手动模式运行逻辑

|--[MODE=MAN]--[ START ]--[/] STOP --[/] OL --(RUN_CMD)---|

3. 自动模式运行逻辑

|--[MODE=AUTO]--[ LW ]--[/] HW --[/] A_Overload --(RUN_CMD)---|

4. 输出互锁

|--[ RUN_CMD ]--[/] A_Overload --[/] A_HighLevel --(KM)---|

5. 报警锁存（示例：过载）

|--[A_Overload]-----------------(SET A_Latch_OL)--|
|--[A_Latch_OL]--[/] Reset_OL---(SET A_Latch_OL)--|

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十一、双泵轮换（可选扩展）

常见需求：两台泵轮换运行，提高寿命。

• 按运行次数轮换
• 按时间轮换
• 故障自动切换

基本结构：

IF Pump1_Fault THEN Run Pump2;
ELSE
    IF Run_Counter1 > Run_Counter2 THEN Run Pump2;
    ELSE Run Pump1;
END_IF;

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十二、HMI 显示建议

• 模式切换（手动/自动）
• 运行状态 KM
• 报警状态（文字提示）
• 液位状态（水箱模拟图）
• 运行时间/次数统计
• 参数（延时启动、轮换周期）

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十三、总结

通过本讲你学会了一个完整 PLC 小项目的全流程：

1. 读懂电气原理图与信号定义
2. 编写 IO 分配表
3. 设计模式、互锁、报警等逻辑
4. 将逻辑转成梯形图
5. 扩展功能（双泵轮换）

你现在已经具备独立完成“水泵控制柜”等基础项目的能力。

下一讲预告： PLC 基础课 第 9 讲｜配方与参数：如何设计一套可维护的参数结构（D 区/DB）

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