第七章PLC1可編程序控制器的控制系統(tǒng)設計

1、 第七章第七章 可編程序控制器的控制系統(tǒng)設計可編程序控制器的控制系統(tǒng)設計第一節(jié)第一節(jié) PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟 第二節(jié)第二節(jié) PLC控制系統(tǒng)的硬件配置控制系統(tǒng)的硬件配置 第三節(jié)第三節(jié) PLC控制系統(tǒng)應用程序的設計控制系統(tǒng)應用程序的設計第四節(jié)第四節(jié) PLC應用程序的基本環(huán)節(jié)及設計技巧應用程序的基本環(huán)節(jié)及設計技巧第五節(jié)第五節(jié) 減少減少PLC輸入輸入/輸出點的方法輸出點的方法第六節(jié)第六節(jié) PLC在工業(yè)控制中的應用在工業(yè)控制中的應用 7-1 PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容和步驟一、一、PLC控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容控制系統(tǒng)設計的內(nèi)容(1)分析控制對象，明確設計

2、任務和要求。這是整個設計的依據(jù)。分析控制對象，明確設計任務和要求。這是整個設計的依據(jù)。(2)選定選定PLC的型號以及所需要的輸入的型號以及所需要的輸入/輸出模塊，對控制系統(tǒng)的硬件進行輸出模塊，對控制系統(tǒng)的硬件進行配置。配置。(3)編制編制PLC的輸入的輸入/輸出分配表和畫出輸入輸出分配表和畫出輸入/輸出端子接線圖。輸出端子接線圖。(4)根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫程序規(guī)格要求說明書，然后進行程序設計。根據(jù)系統(tǒng)設計的要求編寫程序規(guī)格要求說明書，然后進行程序設計。(5)設計操作臺、電器柜，選擇所需的電器元件。設計操作臺、電器柜，選擇所需的電器元件。(6)編寫設計說明書和操作使用說明書。編寫設計說明書和操

3、作使用說明書。二、二、PLC控制系統(tǒng)的設計步驟控制系統(tǒng)的設計步驟PLC控制系統(tǒng)設計的一般步驟如圖控制系統(tǒng)設計的一般步驟如圖7-1所示。所示。三、三、PLC控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型 以以PLC為主控制器的控制系統(tǒng)有以下為主控制器的控制系統(tǒng)有以下4種控制類型。種控制類型。1. 由由PLC構成的單機控制系統(tǒng)構成的單機控制系統(tǒng) 單機控制系統(tǒng)是由單機控制系統(tǒng)是由1臺臺PLC控制控制1臺設備或臺設備或1條簡易生產(chǎn)線條簡易生產(chǎn)線 。2. 由由PLC構成的集中控制系統(tǒng)構成的集中控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)是由集中控制系統(tǒng)是由1臺臺PLC控制多臺設備或幾條簡易生產(chǎn)線控制多臺設備或幾條簡易生產(chǎn)線 。3. 遠程遠程I

4、/O控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 遠程控制系統(tǒng)是集中控制系統(tǒng)的特殊情況，也是由遠程控制系統(tǒng)是集中控制系統(tǒng)的特殊情況，也是由1臺臺PLC控制多個被控制多個被控對象，但是卻有部分控對象，但是卻有部分I/O系統(tǒng)遠離系統(tǒng)遠離PLC主機主機 。4. 由由PLC構成的分布式控制系統(tǒng)構成的分布式控制系統(tǒng) 分布式控制系統(tǒng)有多個被控對象，每個被控對象由分布式控制系統(tǒng)有多個被控對象，每個被控對象由1臺具有通信功能的臺具有通信功能的PLC控制，由上位機通過數(shù)據(jù)總線與多臺控制，由上位機通過數(shù)據(jù)總線與多臺PLC進行通信，各個進行通信，各個PLC之之間也有數(shù)據(jù)交換。間也有數(shù)據(jù)交換。返回目錄返回目錄 7-2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置控

