七可編程序控制器程序設(shè)計(jì)方法PPT課件

1 第七章可編程序控制器程序設(shè)計(jì)方法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 在一些典型電路的基礎(chǔ)上 根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求 不斷地修改和完善梯形圖 有時需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖 增加很多輔助觸點(diǎn)和中間編程元件 最后才能得到一個較為滿意的結(jié)果 特點(diǎn) 試探性和隨意性很強(qiáng) 結(jié)果不唯一 順序控制設(shè)計(jì)法 根據(jù)順序控制特點(diǎn)完成程序設(shè)計(jì) 適合于控制功能和生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜的對象 特點(diǎn) 編程效率高 設(shè)計(jì)思路清晰 易于掌握 調(diào)試 修改 維護(hù)方便 設(shè)計(jì)周期短 實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合二者優(yōu)點(diǎn) 合理運(yùn)用 梯形圖的編程方法 2 3 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 通常是直接建立輸入 輸出關(guān)系 設(shè)計(jì)步驟 1 根據(jù)被控設(shè)備的工作原理和生產(chǎn)工藝 配置輸入 輸出的元件編號 2 制定輸入 輸出的控制邏輯關(guān)系 理清輸出負(fù)載的起動條件 停止條件的邏輯組合 利用起保停電路或R S指令編寫梯形圖 3 分析輸出負(fù)載的相互關(guān)系 添加必要的互鎖 聯(lián)鎖電路 4 檢查梯形圖是否符合編程規(guī)則要求 是否存在多線圈輸出等問題 5 離線調(diào)試 利用PLC開發(fā)系統(tǒng)提供的編程環(huán)境 根據(jù)被控設(shè)備的生產(chǎn)工藝運(yùn)行程序 檢查是否滿足要求并做修改 6 在線調(diào)試 控制系統(tǒng)與被控設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試 優(yōu)化控制參數(shù) 如對定時時間 負(fù)載移動距離 過程控制參數(shù)等作出調(diào)整 4 例7 1使用一個開關(guān)控制某一點(diǎn)火裝置 燃燒氣體為氫氣和氧氣的混合氣體 請編寫梯形圖程序 設(shè)計(jì)分析 根據(jù)工作原理和工藝要求 輸入信號為一外部開關(guān) 帶自鎖功能 輸出為氫氣和氧氣 由于氫氧混合氣體儲存非常危險 所以采用兩個電磁閥分別控制氫氣和氧氣氣路 為避免氫氣回流引起爆炸 燃燒工藝要求點(diǎn)燃時先開氫氣閥門后開氧氣閥門 時間間隔在500ms左右 熄滅時先關(guān)氧氣閥門后關(guān)氫氣閥門 資源分配 輸入 I0 0輸出 Q0 0 Q0 1 5 例7 2 送料小車自動控制系統(tǒng) I0 4處裝料 停10s后右行 遇I0 3停止卸料 15秒后左行至I0 4處裝料 如此反復(fù) 資源分配 I0 0 右行起動Q0 0 右行I0 1 左行起動Q0 1 左行I0 2 停止Q0 2 裝料Q0 3 卸料 6 例7 3 設(shè)計(jì)兩次卸料小車自動控制系統(tǒng) I0 4處裝料 停10s后右行 在I0 5 I0 3處輪流卸料 15秒后左行至I0 4處裝料 如此反復(fù) 調(diào)試過程中會遇到的問題 左行到達(dá)I0 5處不能將M10 0置位導(dǎo)致下次右行到達(dá)X5處不能停止 往返經(jīng)過I0 5處注意不能出現(xiàn)卸料動作 7 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC的外部接線圖和梯形圖時應(yīng)注意 應(yīng)遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定 設(shè)置必要的中間環(huán)節(jié) 盡量減少可編程控制器的輸入信號和輸出信號 軟件聯(lián)鎖和硬件聯(lián)鎖都很重要 梯形圖優(yōu)化 注意外部負(fù)載的額定電壓經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是試圖用輸入信號I直接控制輸出信號Q 如果無法直接控制 或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)記憶 聯(lián)鎖 互鎖等功能 只好被動地增加一些輔助元件和輔助觸點(diǎn) 