第7章S7-300和S7-400PLC系統(tǒng)配置與編程

1、第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.1梯形圖的編程方法梯形圖的編程方法 7.2順序控制設計法基礎順序控制設計法基礎 7.3順序控制梯形圖編程技術(shù)順序控制梯形圖編程技術(shù) 思考與習題思考與習題 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.1 梯形圖的編程方法梯形圖的編程方法 可編程序控制器使用的梯形圖語言沿用了傳統(tǒng)繼電接觸 器控制系統(tǒng)中的電氣術(shù)語和圖形符號，并在編程元件數(shù)量、 使用功能上得到了加強，在編制梯形圖程序的過程中，可以 直接借鑒許多經(jīng)典的繼電接觸器控制系統(tǒng)電路設計原則和設 計方法，如6.4.3節(jié)中介紹的常用基本程序設計范例，經(jīng)過適 當?shù)馗脑於纬蒔LC程序，習慣上也稱此種方法為經(jīng)驗設計

2、法。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 對于控制功能和生產(chǎn)工藝較為復雜的控制對象，采用經(jīng) 驗設計法往往很難下手，設計周期長，分析、修改和維護工 作量很大，不利于充分發(fā)揮可編程序控制器的特點，因此 PLC在不斷增強硬件功能的同時，也從編程方法上提出了更 為先進的解決辦法順序控制設計法，其中，順序功能指 令就是專門為順序控制設計法提出的，如三菱FX2N和西門子 S7-200 PLC都有類似指令。 經(jīng)驗設計法和順序控制設計法往往需要結(jié)合起來，各自 發(fā)揮程序設計方面的優(yōu)點，如設備的手動控制要求通常都比 較簡單，功能單一，可以考慮使用經(jīng)驗設計法完成，而自動 控制則相對比較復雜，可以使用順序控制設計法編

3、程實現(xiàn)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.1.1 經(jīng)驗設計法的編程思路經(jīng)驗設計法的編程思路 采用經(jīng)驗設計法設計梯形圖程序通常是直接建立輸入、 輸出關(guān)系。在一些典型電路的基礎上，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 多次反復地調(diào)試和修改梯形圖，增加很多輔助觸點和中間 編程元件，最后才能得到一個較為滿意的結(jié)果。經(jīng)驗設計 法的特點是試探性和隨意性很強，解決問題的結(jié)果不唯一， 設計步驟如下： (1) 根據(jù)被控設備的工作原理和生產(chǎn)工藝，配置輸入、 輸出的元件編號。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 制定輸入、輸出的控制邏輯關(guān)系，理清輸出負載的啟 動條件、

4、停止條件的邏輯組合，利用啟、保、停電路或R/S指 令編寫梯形圖。 (3) 分析輸出負載的相互關(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) 被控設備的生產(chǎn)工藝運行程序，檢查是否滿足要求并做修改。 (6) 在線調(diào)試，控制系統(tǒng)與被控設備聯(lián)機調(diào)試，優(yōu)化控制 參數(shù)，如對定時時間、負載移動距離、過程控制參數(shù)等作出 調(diào)整。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.1.2 編程舉例編程舉例 本書在編程實例中以三菱FX系列和西門子S7-200系列 指令為主，但學習過程中不應局限于這兩種型號，重點

5、在于 掌握設計方法，而不應局限于助記符的些許區(qū)別。 例例7-1 使用一個開關(guān)控制某一點火裝置，燃燒氣體為氫 氣和氧氣的混合氣體，請編寫梯形圖程序。 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，因此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，燃燒工藝要求點燃時先開氫氣閥 門后開氧氣閥門，時間間隔在500 ms左右，熄滅時先關(guān)氧氣 閥門再關(guān)氫氣閥門。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 輸入/輸出資源分配：輸入X0(點火開關(guān))；輸出Y0(氫氣 閥門)、Y1(氧氣閥門)。 梯形圖程序如圖7-1所示，根據(jù)啟、保

6、、停電路結(jié)構(gòu)， 點火和熄滅分別對應于啟動電路和停止電路，但由于只使 用了一個外部開關(guān)，啟動電路和保持電路中都有外部開關(guān) 觸點出現(xiàn)，因此很難直接利用啟、保、停電路完成。該程 序使用了SET、RST指令，啟動電路和停止電路分別作為 SET、RST指令的執(zhí)行條件，輸出不需要自保持電路，程序 更為簡潔，但SET指令必須要使用RST指令復位，所以通常 成對出現(xiàn)。此例采用脈沖沿觸發(fā)指令也不失為一個好辦法， 讀者可以編程作一對比。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-1 氫氧混合氣體燃燒梯形圖和指令表程序 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖中，我們給出了三菱指令表和西門子指令表，通過對 比我們可以

7、看出二者非常相近，說明了不同PLC品牌之間編 程的區(qū)別已經(jīng)越來越小(開發(fā)軟件界面及程序格式還是存在許 多差異)，學習和使用過程中不必拘泥于品牌或型號限制，重 點在于掌握編程方法，這對于后面的順序控制設計法尤為重 要，以后的例子中不再分別給出程序，均以三菱FX系列為例 說明。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 例例7-2 某送料小車自動控制系統(tǒng)運行過程如下(如圖7-2 所示)：X4處裝料，停10 s后右行，遇X3停止卸料，15 s后左 行至X4處裝料，如此反復；控制按鈕有：右行啟動按鈕X0， 左行啟動按鈕X1，停止按鈕X2，請編寫梯形圖程序。 分析：根據(jù)生產(chǎn)工藝，確定系統(tǒng)輸入信號為三個按鈕和

8、兩個行程開關(guān)，分別為X0、X1、X2、X3、X4；輸出為左 行、右行、裝料、卸料四個動作，對應四個接觸器線圈，分 別為Y0、Y1、Y2、Y3。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-2 兩地小車運行示意圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 右行啟動電路為右行啟動按鈕X0和裝料時間定時器T0 的常開觸點并聯(lián)，后者使料車能夠自動運行；停止電路為 停止按鈕X2和右限位開關(guān)X3的串聯(lián)。左行啟動電路為左行 啟動按鈕X1和裝料時間定時器T1的常開觸點的并聯(lián)，后者 同樣用于料車自動運行控制；停止電路為停止按鈕X2和右 限位開關(guān)X4的串聯(lián)。當小車到達左、右限位開關(guān)處，啟動 裝、卸料操作和定時器，時間到反