5、制系統(tǒng)的硬件配置一、選擇一、選擇PLC機型機型二、開關量二、開關量I0模塊的選擇模塊的選擇三、模擬量三、模擬量I0模塊的選擇模塊的選擇四、智能四、智能I0模塊的選擇模塊的選擇返回目錄返回目錄 7-2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置控制系統(tǒng)的硬件配置一、選擇一、選擇PLC機型機型 目前生產(chǎn)目前生產(chǎn)PLC的廠家有很多，比如有西門子、三菱、松下、歐姆龍等。所的廠家有很多，比如有西門子、三菱、松下、歐姆龍等。所以在做系統(tǒng)配置時，第一步是確定機型。選型時的基本原則：在滿足控制要以在做系統(tǒng)配置時，第一步是確定機型。選型時的基本原則：在滿足控制要求的前提下，選型時應選擇最佳的性能價格比，一般是從以下幾個方面加以求

6、的前提下，選型時應選擇最佳的性能價格比，一般是從以下幾個方面加以考慮：考慮：(一一)IO點數(shù)的估算點數(shù)的估算 選擇選擇IO點數(shù)的原則：使系統(tǒng)滿足控制要求，還要使系統(tǒng)投資最低。一般點數(shù)的原則：使系統(tǒng)滿足控制要求，還要使系統(tǒng)投資最低。一般在估計的總點數(shù)的基礎上再加上在估計的總點數(shù)的基礎上再加上2030的備用量。的備用量。(二二)用戶存儲器容量的估算用戶存儲器容量的估算 根據(jù)經(jīng)驗，每個根據(jù)經(jīng)驗，每個IO點及有關功能元件占用的內(nèi)存為點及有關功能元件占用的內(nèi)存為 ： 開關量輸入元件：開關量輸入元件：1020B點；點； 開關量輸出元件：開關量輸出元件：510B點；點； 定時器計數(shù)器：定時器計數(shù)器：2B個：

7、個： 模擬量：模擬量：100150B點；點； 通信接口：一個接口一般需要通信接口：一個接口一般需要300B以上：以上： 根據(jù)上面計算出來的總字節(jié)數(shù)，再考慮增加根據(jù)上面計算出來的總字節(jié)數(shù)，再考慮增加25左右的備用量，就可以估左右的備用量，就可以估算出用戶程序所需要的內(nèi)存容量，從而選擇合適的算出用戶程序所需要的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。內(nèi)存。 (三三)CPU功能與結構的選擇功能與結構的選擇 PLC都具有開關量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有都具有開關量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些些PLC還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選還可擴展各種特殊

8、功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時型時CPU滿足實際控制的需要就可以了。滿足實際控制的需要就可以了。 例如：例如： 對于小型的開關量控制的應用系統(tǒng)，選用小型對于小型的開關量控制的應用系統(tǒng)，選用小型PLC就能滿足要求；就能滿足要求； 對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統(tǒng)，應選用對于以開關量控制為主，帶有部分模擬量控制的應用系統(tǒng)，應選用帶有帶有AD轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶DA轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，并轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，并且選擇運算功能較強的小型且選擇運算功能較強的小型PLC。 對于工藝復雜對于工藝復雜,控制要求較高的系統(tǒng)控制要求較高的系統(tǒng),如需要如

9、需要PID調(diào)節(jié)、位置控制、快調(diào)節(jié)、位置控制、快速控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能的系統(tǒng)，可選用中、大型速控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能的系統(tǒng)，可選用中、大型PLC返回目錄返回目錄二、開關量二、開關量I0模塊的選擇模塊的選擇 PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊來實現(xiàn)的。模塊來實現(xiàn)的。 現(xiàn)場的輸入信號通過輸入模塊與現(xiàn)場的輸入信號通過輸入模塊與CPU相連，相連， PLC的輸出通過輸出模塊與生產(chǎn)現(xiàn)場相連的輸出通過輸出模塊與生產(chǎn)現(xiàn)場相連.(一一)、開關量輸入模塊的選擇、開關量輸入模塊的選擇 將生產(chǎn)現(xiàn)場信號進行電平轉(zhuǎn)換將生產(chǎn)現(xiàn)場信號進行電平轉(zhuǎn)換(TTL電平電平) 。 1.類型：類型： 按輸入點