不具有通用性 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法存在的問題 缺少通用的易掌握的設(shè)計(jì)方法 試探性和隨意性強(qiáng) 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng) 分析困難 修改繁瑣 使用過程中維修困難 8 順序控制 按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序 在各個輸入信號作用下 根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序 在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動地有序地進(jìn)行操作 設(shè)計(jì)思想 將系統(tǒng)的工作周期劃分為若干個順序相連的步 并用編程元件 輔助繼電器和狀態(tài)繼電器 代表各步 在任何一步內(nèi) 各輸出量的通斷狀態(tài)不變 相鄰兩步輸出量總的通斷狀態(tài)不同 用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件 按一定順序通或斷 進(jìn)而控制各輸出繼電器 轉(zhuǎn)換條件 使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號 順序控制設(shè)計(jì)法 步進(jìn)順控設(shè)計(jì)法 9 設(shè)計(jì)方法 順序功能圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 功能表圖 順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過程 功能和特性的一種圖形 特點(diǎn) 是可編程控制器位居首位的編程語言 是通用的技術(shù)語言 由步 有向連線 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換條件和動作 命令 組成 順序控制設(shè)計(jì)法的實(shí)質(zhì)就是利用代表了各種輸入信號 包括輸入繼電器 的轉(zhuǎn)換條件去控制代表各步的編程元件 再由代表各步的編程元件去控制輸出繼電器 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中需要考慮的互鎖 聯(lián)鎖 自保持 自鎖 等功能在順序控制設(shè)計(jì)法中都是自然而然就實(shí)現(xiàn)了 在軟件設(shè)計(jì)方面提高了可靠性 10 初始步 與初始狀態(tài)相對應(yīng)的步 如M0 0 一般是等待起動的相對靜止?fàn)顟B(tài) 用雙線方框表示 一個系統(tǒng)至少應(yīng)該有一個初始步 動作 命令 系統(tǒng)在某一步被控對象應(yīng)完成的 動作 對于施控系統(tǒng)也可稱為 命令 并用與相應(yīng)步相連的矩形框中的文字或符號表示 動作可有多個 但沒順序之分 畫法可由右圖所示 要表明是存儲型還是非存儲型 活動步 系統(tǒng)所處的當(dāng)前步 相應(yīng)的動作被執(zhí)行 處于不活動狀態(tài)時 相應(yīng)的非存儲型動作被停止執(zhí)行 存儲型動作則視前面的執(zhí)行情況 已被置位指令置位的動作不會改變狀態(tài) 1 步 一個工作周期中若干個順序相連的階段 用編程元件M S或數(shù)字表示 如右圖中的M0 0 M0 3 11 2 有向連線 活動步隨時間推移和轉(zhuǎn)換條件的出現(xiàn)進(jìn)展的路線和方向 各步按先后次序用有向連線連接 從上到下 從左至右的有向連線箭頭可省略轉(zhuǎn)換 實(shí)現(xiàn)活動步的進(jìn)展 與控制過程的發(fā)展相對應(yīng) 用與有向連線垂直的短劃線表示 轉(zhuǎn)換條件 與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯組合 可以用文字語言 布爾代數(shù)表達(dá)式 圖形符號組成 雙平行線 用來表明順序功能圖中有兩個或兩個以上步當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時同時進(jìn)入活動狀態(tài)或由活動狀態(tài)同時變?yōu)椴换顒訝顟B(tài)的情況 12 3 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 單序列 由一系列相繼激活的步組成 每一步后僅有一個轉(zhuǎn)換 每個轉(zhuǎn)換后僅有一步 選擇序列 選擇序列的開始稱為分支 轉(zhuǎn)換符號只能標(biāo)在水平連線之下 