9、向運行，梯形圖如圖7-3 所示。為了避免左行、右行輸出同時接通，在停止電路中 填加了互鎖和按鍵聯(lián)鎖措施。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-3 兩地小車運行控制梯形圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.2 順序控制設計法基礎順序控制設計法基礎 7.2.1 順序控制設計法概念順序控制設計法概念 順序控制設計法是按照特定設計規(guī)則設計PLC程序的。 程序中使用的編程元件一般為狀態(tài)寄存器S或輔助繼電器M。 其實質(zhì)是在輸入信號與輸出信號之間增加中間編程元件， 用以代表生產(chǎn)工藝中的各個階段。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 順序控制設計法的關(guān)鍵在于根據(jù)生產(chǎn)工藝制定動作序列， 生成順序功能

10、圖。其基本思路是，將系統(tǒng)的一個工作周期劃 分為若干個順序相連的階段，稱為步，每步中總的輸出狀態(tài) (即動作)保持不變，而相鄰步的輸出狀態(tài)是不同的。步用編程 元件(如輔助繼電器或?qū)ｉT用于步進順控指令的狀態(tài)元件S)表 示。相鄰步之間狀態(tài)的切換(動作的切換)是由轉(zhuǎn)換條件觸發(fā)的， 轉(zhuǎn)換條件可以是外部輸入信號，如按鈕、行程開關(guān)、光電開 關(guān)等，也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器時間到信號、 計數(shù)值到信號或擴展模塊的反饋信號等，還可以是上述信號 的與、或、非的邏輯組合。動作可以是簡單的開關(guān)量輸出， 也可以是更為復雜的程序組合，即子程序(或稱為子步)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 順序功能圖(Seq

11、uence Function Chart)也稱功能表圖，是 描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是順序 控制設計法基本思想的圖形化表示。它起源于法國TE公司 的GRAFCET，并被IEC在1994年公布的可編程序控制器標 準IEC61131中確定為可編程序控制器的首選編程語言。 順序功能圖由步、動作(或命令)、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和有 向連線組成。如圖7-4所示為順序功能圖示例。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-4 順序功能圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.2.2 步與動作步與動作 (1) 步：生產(chǎn)流程劃分為若干個階段，每個階段即為步， 如圖7-4中的矩形方框。步的編號

12、可以用數(shù)字表示，也可以 用可編程序控制器的內(nèi)部編程元件表示，如圖7-4中的M0 M3。 (2) 初始步：與系統(tǒng)初始狀態(tài)對應的步稱為初始步，用 雙線矩形方框表示，如圖7-4中的M0。初始步通常為PLC上 電后或手動切換到自動狀態(tài)后所處的階段，一般沒有動作 或命令，也可以作為程序初始化工作步，執(zhí)行相關(guān)的初始 化操作。每一個順序功能圖至少有一個初始步。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (3) 與步對應的動作(或命令)：該步應執(zhí)行的動作或命令， 用矩形方框中的文字或符號表示，并與相應步相連。若步有 多個動作，可以采用圖7-4中的M1或M2右邊的畫法，彼此之 間沒有先后順序的關(guān)系。 (4) 活動步：

13、順序功能圖中處于運行階段的步稱為活動 步。當步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行；當步處于不 活動狀態(tài)時，相應的非存儲型動作被停止執(zhí)行。如圖7-4中， 若M1為活動步，則Y0、Y1輸出被接通。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.2.3 轉(zhuǎn)換條件和有向連線轉(zhuǎn)換條件和有向連線 (1) 轉(zhuǎn)換：步之間的切換稱為轉(zhuǎn)換，用短橫線表示。如圖 7-4所示的步與步之間連線上的短橫線就是轉(zhuǎn)換。 (2) 轉(zhuǎn)換條件：指轉(zhuǎn)換若要發(fā)生需要滿足的條件，當轉(zhuǎn)換 條件的邏輯值為1時，轉(zhuǎn)換發(fā)生，如圖7-4中所有短橫線邊上 的標注X0、X1、T0、X2。它也可以用文字語言、布爾代數(shù) 表達式或圖形符號標注在轉(zhuǎn)換條件的旁邊，如圖7

14、-5所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-5 轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件的描述形式 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (3) 有向連線：順序功能圖中表明步的進展方向。各步 按生產(chǎn)的先后順序排列，相鄰步用有向連線連接，為了簡 化圖形繪制且在不引起混淆的前提下，規(guī)定從上到下、從 左到右的有向連線上的箭頭可以省略，從下到上、從右到 左的有向連線不能省略箭頭，如圖7-4所示。 (4) 雙平行線：用來表明當轉(zhuǎn)換條件滿足時，有兩個或 兩個以上步同時進入活動狀態(tài)，或由活動狀態(tài)同時變?yōu)椴?活動狀態(tài)的情況，如圖7-6所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-6 并行序列 第7章 可編程序控制器程序設計

15、方法 7.2.4 順序功能圖的結(jié)構(gòu)順序功能圖的結(jié)構(gòu) 1單序列單序列 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。圖7-7(a)是順序功能圖的基本 結(jié)構(gòu)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 2選擇序列選擇序列(條件轉(zhuǎn)換序列條件轉(zhuǎn)換序列) 在有些情況下，一個控制流(序列)可能轉(zhuǎn)入多個序列中 的某一個，由各序列最開始的轉(zhuǎn)換條件決定，首先為真的被 激活，這種情況稱為選擇序列的開始(或分支)，轉(zhuǎn)換符號標 在水平連線之下。在圖7-7(b)中，若步1為活動步，則根據(jù)轉(zhuǎn) 換條件a、b判斷步2和步3誰首先被激活，若a先為真，則步2 被激活；若b先為真，則步3被激活。選擇序列分支