10、數(shù)分：常用的有按輸入點數(shù)分：常用的有8點、點、12點、點、16點、點、32點等。點等。 按工作電壓分：有直流按工作電壓分：有直流5V、12V、24V、48V；交流；交流110V、220V等。等。 按外部接線方線可分為：匯點式輸入、分隔式輸入。按外部接線方線可分為：匯點式輸入、分隔式輸入。匯點式輸入：匯點式輸入：各輸入回路有一個公共端，可以是全部輸入點為一組共用一各輸入回路有一個公共端，可以是全部輸入點為一組共用一個公共端和一個電源，也可以將全部輸入點分為幾組，每組有一個公共端個公共端和一個電源，也可以將全部輸入點分為幾組，每組有一個公共端和單獨的一個電源?？捎糜谥绷鬏斎肽K，也可用于交流輸入模

11、塊。和單獨的一個電源?？捎糜谥绷鬏斎肽K，也可用于交流輸入模塊。分隔式輸入：分隔式輸入：每個輸入點需要獨立的電源。相對于電源來說，各個輸入點每個輸入點需要獨立的電源。相對于電源來說，各個輸入點之間是相互隔離的。用于交流輸入模塊。之間是相互隔離的。用于交流輸入模塊。2.選擇開關量輸入模塊時主要考慮的因素選擇開關量輸入模塊時主要考慮的因素 選擇工作電壓等級選擇工作電壓等級 選擇模塊密度選擇模塊密度 門檻電平門檻電平 輸入端漏電流的控制輸入端漏電流的控制.(二二)、開關量輸出模塊的選擇、開關量輸出模塊的選擇作用：作用：是將是將PLC的輸出信號傳遞給外部負載，并將的輸出信號傳遞給外部負載，并將PLC內(nèi)

12、部的低電平信內(nèi)部的低電平信 號轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號。號轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號。1.類型：類型： 按照負載使用的電源不同：按照負載使用的電源不同：可分為可分為 直流輸出模塊，交流輸出模塊和交直流輸出模塊。直流輸出模塊，交流輸出模塊和交直流輸出模塊。 按輸出形式的不同：按輸出形式的不同： 晶體管輸出方式，可控硅輸出方式及繼電器輸出方式。晶體管輸出方式，可控硅輸出方式及繼電器輸出方式。 2.選擇開關量輸出模塊時主要考慮的因素選擇開關量輸出模塊時主要考慮的因素 輸出方式的選擇輸出方式的選擇 輸出電流的選擇輸出電流的選擇:模塊輸出電流必須大于負載電流的額定值模塊輸出電流必須大于負載電流的額

13、定值.返回目錄返回目錄三、模擬量三、模擬量I0模塊的選擇模塊的選擇 1.選擇模擬量輸入模塊時主要考慮的因素選擇模擬量輸入模塊時主要考慮的因素 模擬量值的輸入范圍模擬量值的輸入范圍: 模擬量的輸入可以是電壓信號或電流信號模擬量的輸入可以是電壓信號或電流信號,標淮值為標淮值為05V、010V（單極性），（單極性），-2.5V2.5V、-55V(雙極性雙極性)、020mA、420mA等。等。在選用時一定要注意與現(xiàn)場過程檢測信號范圍相對應。在選用時一定要注意與現(xiàn)場過程檢測信號范圍相對應。 模擬量輸入模塊的分辨率、精度、轉(zhuǎn)換時間等參數(shù)指標應符合系模擬量輸入模塊的分辨率、精度、轉(zhuǎn)換時間等參數(shù)指標應符合系統(tǒng)

14、的要求。統(tǒng)的要求。 在應用中要注意抗干攏措施，比如：模擬量輸入信號線要采用屏在應用中要注意抗干攏措施，比如：模擬量輸入信號線要采用屏蔽措施；要采用一定的補償措施，來減少環(huán)境變化對模擬量輸入信蔽措施；要采用一定的補償措施，來減少環(huán)境變化對模擬量輸入信號的影響。號的影響。2.選擇模擬量輸出模塊時主要考慮的因素選擇模擬量輸出模塊時主要考慮的因素 模擬量輸出模塊的輸出類型有電壓輸出和電流輸出兩種，輸出范圍有模擬量輸出模塊的輸出類型有電壓輸出和電流輸出兩種，輸出范圍有010V、-1010V、020mA、420mA等。一般模擬量輸出模塊都有這些等。一般模擬量輸出模塊都有這些類型，在與負載連線時，一定要滿足