只允許同時選擇一個序列 選擇序列的結(jié)束稱為合并 轉(zhuǎn)換符號只允許標(biāo)在水平連線之上 并行序列 并行序列的開始稱為分支 水平連線用雙線表示 轉(zhuǎn)換符號只能標(biāo)在水平連線之上 只能有一個轉(zhuǎn)換符號 轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活 并行序列的結(jié)束稱為合并 水平連線用雙線表示 轉(zhuǎn)換符號只允許標(biāo)在水平連線之下 子步 類似于子程序 便于全局的描述 13 4 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件 該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步 相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作 使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬?使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬?對于單序列 選擇序列 并行序列 轉(zhuǎn)換的前級步 后續(xù)步有所不同 應(yīng)予以注意 14 5 注意事項(xiàng) 兩個步絕對不能直接相連 必須用一個轉(zhuǎn)換將它們隔開 兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連 必須用一個步將它們隔開 順序功能圖中的初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動的初始狀態(tài) 應(yīng)利用一個適當(dāng)?shù)男盘枌⒊跏疾街脼榛顒硬?習(xí)慣上采用初始化脈沖和手動到自動的切換信號作為轉(zhuǎn)換條件 初始步必不可少 通常該步只做初始化工作 沒有輸出 故可作為系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài) 自動控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過程 因此在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán) 便于實(shí)現(xiàn)多種工作方式 單步 單循環(huán) 周期循環(huán) 在單序列中 只有當(dāng)某一步的前級步是活動步時 該步才有可能變成活動步 15 舉例 某剪板機(jī)示意如右圖所示 開始時壓鉗和剪刀在上限位置 限位開關(guān)I0 0和I0 1為ON 按下起動按鈕I1 0 工藝流程如下 首先板料右行 Q0 0為ON 至限位開關(guān)I0 3動作 壓鉗下行 Q0 1為ON并保持 壓緊板料后 壓力繼電器I0 4為ON 壓鉗保持壓緊 剪刀開始下行 Q0 2為ON 剪斷板料后 I0 2變?yōu)镺N 壓鉗和剪刀同時上行 Q0 3和Q0 4為ON Q0 1和Q0 2為OFF 它們分別碰到限位開關(guān)I0 0和I0 1后 分別停止工作并開始下一周期工作 剪完10塊料后停止工作加工工作 停在初始狀態(tài) 16 主要介紹以下幾種編程方法 使用起保停電路的編程方式 使用順控繼電器指令的編程方式 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式 仿順控繼電器指令的編程方式常見系統(tǒng)梯形圖的典型結(jié)構(gòu) 要注意手動 自動切換時對初始步的處理 公用程序可前后都有 順序控制梯形圖的編程技術(shù) 根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法 稱為順序控制梯形圖的編程方式 17 特點(diǎn) 起保停電路僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令 任何一種可編程序控制器的指令系統(tǒng)都有這一類指令 因此這是一種通用的編程方式 可以用于任意型號的可編程序控制器 1 單序列的編程方式 一 使用起保停電路的編程方式 18 2 選擇序列的編程方式 選擇序列的分支 如某一步的后面有N條分支組成的選擇序列 則該步的結(jié)束條件為 將N個后續(xù)步對應(yīng)的輔助繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián) 19 選擇序列的合并 如某步之前有N個轉(zhuǎn)換 即分支合并 則代表該步的輔助繼電器的起動電路由N條分支并聯(lián)而成 各支路由前級步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)而成 20 3 并行序列的編程方式 并行序列的分支 如當(dāng)前活動步 且轉(zhuǎn)換條件滿足 則各分支的起動電路由組成 當(dāng)前步變?yōu)椴换顒硬?