16、處一般只 允許選擇一個序列，通常將條件a、b設置為互斥狀態(tài)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 多個選擇序列轉(zhuǎn)入同一個公共序列的情況稱為選擇序列 的結(jié)束(或合并)，轉(zhuǎn)換符號標在水平連線之上。在圖7-7(b) 中，若步7為活動步，且轉(zhuǎn)換條件u為真，則步9被激活；同 理，若步8為活動步，且轉(zhuǎn)換條件v為真，則步9同樣被激活， 實現(xiàn)合并。 選擇序列的分支數(shù)沒有限制，由于每個周期只能沿著一 個分支順序執(zhí)行，因此其實質(zhì)還是單序列結(jié)構(gòu)，只是在分支 與合并處編程處理上有所區(qū)別。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-7 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 3并行序列并行序列 若當某

17、轉(zhuǎn)換條件成立，一個控制流(序列)需要同時轉(zhuǎn)入 多個序列時，所有的序列必須被同時激活，且每個序列活動 步的進展是獨立的，這種情況稱為并行序列的開始(分支)， 轉(zhuǎn)換符號必須標在雙平行線之上。在圖7-7(c)中，若步1為活 動步，且轉(zhuǎn)換條件b為真，則步2、3被同時激活。 多個并行序列轉(zhuǎn)入同一個公共序列的情況稱為并行序列 的結(jié)束(或合并)，轉(zhuǎn)換符號標在雙平行線之下。圖7-7(c)中， 若步7、8都為活動步，且轉(zhuǎn)換條件u為真，則步9被激活，兩 個序列實現(xiàn)合并。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 并行序列的分支數(shù)理論上不受限制，但在使用步進順 控指令編程方法時，考慮到可編程序控制器的堆棧資源有 限，一般

18、不易太多，每一狀態(tài)下的分支電路總數(shù)與每一分 支點分支數(shù)都可能有限制(參見PLC使用手冊)，使用時需注 意，而使用其它編程方式?jīng)]有這個問題。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 4循環(huán)和子步循環(huán)和子步 循環(huán)結(jié)構(gòu)實質(zhì)上就是選擇序列的變形，如圖7-8(a)左圖 中，若步4為活動步，且轉(zhuǎn)換條件f為真，則步2成為活動步， 從而構(gòu)成了步2、3、4的循環(huán)運行，在循環(huán)分支中也可以有 步及相應的動作，如圖7-8(a)中右圖的結(jié)構(gòu)。 子步的概念類似于計算機高級語言編程時的子程序。如 圖7-8(b)所示，使用子步便于描述系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，在制定 軟件方案時期非常有意義，利于問題分解，逐一解決。 第7章 可編程序控制器

19、程序設計方法 圖7-8 循環(huán)結(jié)構(gòu)與子步結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 在一些特殊模塊或特殊功能的使用中也可以運用子步的 概念。特殊模塊有運動控制模塊、過程控制模塊、通信模塊 等；特殊功能有軟件實現(xiàn)PID算法、軟件生成PWM調(diào)制波等。 對特殊模塊的控制操作或特殊功能的程序體作為子步，子步 中可以是順序結(jié)構(gòu)，也可以是非順序結(jié)構(gòu)(即采用經(jīng)驗設計法 編寫)，子步與主序列的關(guān)系是簡單的開關(guān)量關(guān)系(即子程序 的輸入/輸出關(guān)系)，如圖7-8(b)中，若轉(zhuǎn)換條件b成立，則調(diào) 用子步，子步返回值e為真時，說明子步運行結(jié)束，主程序繼 續(xù)順序執(zhí)行。經(jīng)過這樣的處理，使得那些較難采用順序功能 圖描述的系統(tǒng)也可

20、以應用順序控制設計法進行程序設計。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.2.5 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則 1轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件 轉(zhuǎn)換是指步的活動狀態(tài)的進展，它必須滿足兩個條件： (1) 該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步。 (2) 相應的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 由于轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的兩個條件是需要同時滿足的，即“與” 的關(guān)系，因此在編程時需要將代表前級步的編程元件常開 觸點同代表轉(zhuǎn)換條件的編程元件常開或常閉觸點串聯(lián)(轉(zhuǎn)換 條件的邏輯組合)，作為啟動條件之一，具體電路將在下節(jié) 中介紹。 在并行序列中可以存在多個前級步或后續(xù)步，此種情 況稱為同步實現(xiàn)。 第7章 可編

21、程序控制器程序設計方法 2轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完成的操作轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完成的操作 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完成以下操作： (1) 使所有由有向連線及相應轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都 變成活動步。 (2) 使所有由有向連線與相應轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都 變?yōu)椴换顒硬健?根據(jù)順序功能圖的不同結(jié)構(gòu)，相應的前級步和后續(xù)步 都有不同，執(zhí)行的動作也有所不同，應予以注意。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.3 順序控制梯形圖編程技術(shù)順序控制梯形圖編程技術(shù) 順序控制梯形圖編程技術(shù)是在順序功能圖的基礎上產(chǎn)生 的，隨著IEC848、IEC61131等標準的制定，許多可編程序控 制器的編程語言都提供了專門的步進順控指令支持順序控制 梯形圖設計，

22、但在使用格式和符號上還沒有作到真正統(tǒng)一， 為了不失一般性，本節(jié)除了介紹步進順控指令的編程方式以 外，還介紹使用啟、保、停電路的編程方式、以轉(zhuǎn)化為中心 的編程方式和仿步進順控指令的編程方式等方法，后三種方 法可以采用最基本的編程元件完成順序控制梯形圖設計，具 有通用性，適于該編程技術(shù)的推廣。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.3.1 使用啟、保、停電路的編程方式使用啟、保、停電路的編程方式 啟、保、停電路編程方式使用的編程元件是任意型號 PLC都有的輔助繼電器，設計思路主要是圍繞代表步的編程 線圈的啟動電路、停止電路展開，是一種通用的編程方法。 任何復雜的順序功能圖都是由單序列、選擇序列和

23、并行序列 組成的，因此分析這三種結(jié)構(gòu)的編程設計方法，在處理復雜 控制系統(tǒng)時可以將其分解為基本結(jié)構(gòu)并轉(zhuǎn)換為梯形圖。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 1單序列的編程方式單序列的編程方式 對于圖7-9左邊的單序列結(jié)構(gòu)的基本單元由三步Mi-1、Mi、 Mi+1組成，下面分析步Mi的啟動電路和停止電路。 根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本條件，步Mi若要被激活(啟動)，前 級步Mi-1應為活動狀態(tài)，且轉(zhuǎn)換條件Xi應為真，所以啟動電 路應為代表步的編程元件Mi-1的常開觸點和代表轉(zhuǎn)換條件的 編程元件Xi的常開觸點的串聯(lián)電路組成；根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完 成的動作，易知當Mi+1成為活動步后要將前級步Mi變?yōu)椴换?動狀態(tài)(停止