15、要求。類型，在與負載連線時，一定要滿足要求。 模擬量輸出模塊的的輸出精度、分辨率、抗干攏措施等都要符合模擬量輸出模塊的的輸出精度、分辨率、抗干攏措施等都要符合控制系統(tǒng)的要求?？刂葡到y(tǒng)的要求。四、智能四、智能I0模塊的選擇模塊的選擇 智能智能I0模塊包括通信處理模塊、調(diào)制解調(diào)器模塊、高數(shù)計算器模塊包括通信處理模塊、調(diào)制解調(diào)器模塊、高數(shù)計算器模塊、帶有模塊、帶有PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊、中斷控制模塊、位置控制模調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊、中斷控制模塊、位置控制模塊等。是為了滿足特殊功能的需要。塊等。是為了滿足特殊功能的需要。 總結：對總結：對PLC的機型、開關量的機型、開關量I/O模塊、模擬量模塊、模

16、擬量I/O模塊以及智能模塊以及智能模塊模塊I/O模塊進行選擇后，基本上就完成了模塊進行選擇后，基本上就完成了PLC系統(tǒng)的硬件配置工作。系統(tǒng)的硬件配置工作。接下來就是程序設計了。接下來就是程序設計了。返回目錄返回目錄 7-3 PLC控制系統(tǒng)應用程序的設計控制系統(tǒng)應用程序的設計一、一、PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的基本原則控制系統(tǒng)應用程序設計的基本原則二、二、PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的內(nèi)容控制系統(tǒng)應用程序設計的內(nèi)容三、三、PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的步驟控制系統(tǒng)應用程序設計的步驟四、應用程序設計的方法四、應用程序設計的方法五、梯形圖程序的編寫規(guī)則五、梯形圖程序的編寫規(guī)則六、應用程序設計過程中應注意

17、的幾個問題六、應用程序設計過程中應注意的幾個問題 一、一、PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的基本原則控制系統(tǒng)應用程序設計的基本原則 PLC控制系統(tǒng)應用程序設計是以系統(tǒng)要實現(xiàn)的工藝要求、硬件組成和控制系統(tǒng)應用程序設計是以系統(tǒng)要實現(xiàn)的工藝要求、硬件組成和操作方式等條件為依據(jù)來進行的。操作方式等條件為依據(jù)來進行的。 二、二、 PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的內(nèi)容控制系統(tǒng)應用程序設計的內(nèi)容 應用程序設計是指根據(jù)系統(tǒng)硬件結構和工藝要求，使用相應編程語應用程序設計是指根據(jù)系統(tǒng)硬件結構和工藝要求，使用相應編程語言，來編制實際應用程序以及形成相應的文件。包含：言，來編制實際應用程序以及形成相應的文件。包含： 1. 參數(shù)

18、表的定義：參數(shù)表定義是指按一定格式對系統(tǒng)各接口參數(shù)進行規(guī)參數(shù)表的定義：參數(shù)表定義是指按一定格式對系統(tǒng)各接口參數(shù)進行規(guī) 定和整理，為編制程序做準備。定和整理，為編制程序做準備。 2.程序框圖的繪制：程序框圖是指依據(jù)工藝流程而繪制的控制過程方框程序框圖的繪制：程序框圖是指依據(jù)工藝流程而繪制的控制過程方框 圖。圖。 3. 程序的編制：程序的編制是程序設計最主要且最重要階段，是控制功程序的編制：程序的編制是程序設計最主要且最重要階段，是控制功 能的具體實現(xiàn)過程。能的具體實現(xiàn)過程。 4.程序測試：程序測試是整個程序設計工作中一項很重要的內(nèi)容，它可程序測試：程序測試是整個程序設計工作中一項很重要的內(nèi)容，它

19、可 以初步檢查程序的實際效果。以初步檢查程序的實際效果。三、三、PLC控制系統(tǒng)應用程序設計的步驟控制系統(tǒng)應用程序設計的步驟 1.程序框圖設計程序框圖設計 2.分配分配I/O編號編號 3.編寫程序編寫程序 4.程序調(diào)試程序調(diào)試 5.編寫程序說明書編寫程序說明書返回目錄返回目錄四、應用程序設計的方法四、應用程序設計的方法 第一個方法：第一個方法：經(jīng)驗設計法經(jīng)驗設計法 設計者根據(jù)自已的經(jīng)驗來設計控制程序設計者根據(jù)自已的經(jīng)驗來設計控制程序 要求：設計者有豐富的經(jīng)驗要求：設計者有豐富的經(jīng)驗 缺點：不規(guī)范。缺點：不規(guī)范。 第二個方法：第二個方法：順序功能圖法順序功能圖法 （一）、順序功能圖的涵義一）、順序