即停止 由分支中任一步的常閉觸點(diǎn)完成 21 并行序列的合并 各并行分支的結(jié)束步與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)作為合并步的起動電路 停止電路由后續(xù)步的常閉觸點(diǎn)完成 22 4 小閉環(huán)問題 僅有兩步的閉環(huán)的處理 通過增加一步解決 不完成任何實(shí)際動作 只起延時作用 23 5 雙線圈輸出問題處理方法 某一輸出 Q 僅在一步中接通 可將其線圈與該步輔助繼電器線圈并聯(lián) 若輸出在多步中接通 可將各步輔助繼電器并聯(lián)后驅(qū)動該輸出線圈 24 例 25 1 基本概念 指令介紹 LSCR 將S bit的值裝載到堆棧和順控繼電器 SCR 中 格式 LSCRS bitSCRT SCR傳輸指令將程序控制權(quán)從一個激活的SCR段傳遞到另一個SCR段 格式 SCRTS bitSCRE SCR結(jié)束指令則標(biāo)志著SCR段的結(jié)束 格式 SCRECSCRE SCR條件結(jié)束指令 可以使程序退出一個激活的程序段而不執(zhí)行CSCRE與SCRE之間的指令 CSCRE指令不影響任何S位 也不影響S堆棧 編程元件 S 二 使用順控繼電器指令的編程方式 26 順控繼電器指令特點(diǎn) SCR堆棧的結(jié)果值決定是否執(zhí)行SCR程序段 SCR堆棧的值會被復(fù)制到邏輯堆棧中 因此可以直接將輸出線圈連接到左側(cè)的能流線上而不經(jīng)過中間觸點(diǎn) 順控區(qū) LSCR指令標(biāo)志著SCR段的開始 SCRE指令則標(biāo)志著SCR段的結(jié)束 不能把同一個S位用于不同程序中 例如 如果在主程序中用了S0 1 在子程序中就不能再使用它 在SCR段之間不能使用JMP和LBL指令 就是說不允許跳入 跳出 可以在SCR段附近使用跳轉(zhuǎn)和標(biāo)號指令或者在段內(nèi)跳轉(zhuǎn) 27 在SCR段中不能使用END指令 在LSCR指令與SCRE指令之間的所有邏輯操作的執(zhí)行取決于S堆棧的值 而在SCRE指令和下一條LSCR指令之間的邏輯操作則不依賴于S堆棧的值 執(zhí)行SCRT指令可以使當(dāng)前激活的程序段的S位復(fù)位 同時使下一個將要執(zhí)行的程序段的S位置位 在SCRT指令指行時 復(fù)位當(dāng)前激活的程序段的S位并不會影響S堆棧 SCR段會一直保持能流直到退出 28 2 單序列的編程方式 29 3 選擇序列的編程方式 選擇序列的分支 如某一步的后面有N條選擇序列分支 則該步的順控觸點(diǎn)開始的電路塊中應(yīng)有N條分別指明各轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)的并聯(lián)電路 30 選擇序列的合并 分支的合并是在正確地確定每一步的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)后 自然 完成的 31 4 并行序列的編程方式 并行序列的分支 若某步為一并行分支的開始 當(dāng)該步變?yōu)榛顒硬?且轉(zhuǎn)換條件滿足 用SET指令置位對應(yīng)的并行序列步 32 并行序列的合并 合并前應(yīng)滿足各序列確保同步 可設(shè)置等待步 將各序列的轉(zhuǎn)換條件 與 作為實(shí)現(xiàn)合并的轉(zhuǎn)換條件 但應(yīng)注意各序列結(jié)束時應(yīng)將輸出線圈切斷 可將轉(zhuǎn)換條件的常閉觸點(diǎn)串入輸出線圈 33 舉例 34 梯形圖 35 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件 該轉(zhuǎn)換所有的前級步為活動步 相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足 利用R S指令有 S指令將后續(xù)步激活為活動步 R指令將前級步復(fù)位注意 由于S R指令執(zhí)行時間極短 故不能將輸出繼電器的線圈與R S指令并聯(lián) 應(yīng)另外用代表步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)驅(qū)動 三 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式 36 1 選擇序列的編程方式 分支 37 合并 38 2 并行序列的編程方式 分支 39 合并 40 例 液體混合裝置如圖所示 上限位 