24、)，所以停止電路可以是代表步的編程元件Mi+1 的常閉觸點，Mi+1激活后常閉觸點斷開從而切斷Mi的線圈電 路；保持電路不難理解，為該編程元件的常開觸點。步Mi完 成的被控程序如圖7-9所示的右邊梯形圖。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-9 啟、保、停電路單序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 對于圖7-4所描述的順序功能圖，采用啟、保、停電路 的編程方式編寫的梯形圖程序如圖7-10所示。M8002是PLC 上電的初始化脈沖(不同PLC型號初始化脈沖形式和元件號 不同)，可以通過它將初始步M0激活，否則系統(tǒng)無法自動運 行，也可以采用專門的外部開關(guān)將M0激活，在多種工作方

25、式設計內(nèi)容中會遇到此種情況。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-10 啟、保、停電路單序列編程示例 第7章 可編程序控制器程序設計方法 順序功能圖中的動作通常針對輸出電路，它的設計方法 分為兩種情況：當某一輸出量僅在整個順序功能圖中的某一 步有效時，可以直接將該輸出繼電器線圈同代表該步的輔助 繼電器線圈并聯(lián)；當某一輸出量在整個順序功能圖中多步內(nèi) 有效時，應將代表各步的輔助繼電器常開觸點并聯(lián)后驅(qū)動該 輸出繼電器的線圈，按情況一處理會造成多線圈輸出問題。 從優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，輸出處理應集中在程序的某一 位置，如前端或結(jié)尾位置，有利于閱讀和修改。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 2

26、選擇序列的編程方式選擇序列的編程方式 選擇序列編程的重點是根據(jù)轉(zhuǎn)換規(guī)則處理好分支與合并。 (1) 選擇序列的分支：如某一步Mi的后面有N條分支組成 的選擇序列，則該步Mi的停止電路為：將N個后續(xù)步對應的 輔助繼電器的常閉觸點串聯(lián)。 在圖7-11中，步Mi-1的啟動電路同單序列結(jié)構(gòu)一樣，停止 電路由代表后續(xù)步Mi、Mi+1、Mi+2的編程元件的常閉觸點的 串聯(lián)電路組成，即任何一個分支被激活，Mi-1都變?yōu)椴换顒?步。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 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啟動電路由N條分支并聯(lián)而 成，各支路由前級步的輔助繼電器的

27、常開觸點與相應轉(zhuǎn)換條 件串聯(lián)而成。 在圖7-11中，步Mi+6的停止電路同單序列結(jié)構(gòu)一樣，而 啟動電路由所有分支轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本條件的并聯(lián)組成。圖中 有三個分支，代表前級步Mi+3、Mi+4、Mi+5的輔助繼電器的 常開觸點與相應的轉(zhuǎn)換條件的常開觸點串聯(lián)后再并聯(lián)組 成，即任何一個分支都能夠?qū)i+6激活。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-11 啟、保、停電路選擇序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 3并行序列的編程方式并行序列的編程方式 并行序列編程的重點同樣也是處理好分支與合并。 (1) 并行序列的分支：若當前活動步為M -i ，且轉(zhuǎn)換條件 為真，則各分支的啟動電路由代表

28、活動步的輔助繼電器的常 開觸點和代表轉(zhuǎn)換條件的編程元件的常開觸點串聯(lián)而成；由 于并行序列的特點是所有分支同時被激活，因此當前步Mi的 停止電路由分支中任一步的常閉觸點完成。 在圖7-12中，步Mi-1的啟動電路同單序列結(jié)構(gòu)一樣，停止 電路由代表后續(xù)步Mi、Mi+1、Mi+2的任意一個編程元件的常 閉觸點組成，即任意一個分支的活動狀態(tài)都使Mi-1變?yōu)椴换?動步。而步Mi、Mi+1、Mi+2的啟動電路都由步Mi-1和轉(zhuǎn)換條件 Xi-1的常開觸點串聯(lián)而成，停止電路為后續(xù)步的常閉觸點。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 并行序列的合并：各并行序列的結(jié)束步與轉(zhuǎn)換條件 串聯(lián)作為合并步的啟動電路，

29、停止電路由后續(xù)步的常閉觸 點完成。 在圖7-12中，步Mi+9的停止電路同單序列結(jié)構(gòu)一樣，為 后續(xù)步的常閉觸點；啟動電路由三個分支的結(jié)束步Mi+6、 Mi+7、Mi+8的常開觸點與轉(zhuǎn)換條件Xi+3的常開觸點串聯(lián)組成。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-12 啟、保、停電路并行序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 第7章 可編程序控制器程序設計方法 4小閉環(huán)問題及解決方法小閉環(huán)問題及解決方法 在啟、保、停電路的編程方法中，當遇到循環(huán)體內(nèi)只有 兩步時，會出現(xiàn)某一編程元件的常開觸點與常閉觸點串聯(lián)的 不合理情況，如圖7-13(a)所示，這是由于步Mi既是步Mi+1的 前級步又是其后

30、續(xù)步的原因造成的。解決方法是在循環(huán)體中 增加一個延時步即可，如圖7-13(b)所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-13 小閉環(huán)問題特點及解決方法 第7章 可編程序控制器程序設計方法 例7-3 使用啟、保、停電路的編程方式編寫如圖7-14(a) 所示順序功能圖的梯形圖程序。 分析：該順序功能圖中包括單序列、選擇序列和并行序 列結(jié)構(gòu)，應用前面所介紹的三種典型結(jié)構(gòu)的編程方法可以得 到如圖7-14(b)所示的梯形圖。對于初始步的激活條件可以作 為初始條件并入啟動電路中。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-14 啟、保、停電路復雜功能圖編程示例 第7章 可編程序控制器程序設計方法