20、功能圖的涵義 （二）、順序功能圖二）、順序功能圖 (狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)(功能表圖功能表圖)的基本結構的基本結構 （三）、順序功能圖法三）、順序功能圖法 返回目錄返回目錄（一）、順序功能圖的涵義（一）、順序功能圖的涵義 1 步（狀態(tài)）的涵義步（狀態(tài)）的涵義 2 順序功能圖順序功能圖 (又稱為功能表圖又稱為功能表圖)（或流程圖）（或流程圖）(狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)的涵義的涵義 3 步（狀態(tài)）的劃分步（狀態(tài)）的劃分 4 順序功能圖順序功能圖 (功能表圖功能表圖)的組成要素的組成要素 5 順序功能圖（功能表圖順序功能圖（功能表圖)中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn) 返回目錄返回目錄1 步（狀態(tài)）的涵義步（狀

21、態(tài)）的涵義: 一個控制過程可以分為若干個階段，每一階段稱為步（或狀態(tài)）一個控制過程可以分為若干個階段，每一階段稱為步（或狀態(tài)） 2 順序功能圖順序功能圖 (又稱為功能表圖又稱為功能表圖)（或流程圖）（或流程圖）(狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)的涵義的涵義 它是表示控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。它是表示控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。3 步（狀態(tài)）的劃分步（狀態(tài)）的劃分 步是根據(jù)步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)來劃分的，輸出量的狀態(tài)來劃分的，狀態(tài)不變的階段稱為步狀態(tài)不變的階段稱為步，只要，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進

22、入新的步.如下圖所示如下圖所示,整個工作過程可以分為四步。在每一步內(nèi)整個工作過程可以分為四步。在每一步內(nèi)PLC的輸出量狀態(tài)保持不變。的輸出量狀態(tài)保持不變。 返回目錄返回目錄4 順序功能圖順序功能圖 (功能表圖功能表圖)的組成要素的組成要素 左圖所示為功能表圖的一般左圖所示為功能表圖的一般形式。它主要由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)形式。它主要由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動作等要換條件、有向連線和動作等要素組成。素組成。(1)、步、步步：步是根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)步：步是根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化，將系統(tǒng)的工作過程的變化，將系統(tǒng)的工作過程分成若干個狀態(tài)不變的階段，分成若干個狀態(tài)不變的階段，這些階段稱為這些階段稱為“步步

23、” 步在功能表圖的表示步在功能表圖的表示順序功能圖的一般形式順序功能圖的一般形式 步在功能表圖中用矩形方框表示。步在功能表圖中用矩形方框表示。如如 ，框內(nèi)的數(shù)字是該步的編號。，框內(nèi)的數(shù)字是該步的編號。如圖所示各步的編號為如圖所示各步的編號為n-1、n、 n+1。 活動步活動步:當系統(tǒng)正工作于某一步時，當系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱為該步處于活動狀態(tài)，稱為“活動步活動步”。 初始步初始步：控制過程剛開始階段的：控制過程剛開始階段的活動步與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應，稱為活動步與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應，稱為“初始步初始步”。在功能表圖中初始步用雙。在功能表圖中初始步用雙線框表示線框表示,如如 。

24、每個功能表圖至少。每個功能表圖至少應該有一個初始步。應該有一個初始步。 (2).與步相關的動作（命令）與步相關的動作（命令） 動作：是指某步活動時，動作：是指某步活動時，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應該執(zhí)行的動作。動作。 動作在功能表圖中的表示動作在功能表圖中的表示 動作在功能表圖中用矩形方框表示，矩形框中的文字或符號表示動作的涵義動作在功能表圖中用矩形方框表示，矩形框中的文字或符號表示動作的涵義,該矩形框與相應步的矩形框連接該矩形框與相應步的矩形框連接. 如果某一步有幾個動作，可以用下圖中的兩種畫法來表示如果某一步有幾個動作，可以用下圖中的