下限位和中限位液位傳感器被液體淹沒時為ON 閥A B C為電磁閥 線圈通電時打開 斷電時關(guān)閉 初始時容器為空 閥門關(guān)閉 傳感器為OFF 按下起動按鈕后 打開閥A 液體A流入容器 中限位開關(guān)變?yōu)镺N時 關(guān)閉閥A 打開閥B 液體B流入容器 當(dāng)液面到達(dá)上限位開關(guān)時 關(guān)閉閥B 電機(jī)M開始運(yùn)行攪拌液體 6s后停止攪拌 打開閥C 放出混合液 當(dāng)液面降至下限位開關(guān)之后再過2s 容器放空 關(guān)閉閥C 打開閥A 開始下一周期操作 按下停止按鈕 在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后 停止在初始狀態(tài) 41 方法提出 針對沒有順控指令的PLC 設(shè)計(jì)方法 用輔助繼電器代替狀態(tài)繼電器 用輔助繼電器觸點(diǎn)替代順控觸點(diǎn) 特點(diǎn) 與替代順控觸點(diǎn)的常開觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)要使用A AN指令 對代表前級步的復(fù)位由用戶程序用R指令實(shí)現(xiàn) 不允許雙線圈輸出 若某繼電器在N步中均接通 應(yīng)將代表這幾步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后去控制該線圈 四 仿SCR指令的編程方式 42 1 單序列的編程方式 43 2 選擇序列的編程方式 選擇序列的分支 44 選擇序列的合并 45 3 并行序列的編程方式 并行序列的分支 46 注 以上電路輸出均不能出現(xiàn)雙線圈輸出 如有此情況應(yīng)單獨(dú)處理 并行序列的合并 47 1 編程方式的通用性 起保停電路通用型最強(qiáng) 適合于任意型號的PLC 它僅由觸點(diǎn)和線圈組成 順控繼電器類專為順序控制梯形圖設(shè)計(jì) 僅限有順控類指令的PLC 應(yīng)用面較窄 對于有置位 復(fù)位功能 且分開 的PLC 可采用以轉(zhuǎn)換為中心和仿順控繼電器指令的編程方式 應(yīng)用范圍廣 對于置位 復(fù)位功能在一起的PLC 可采用鎖存繼電器編程方式 OMRON 五 各種編程方式的比較 48 2 不同編程方式設(shè)計(jì)的程序長度比較 一般用順控指令設(shè)計(jì)的程序較短 用其它各種編程方式設(shè)計(jì)的程序長度相差不大 對某些編程方式 如起保停 程序長度與輸出繼電器是否僅在功能表圖中某一步接通有關(guān) 注 PLC的用戶程序存儲器一般是足夠用的 程序稍長所增加的工作量也很小 沒有必要在縮短用戶程序上花太多的精力 49 3 電路結(jié)構(gòu)與其它方面的比較 使用起保停電路 以代表步的編程元件為中心 用一個電路來實(shí)現(xiàn)對這些編程元件的復(fù)位和置位 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式 直接 充分地體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換的基本原則 無論是單序列 并行序列 選擇序列 代表步的輔助繼電器的置位 復(fù)位功能的設(shè)計(jì)方法都相同 該方法思路清楚 易理解和掌握 適用于復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 順控指令和仿順控指令的編程方式 50 常見工作方式 手動 通常由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即可實(shí)現(xiàn) 功能單一 單步 單周期 單循環(huán) 連續(xù) 回初始態(tài) 回原點(diǎn) HOME 半自動方式 故障運(yùn)行方式 當(dāng)某些控制器件失靈或故障時設(shè)備能夠維持的某種運(yùn)行方式 通常是短時運(yùn)行 器件更換或故障排除后能夠迅速恢復(fù)到自動運(yùn)行方式下 是設(shè)備的一種補(bǔ)救措置 六 具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方式 手動 自動的切換應(yīng)使系統(tǒng)進(jìn)入自動運(yùn)行的初始狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行方式下系統(tǒng)通常都處在循環(huán)工作狀態(tài) 如遇有循環(huán)次數(shù)的要求 則利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn) 在循環(huán)程序執(zhí)行之前或執(zhí)行