31、7.3.2 使用步進順控指令的編程方式使用步進順控指令的編程方式 步進順控指令的編程方式是使用專門的步進梯形指令(三 菱FX系列)或順控指令(西門子S7-200系列)將順序功能圖轉(zhuǎn)化 為梯形圖的一種編程方式。二者功能基本相同，本節(jié)以三菱 指令介紹該方法。 1基本步結(jié)構(gòu)基本步結(jié)構(gòu) 步進順控指令的助記符、編程元件等說明參見表7-1。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 表 7-1 步進順控指令的基本概念 三菱 FX 系列 西門子 S7-200 系列 LSCR：裝載 SCR 指令，順控區(qū)開始 STL：步進梯形指令 SCRT：置位下一個順控繼電器，當前順控繼電器復位 SCRE：當前順控區(qū)結(jié)束 指 令

32、助 記 符 RET：復位 STL 指令 CSCRE：條件退出指令，不執(zhí)行順控區(qū)中后面的指令 S0 S9：初始步 S10 S19：返回原點(零點) S20 S499：通用 S500 S899：斷電保持 編 程 元 件 S900 S999：報警 S0.0 S31.7 觸 點 STL 觸點： 與 STL 指令一起使用的狀 態(tài)元件常開觸點 順控繼電器 第7章 可編程序控制器程序設計方法 三菱FX2N系列的步進順控指令STL的狀態(tài)繼電器的常開 觸點(稱STL觸點)的順控區(qū)包括負載驅(qū)動、指定轉(zhuǎn)換條件和指 定轉(zhuǎn)換目標等三個功能，梯形圖描述形式如圖7-15所示。當 步Si處于活動步時，輸出Yi接通，當轉(zhuǎn)換條件

33、Xi為真時，后續(xù) 步Si+1被SET指令置位并成為活動步，同時原活動步Si被系統(tǒng) 程序復位，對應的STL觸點斷開。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-15 三菱和西門子步進順控指令功能描述 第7章 可編程序控制器程序設計方法 2步進順控指令的特點步進順控指令的特點 (1) 使用步進指令后LD點移到STL觸點右側(cè)，直到出現(xiàn)下 一條STL指令或RET指令。與STL觸點相連的觸點應使用 LD/LDI指令，RET指令使LD點返回到左側(cè)母線。STL觸點與 RET指令之間的區(qū)域是STL區(qū)。 (2) STL觸點可直接驅(qū)動或通過別的觸點驅(qū)動Y、M、S、 T等元件的線圈，STL也可使Y、M、S等元件置位

34、或復位。 (3) CPU只執(zhí)行活動步對應的程序，因此掃描周期縮短， 也允許雙線圈輸出，因為在一個掃描周期內(nèi)，同一元件的幾 條輸出指令只可能有一條被執(zhí)行。而相鄰步的輸出有一個掃 描周期同時接通，輸出應采取必要的軟、硬件保護措施。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (4) STL觸點只能用于狀態(tài)元件，在沒有并行序列時，一 個狀態(tài)元件的STL觸點在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。對狀態(tài)元 件置位的指令如果不在STL觸點驅(qū)動的電路塊內(nèi)時，系統(tǒng)程 序不會自動地將前級步對應的狀態(tài)元件復位，可以像普通的 輔助繼電器一樣操作狀態(tài)元件，此時狀態(tài)元件觸點的畫法與 普通觸點畫法相同。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (

35、5) 在STL觸點后，禁用MC和MCR指令，可以使用條件 跳轉(zhuǎn)指令(CJ)，當使用CJ指令跳入某一STL觸點驅(qū)動的電路 塊時，不管該STL觸點是否接通，均執(zhí)行相應的電路。部分 PLC則禁止使用跳轉(zhuǎn)指令跳進、跳出順控區(qū)，為避免混淆最 好不要使用跳轉(zhuǎn)指令。 中斷和子程序中不能使用STL指令。 (6) OUT指令與SET指令有同樣的功能，即都能使轉(zhuǎn)移 源自動復位，但OUT指令只用于向分離的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，而不是 向相鄰的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，當需要從某一步返回到初始步時，用 OUT指令。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 3單序列的編程方式單序列的編程方式 單序列順序功能圖如圖7-16所示，步用狀態(tài)元件用S表示，

36、使用基本步結(jié)構(gòu)完成梯形圖如圖7-16右圖所示。編程時需要 注意初始步的激活問題，示例中采用上電初始化脈沖將初始 步接通；RET指令不能忘記，STL區(qū)必須要用RET指令結(jié)束， 否則系統(tǒng)將由于堆棧問題而導致出錯。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-16 步進順控指令單序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 4選擇序列的編程方式選擇序列的編程方式 (1) 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STL觸點開始的電路塊中應有N條分別指明各 轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標的電路并聯(lián)。 如圖7-17所示，步Si-1后有三條分支，那么在梯形圖中Si- 1的順控區(qū)中有三個分別指向Si

37、、Si+1、Si+2分支支路的電路并 聯(lián)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-17 步進順控指令選擇序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 選擇序列的合并：各序列的合并是在正確地確定每 一步的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標后“自然”完成的。 圖7-17中任何一個分支滿足轉(zhuǎn)換實現(xiàn)條件都可以將Si+6置 為活動步，而前級步的復位操作(由活動步變?yōu)椴换顒硬?由 系統(tǒng)程序自動完成。由于Si+3、Si+4、Si+5觸點分別具有各自獨 立的順控區(qū)，因此不能像啟、保、停電路中那樣將轉(zhuǎn)換條件 并聯(lián)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 5并行序列的編程方式并行序列的編程方式 (1) 并行序列的分

38、支：若某步為一并行分支的開始，當 該步變?yōu)榛顒硬剑肄D(zhuǎn)換條件滿足時，用SET指令連續(xù)置位 對應的并行序列各步。 如圖7-18所示的分支處，若當前活動步為Si-1，且轉(zhuǎn)換條 件為真，則在指明轉(zhuǎn)換目標時同時對代表步Si、Si+1、Si+2的 狀態(tài)元件置位即可。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-18 步進順控指令并行序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 并行序列的合并：各序列合并前應滿足各序列確保同 步(可設置等待步)，將各序列轉(zhuǎn)換前的步元件STL觸點與轉(zhuǎn)換 條件常開觸點“與”作為合并的條件，同步時應注意各序列 結(jié)束時將輸出線圈切斷(可將轉(zhuǎn)換條件的常閉觸點串入輸出線 圈