25、兩種畫法來表示 ，但并不表示這些，但并不表示這些動作之間的任何順序動作之間的任何順序. 當步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行當步處于活動狀態(tài)時，相應的動作被執(zhí)行(3)、有向線段、有向線段 步與步之間由有向線段連接。步與步之間由有向線段連接。步的活動狀態(tài)的進展是按有向連步的活動狀態(tài)的進展是按有向連線規(guī)定的路線進行的。有向連線線規(guī)定的路線進行的。有向連線上沒有箭頭時，其進展方向是從上沒有箭頭時，其進展方向是從上到下、從左到右。如果不是上上到下、從左到右。如果不是上述方向，應在有向線段上用箭頭述方向，應在有向線段上用箭頭表示方向。表示方向。 (4)、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件 步的活動狀態(tài)的進展

26、是步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換來完成的。轉(zhuǎn)換是由轉(zhuǎn)換來完成的。轉(zhuǎn)換是由與有向連線垂直的短劃由與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間也同樣不能直接相連，間也同樣不能直接相連，必須有步隔開。必須有步隔開。 轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可以標注在短劃線旁邊。以標注在短劃線旁邊。返回目錄返回目錄5 順序功能圖（功能表圖順序功能圖（功能表圖)中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn) 步與步之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換應同時具備步與步之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換應同時具備兩個條件：兩個條

27、件：前級步必須是前級步必須是“活動步活動步”；對應的轉(zhuǎn)換條件成立。對應的轉(zhuǎn)換條件成立。 當同時具備以上兩個條件時，當同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換。即后續(xù)步才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換。即后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑凹壊阶優(yōu)椴蛔優(yōu)榛顒硬?，而前級步變?yōu)椴换顒硬?。例如圖活動步。例如圖3-17中中n步為活步為活動步的情況下轉(zhuǎn)換條件動步的情況下轉(zhuǎn)換條件 c成立，成立，則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即n+1步變?yōu)榛顒樱阶優(yōu)榛顒?，而而n步變?yōu)椴换顒硬阶優(yōu)椴换顒?。 返回目錄返回目錄2.順序功能圖順序功能圖 (狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖)(功能表圖功能表圖)的基本結構：的基本結構： 有單序列結構、選擇序列結構、并列序列結構

28、、子步結構有單序列結構、選擇序列結構、并列序列結構、子步結構（1）.單序列結構單序列結構 單序列結構是由一系列按單序列結構是由一系列按順序排列、依次激活的步組順序排列、依次激活的步組成。每一步的后面只有一個成。每一步的后面只有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換后面只有轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步，如圖一步，如圖3-17所示所示（2).選擇序列結構選擇序列結構 是指是指某一步的后面有幾個步，當滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時，轉(zhuǎn)向不同的步。某一步的后面有幾個步，當滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時，轉(zhuǎn)向不同的步。分支：分支：選擇序列的開始稱為分支。如圖選擇序列的開始稱為分支。如圖7-3a所示，當步所示，當步5為活動步時，若滿足為活動步

29、時，若滿足條件條件e=1，則步，則步5轉(zhuǎn)向步轉(zhuǎn)向步6；合并：合并：選擇序列的結束稱為合并。選擇序列的結束稱為合并。 幾個選擇序列合并到同一個序列幾個選擇序列合并到同一個序列上，每一個分支也都有自已的轉(zhuǎn)換條上，每一個分支也都有自已的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平線之上。件，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平線之上。如圖如圖7-3b所示，當步所示，當步7為活動步，且為活動步，且滿足條件滿足條件h=1，則步，則步7轉(zhuǎn)向步轉(zhuǎn)向步16。 （3）.并行序列結構并行序列結構 是指當轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后將同時使多個后續(xù)步激活。是指當轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后將同時使多個后續(xù)步激活。 分支：分支：并行序列的開始稱為分支。水平連線用雙線表示。它們被同時