39、)。 圖7-18合并處電路將步Si+6、Si+7、Si+8的STL觸點和轉(zhuǎn)換 條件Xi+3的常開觸點串聯(lián)后作為合并條件，當Si+6、Si+7、Si+8 為活動步，且轉(zhuǎn)換條件Xi+3為真時，步Si+9被激活，前級步的 復位由系統(tǒng)程序完成。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 6關(guān)于嵌套數(shù)或分支數(shù)關(guān)于嵌套數(shù)或分支數(shù) 由于步進順控指令在使用過程中，系統(tǒng)程序要對堆棧進 行操作，因堆棧深度有限，所以多數(shù)PLC對與堆棧有關(guān)的操 作指令，如步進順控、子程序調(diào)用、中斷、跳轉(zhuǎn)等指令的嵌 套數(shù)或分支數(shù)都有一定要求。 例7-4 使用步進順控指令的編程方式編寫如圖7-19所示 順序功能圖的梯形圖程序。 第7章 可編程

40、序控制器程序設計方法 圖7-19 步進順控方式復雜功能圖編程 第7章 可編程序控制器程序設計方法 分析：該順序功能圖結(jié)構(gòu)較為復雜，除了有選擇序列、并 行序列之外，轉(zhuǎn)換條件中還出現(xiàn)了計數(shù)器的常開、常閉觸點。 這是一個傳送帶上產(chǎn)品通過檢測系統(tǒng)的例子，計數(shù)器的作用 是對循環(huán)次數(shù)即加工產(chǎn)品進行計數(shù)，每次加工7個工件，完成 后回到初始位置等待命令。對計數(shù)器的使用要注意它與定時器 的區(qū)別，普通定時器其使能電路斷開后，定時器常開觸點會復 位并自動裝載定時常數(shù)準備重新定時，而計數(shù)器的輸入操作不 具有使能作用，當計數(shù)值到其常開觸點接通后不能自動復位， 且計數(shù)常數(shù)不能自動重新裝載，必須通過復位電路完成，因此 設計

41、順序功能圖時必須加以考慮。一般是在循環(huán)體外增加計數(shù) 器的復位操作，如圖7-19中步S31中的動作。此外，還應該考 慮在PLC上電后對具有掉電保護功能的計數(shù)器執(zhí)行復位操作， 可以利用上電初始化脈沖或初始化子程序完成。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 因此，在連續(xù)運行方式下如遇有循環(huán)次數(shù)的要求，可利 用計數(shù)器實現(xiàn)，在循環(huán)程序執(zhí)行之前或執(zhí)行之后，應將控制 循環(huán)的次數(shù)復位，復位操作應放在循環(huán)體之外。 梯形圖程序如圖7-20所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-20 步進順控指令選擇序列編程示例梯形圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.3.3 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式 以轉(zhuǎn)換為中心的

42、編程方式的基本結(jié)構(gòu)如圖7-21所示，它 是根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則來設計梯形圖程序的。 圖7-21 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式的基本結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件：該轉(zhuǎn)換所有的前級步為活動步且相 應的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 轉(zhuǎn)換應完成的動作：將后續(xù)步激活為活動步并將前級 步復位。 設計時轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件由步Mi-1和轉(zhuǎn)換條件Xi的常開觸 點串聯(lián)組成，動作則由SET指令激活后續(xù)步，RST指令復位 前級步。 由于SET、RST指令執(zhí)行時間極短，使能電路只能維持 一個掃描周期，故不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指 令并聯(lián)，應另外用代表步的輔助繼電器的常開觸點驅(qū)動， 也可以采用使用

43、存儲型指令處理輸出繼電器。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 1單序列的編程方式單序列的編程方式 如圖7-22所示為一單序列例子，小車按照箭頭指示方向 順序運行兩次往返操作，然后停止，啟動信號為X0。 首先，根據(jù)運行流程將順序功能圖分為四步；其次，按 照以轉(zhuǎn)換為中心編程方式的基本結(jié)構(gòu)完成梯形圖，如圖7-22 中所示的功能圖與梯形圖，注意輸出必須單獨處理。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-22 三地小車運行順序功能圖與梯形圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式由于是圍繞轉(zhuǎn)換進行的，因此 功能圖中有多少個轉(zhuǎn)換，對應的梯形圖就應該有多少個梯級， 兩者如果數(shù)量不一致

44、，則說明梯形圖有誤。如上例中一共有 六個轉(zhuǎn)換(含上電初始化脈沖對應的轉(zhuǎn)換)，則對應的梯形圖 也應該有六個以SET、RST指令為基本結(jié)構(gòu)組成的梯級。掌握 這一特點便于梯形圖程序的檢查。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 2選擇序列的編程方式選擇序列的編程方式 (1) 選擇序列的分支：由于選擇序列的實質(zhì)就是單序列結(jié) 構(gòu)，因此以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式在選擇序列的處理上同單序 列相同，如圖7-23所示。在分支處有多少個轉(zhuǎn)換，對應的梯形 圖就有多少個以基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的梯級。 (2) 選擇序列的合并：選擇序列的合并處理和分支處理相 同，也是根據(jù)轉(zhuǎn)換的個數(shù)確定梯形圖的梯級數(shù)，每個梯級結(jié)構(gòu) 均是以轉(zhuǎn)換為中心的基

45、本結(jié)構(gòu)。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-23 以轉(zhuǎn)換為中心選擇序列編程結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 3并行序列的編程方式并行序列的編程方式 并行序列編程時同樣是一個轉(zhuǎn)換對應一個梯級，只是在 分支與合并處稍有不同。 (1) 并行序列的分支：若某步為一并行分支的開始，當 該步變?yōu)榛顒硬?，且轉(zhuǎn)換條件滿足時，用SET指令并聯(lián)輸出 將對應的并行序列激活，用RST指令復位前級步。 如圖7-24所示分支處的轉(zhuǎn)換，若其前級步Mi-1為活動步， 且轉(zhuǎn)換條件為真，則用SET指令并聯(lián)輸出分別激活后續(xù)步Mi、 Mi+1、Mi+2，用RST指令復位前級步。一個轉(zhuǎn)換對應一個梯 級。 第7章 可編程

46、序控制器程序設計方法 圖7-24 以轉(zhuǎn)換為中心并行序列編程 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (2) 并行序列的合并：各序列轉(zhuǎn)換前的活動步常開觸點 與轉(zhuǎn)換條件“與”作為執(zhí)行轉(zhuǎn)換的條件，用SET指令置位后 續(xù)步，并用并聯(lián)的RST指令將前級步復位。 如圖7-24所示合并處的轉(zhuǎn)換，其前級步為Mi+6、Mi+7、 Mi+8，若均為活動狀態(tài)，且轉(zhuǎn)換條件Xi+3為真，則用SET指 令置位步Mi+9，用RST指令復位步Mi+6、Mi+7、Mi+8，梯形 圖見圖7-24右圖。 例例7-5 設計如圖7-25所示的液體混合裝置控制梯形圖。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-25 液體混合控制裝置示意圖

47、第7章 可編程序控制器程序設計方法 控制要求如下：初始狀態(tài)，液體A、B閥門關(guān)閉，按下啟 動按鈕X3，液體A閥門打開，液體A流入容器，當液面到達 中限位X0時關(guān)閉閥門A，打開液體B閥門，當液面到達上限 位X1時關(guān)閉閥門B，攪拌電機啟動開始攪勻，工作30 s后停 止攪拌，閥門C打開放出混合液體，當液面下降到下限位X2 后，再過2 s關(guān)閉閥門C，開始下一循環(huán)。停止按鈕X4按下， 系統(tǒng)完成當前工作周期后停止。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 分析：該控制裝置工藝流程很清晰，單周期順序功能圖 很容易給出，而在處理循環(huán)操作時可以使用常見的啟、保、 停電路驅(qū)動一個輔助繼電器，如M100，利用該電路的記憶

48、特 點來實現(xiàn)啟動按鈕和停止按鈕的動作信息，即M100=0時表 示停止，M100=1時表示啟動，該電路在梯形圖中單獨處理。 以后對于有類似控制要求的系統(tǒng)都可以采用這個辦法。 此外，還需要注意液位開關(guān)X2的信號特性，如果3個液 位開關(guān)選用型號相同，那么閥門C放出液體的臨界信號應該 是X2的由1到0的跳變，即下降沿信號，也可以取低電平為有 效信號。順序功能圖和梯形圖程序如圖7-26所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-26 液體混合控制裝置順序功能圖與梯形圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.3.4 仿步進順控指令的編程方式仿步進順控指令的編程方式 1仿步進順控指令的編程方式與步進

49、順控指令編程方仿步進順控指令的編程方式與步進順控指令編程方 式的主要區(qū)別式的主要區(qū)別 (1) 步進順控指令的編程元件是狀態(tài)元件，操作后成為步 進順控觸點(STL觸點)，仿步進順控指令的編程方式采用輔 助繼電器的觸點代替。 (2) 步進順控指令可以將LD點移到STL觸點右側(cè)，編程 時直接使用LD指令即可，仿步進順控指令的編程方式對輔助 繼電器(仿STL觸點)右側(cè)的元件使用AND(ANI)指令即可。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 (3) 步進順控指令執(zhí)行時可以跳開非活動步，因此允許雙 線圈輸出，仿步進順控指令的編程方式則應避免雙線圈輸出 情況的發(fā)生，處理方法與啟、保、停電路編程方式和以轉(zhuǎn)換

50、為中心的編程方式相同。 (4) 步進順控指令對前級步的復位是通過OUT指令和SET 指令經(jīng)系統(tǒng)程序自動實現(xiàn)的，仿步進順控指令的編程方式只 能通過RST指令復位前級步。 根據(jù)上面分析，仿步進順控指令的編程方式的基本結(jié)構(gòu) 如圖7-27所示。下面分析針對單序列、選擇序列、并行序列 的解決方案。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-27 仿步進順控指令編程方式的基本結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 2單序列編程方式單序列編程方式 單序列的編程方式就是其基本結(jié)構(gòu)的組合，圖7-28為液 體混合裝置采用仿步進順控指令編程方式設計的梯形圖程序。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-28 仿

51、步進順控指令編程方式編寫的液體混合控制裝置順 序功能圖與梯形圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 3選擇序列的編程方式選擇序列的編程方式 選擇序列的分支與合并編程方法同步進順控指令的編程 方式基本類似，只要處理好兩者的四點區(qū)別即可，如圖7-29 所示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-29 仿步進順控指令選擇序列編程示例 第7章 可編程序控制器程序設計方法 4并行序列的編程方式并行序列的編程方式 并行序列的分支處理，對與前級步的復位操作只要一個 分支處理即可，沒有必要重復操作。合并時，對后續(xù)步的置 位操作不需要另起一個梯級，可以直接串在仿順控觸點Mi-1 的后面，如圖7-30所示。

52、 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-30 仿步進順控指令并行序列編程示例 第7章 可編程序控制器程序設計方法 7.3.5 具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方式具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方式 順序控制設計法編程方式主要是針對控制系統(tǒng)有自動運 行特點的設備，而大多數(shù)設備要求提供更多的運行方式，以 便適應不同的生產(chǎn)需求，如設備維護、調(diào)試、機構(gòu)檢修等情 況，具有多種工作方式的控制系統(tǒng)才更具有實用性。 工作方式主要有手動和自動兩種。 手動方式是在設備故障檢修、正常維護、產(chǎn)品型號更換 等場合下對各部件獨立調(diào)試時使用，控制要求一般比較單一， 使用經(jīng)驗法設計即可。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 自

53、動方式又分為單步、單周期、連續(xù)、回初始態(tài)、回原 點(HOME)等運行方式，也有些設備要求有半自動運行模式。 單步、單周期也是以檢修、調(diào)試為主要目的，用于檢查生產(chǎn) 工藝流程是否正確，參數(shù)是否合理，生產(chǎn)產(chǎn)品各項指標是否 符合要求；連續(xù)運行方式是設備處于正常生產(chǎn)時的工作方式； 回初始態(tài)、回原點運行方式通常用于機構(gòu)校零或為連續(xù)運行 做好準備；半自動方式是當某些控制器件失靈或故障時設備 能夠維持的某種運行方式，通常是短時運行，器件更換或故 障排除后能夠迅速恢復到自動運行方式下，是設備的一種補 救措置。自動方式的設計都適合采用順序控制設計法完成梯 形圖設計。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 多種工作方