30、并行序列的開始稱為分支。水平連線用雙線表示。它們被同時 激活后，每個序列中的活動步的進展是獨立的。激活后，每個序列中的活動步的進展是獨立的。 如圖如圖7-4a所示，當步所示，當步11為為活動步時，若滿足條件活動步時，若滿足條件b=1，步步12、14、18同時變?yōu)榛顒油瑫r變?yōu)榛顒硬?；步步；?1變?yōu)椴换顒硬?。并變?yōu)椴换顒硬?。并行序列的分支只有一個轉(zhuǎn)換行序列的分支只有一個轉(zhuǎn)換條件，并標在水平雙線之上條件，并標在水平雙線之上。 合并：合并：并行序列的結束稱為合并。并行序列的結束稱為合并。 當所有前級步都為活動步時，當所有前級步都為活動步時， 且轉(zhuǎn)換條件滿足時，同時轉(zhuǎn)換到且轉(zhuǎn)換條件滿足時，同時轉(zhuǎn)換到

31、同一個步。同一個步。 如圖如圖7-4b所示，當步所示，當步13、15、17都為活動步，若滿足條件都為活動步，若滿足條件d=1，則步，則步13、15、17同時變?yōu)椴换顒硬?，步同時變?yōu)椴换顒硬剑?8變?yōu)榛顒硬?。并行序列的合并只有一變?yōu)榛顒硬?。并行序列的合并只有一個轉(zhuǎn)換條件，標在水平雙線之下。個轉(zhuǎn)換條件，標在水平雙線之下。（4）子步（）子步（microstep） 在順序功能圖中，某一步在順序功能圖中，某一步又可分為幾個子步。如圖又可分為幾個子步。如圖7-5所示。圖所示。圖7-5a是以簡略形式是以簡略形式表示的步表示的步3；如圖；如圖7-5b所示將所示將步步3細分為細分為5個子步；詳細表個子步；詳細

32、表示了步示了步3的具體細節(jié)。的具體細節(jié)。返回目錄返回目錄(三）、順序功能圖法三）、順序功能圖法 含義：根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設計順序功能圖含義：根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設計順序功能圖(Sequential Function Chart )(SFC)，然后，再根據(jù)順序功能圖來設計控制程序。，然后，再根據(jù)順序功能圖來設計控制程序。 實現(xiàn)編程的方法：實現(xiàn)編程的方法： 1 可以由順序控制繼電器可以由順序控制繼電器(SCR)指令來編程指令來編程、 2 置位置位/復位復位(S/R)指令來編程指令來編程、 3 移位寄存器移位寄存器(SHRB)指令來編程指令來編程。返回目錄返回目錄1 可以由順序控制繼電器可以由順序控制

33、繼電器(SCR)指令來編程指令來編程(1)、順序控制繼電器、順序控制繼電器(Sequential Control Relayt )(SCR)指令指令 順序控制繼電器指令有順序控制繼電器指令有3條，由條，由LSCR(程序段的開始程序段的開始)、SCRT(程程序段的轉(zhuǎn)換序段的轉(zhuǎn)換)、SCRE(程序段的結束程序段的結束)構成，其操作數(shù)為順序控制繼電器構成，其操作數(shù)為順序控制繼電器(S)。 從從LSCR開始到開始到SCRE結束的所有指令組成一個結束的所有指令組成一個SCR程序段程序段,一個一個SCR程序段對應順序功能圖中的一個步程序段對應順序功能圖中的一個步.指令梯形圖和指令表格式如下表所示指令梯形圖

34、和指令表格式如下表所示指令功能指令功能a.LSCR(裝載順序控制繼電器指令裝載順序控制繼電器指令)，標志一個順序控制繼電器程序段，標志一個順序控制繼電器程序段(SCR段段)的開始。的開始。LSCR指令把指令把s位的值裝載到位的值裝載到SCR堆棧，其值決定堆棧，其值決定SCR段是否執(zhí)行，值為段是否執(zhí)行，值為l執(zhí)行該執(zhí)行該SCR段；值為段；值為0不執(zhí)行該段。不執(zhí)行該段。b.SCRT(順序控制繼電器轉(zhuǎn)換指令順序控制繼電器轉(zhuǎn)換指令)，用于執(zhí)行，用于執(zhí)行SCR段的轉(zhuǎn)換。段的轉(zhuǎn)換。SCRT指指令有兩方面功能：令有兩方面功能： 第一：通過置位下一個要執(zhí)行的第一：通過置位下一個要執(zhí)行的SCR段的段的S位，使下