54、式的梯形圖結(jié)構(gòu)如圖7-31所示，使用跳步指 令將程序體分割成若干個子模塊，每個模塊對應某一工作 方式，通過操作面板確認系統(tǒng)的工作方式。圖7-31(a)的結(jié) 構(gòu)相對比較簡單，得到的梯形圖程序也較為簡單，但在自 動工作方式下多種模式的判斷具有經(jīng)驗設計法的特點；圖7- 31(b)的結(jié)構(gòu)各模塊之間接口關(guān)系清楚，不同工作方式之間 沒有相互牽連，便于開展設計調(diào)試工作，符合模塊化結(jié)構(gòu)， 但程序長度較前者有所增加，適合用戶程序容量大的可編 程序控制器。需要說明的是，圖7-31(b)的結(jié)構(gòu)在工作方式 的增減上更為靈活，對某些有特殊工作方式需求的系統(tǒng)， 很難采用經(jīng)驗設計法在自動運行方式的順序功能圖中添加， 我們將

55、在以后的例子中給予說明。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-31 多種工作方式控制系統(tǒng)梯形圖結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序控制器程序設計方法 在圖7-31(a)中，X0信號為外部手動/自動選擇開關(guān)，公 用程序包括初始化和輸入/輸出操作、報警操作等。其中， 輸入/輸出操作可以不在公用程序中處理，而直接編寫在手 動或自動程序中，因為使用了條件跳轉(zhuǎn)指令，在不同的跳步 區(qū)中允許雙線圈輸出，程序在每個掃描周期中只會對同一個 輸出繼電器執(zhí)行一次輸出操作，但一方面為了提高程序的功 能化、模塊化和可讀性，另一方面也便于今后的調(diào)試、修改 和維護工作，建議在程序中集中處理輸入/輸出繼電器，具 體做法如圖7-32所

56、示，在步與輸入/輸出的關(guān)系之間多建立一 級映射，在手動、自動程序中只修改輔助繼電器的內(nèi)容，最 終的輸入/輸出操作放在公用程序段中。在程序設計中養(yǎng)成 一個良好的編程習慣，對于系統(tǒng)設計的許多環(huán)節(jié)都會帶來極 大的便利。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-32 梯形圖設計中的輸入/輸出處理 第7章 可編程序控制器程序設計方法 例7-6 某變頻供水控制系統(tǒng)采用一個變頻器控制三個水 泵(1拖3)，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖7-33所示，操作面板及主回 路結(jié)構(gòu)示意圖如圖7-34、圖7-35所示，壓力反饋接至變頻器， 變頻器內(nèi)置PID控制器調(diào)整水泵運行轉(zhuǎn)速，當前池水位報警 信號出現(xiàn)時，系統(tǒng)應停止運行。系統(tǒng)控制

57、過程如下。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-33 供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-34 控制面板示意圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-35 供水控制系統(tǒng)主回路示意圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 自動運行：根據(jù)水壓要求自動投入水泵運行數(shù)量，當 出現(xiàn)用水需求時，先投入一臺水泵變頻運行，有增泵要求時， 將變頻泵切換到工頻運行，再投入第二臺水泵變頻運行，最 多三臺水泵全部投入運行；當用水量下降時，將投入的水泵 按先啟先停原則退出，至最后一臺水泵變頻運行，維持水壓； 當無用水需求時，變頻泵也退出運行。用水量判斷依據(jù)為變 頻器的運行頻率高、低限信號。

58、高限表明用水量大，需要增 泵；低限表明用水量小，需要退泵。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 半自動運行：當變頻器出現(xiàn)故障時，能夠根據(jù)水壓無 源觸點信號(電接點壓力表)控制變頻器的投入，此時水泵均工 作在工頻模式下。 手動運行：利用手動按鈕啟動或停止相應水泵運行， 水泵均為工頻模式。 分析：根據(jù)控制要求配置輸入/輸出口，輸入為各類外部 主令信號和各類檢測信號，輸出控制6個接觸器，如表7-2所 示。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 表 7-2 I/O 資源分配 輸入 輸出 X0 啟動 Y0 1KM1 X1 停止 Y1 2KM1 X2 變頻器故障 Y2 3KM1 X3 自動/手動切換 Y3

59、變頻使能 X4 前池水位報警 Y4 1KM2 X5 高水壓信號 Y5 2KM2 X6 低水壓信號 Y6 3KM2 X7 變頻器上限信號 X10 變頻器下限信號 X11 1 號泵手動啟動 X12 1 號泵手動停止 X13 2 號泵手動啟動 X14 2 號泵手動停止 X15 3 號泵手動啟動 X16 3 號泵手動停止 第7章 可編程序控制器程序設計方法 在本系統(tǒng)中，假定電機功率較小，PLC的輸出可直接驅(qū) 動交流接觸器，若功率較大，應采用中間繼電器放大之后驅(qū) 動交流接觸器，以保護PLC輸出觸點。資源配置完成后設計 PLC的外部接線示意圖如圖7-36所示。本例實際系統(tǒng)不需要采 用這么多的I/O資源，手

60、動控制由二次回路實現(xiàn)性價比更好， 這里主要是為便于闡述多種工作方式而做的適當調(diào)整。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-36 PLC外部接線示意圖 第7章 可編程序控制器程序設計方法 制定梯形圖結(jié)構(gòu)：程序應包括手動運行、自動運行和半 自動運行三種方式，梯形圖結(jié)構(gòu)如圖7-37所示。當手動/自動 控制開關(guān)X3=0時，為手動控制；當X3=1且變頻器故障信號 X2=0(無故障)時，為自動控制；當X3=1且變頻器故障信號 X2=1(有故障)時，為半自動運行；當前池水位低時，說明管 網(wǎng)無水/停水，系統(tǒng)停止工作。 第7章 可編程序控制器程序設計方法 圖7-37 供水控制系統(tǒng)梯形圖結(jié)構(gòu) 第7章 可編程序