35、一個位，使下一個SCR段開始段開始 工工 作；作； 第二：復位當前工作的第二：復位當前工作的SCR段的段的S位，使該段停止工作。位，使該段停止工作。c.SCRE順序控制繼電器結束指令，使程序退出當前正在執(zhí)行的順序控制繼電器結束指令，使程序退出當前正在執(zhí)行的 SCR段，段，表示一個表示一個SCR段的結束。每個段的結束。每個SCR段必須由段必須由SCRE指令結束。指令結束。 指令使用舉例指令使用舉例 控制紅燈、綠燈、黃燈，要求：紅燈先亮，控制紅燈、綠燈、黃燈，要求：紅燈先亮，2s后綠燈亮、再過后綠燈亮、再過3s后黃后黃燈亮，待紅燈、綠燈、黃燈全亮燈亮，待紅燈、綠燈、黃燈全亮3min后，全部熄滅。程

36、序如下：后，全部熄滅。程序如下： 每一個每一個SCR程序段中均包含三個要素：程序段中均包含三個要素： 第一：輸出對象：在這一步序中應完成的動作第一：輸出對象：在這一步序中應完成的動作 第二：轉(zhuǎn)換條件，滿足轉(zhuǎn)換條件后，實現(xiàn)第二：轉(zhuǎn)換條件，滿足轉(zhuǎn)換條件后，實現(xiàn)SCR段的轉(zhuǎn)換段的轉(zhuǎn)換 第三：轉(zhuǎn)換目標，轉(zhuǎn)換到下一個步序第三：轉(zhuǎn)換目標，轉(zhuǎn)換到下一個步序 (2）、順序控制繼電器）、順序控制繼電器(SCR)指令編程。指令編程。要點：要點：第一第一.順序控制繼電器指令的順序控制繼電器指令的SCR程序段對應順序功能圖中的步。程序段對應順序功能圖中的步。第二第二.當順序控制繼電器當順序控制繼電器S位的狀態(tài)為位的狀

37、態(tài)為“1”（例（例S0.1=1）時，對應的）時，對應的SCR段被激活，即順序功能圖對應的步被激活，成為活動步，否則是非活段被激活，即順序功能圖對應的步被激活，成為活動步，否則是非活動步。動步。第三第三.SCR段中執(zhí)行程序所完成的動作（或命令）對應順序功能圖中該步段中執(zhí)行程序所完成的動作（或命令）對應順序功能圖中該步相關的動作（或命令）。相關的動作（或命令）。 例：運料小車運行示意圖如圖例：運料小車運行示意圖如圖7-6所示。所示。 控制要求：系統(tǒng)起動后首先在原位進行裝料?？刂埔螅合到y(tǒng)起動后首先在原位進行裝料。15s后裝料停止，小車后裝料停止，小車右行。右行至行程開關右行。右行至行程開關SQ2,

38、右行停止，進行卸料。右行停止，進行卸料。10s后，卸料停止，后，卸料停止，小車左行。左行至行程開關小車左行。左行至行程開關SQ1,左行停止，進行裝料。如此循環(huán)一直進左行停止，進行裝料。如此循環(huán)一直進行下去，直至停止工作。行下去，直至停止工作。 步的劃分：系統(tǒng)的工作過程可以分為四步：步的劃分：系統(tǒng)的工作過程可以分為四步：第一步裝料，第二步右行，第一步裝料，第二步右行，第三步卸料，第四步左行等。第三步卸料，第四步左行等。 當滿足某個條件時（如時間當滿足某個條件時（如時間15s、碰到行程開關等），系統(tǒng)從當前步碰到行程開關等），系統(tǒng)從當前步轉(zhuǎn)入下一步，同時上一步的動作結轉(zhuǎn)入下一步，同時上一步的動作結束

39、。束。 上述過程可以由順序功能圖來表示。運料小車控制系統(tǒng)的順序功能圖上述過程可以由順序功能圖來表示。運料小車控制系統(tǒng)的順序功能圖如圖如圖7-7所示所示 依據(jù)順序功能圖設計梯形圖，首先對各輸入、輸出信號進行編址依據(jù)順序功能圖設計梯形圖，首先對各輸入、輸出信號進行編址,列出列出輸入、輸出信號分配表，如表輸入、輸出信號分配表，如表7-1所示。并畫出所示。并畫出PLC輸入、輸出端子接線輸入、輸出端子接線圖，如圖圖，如圖7-8所示。最后設計梯形圖。運料小車控制程序如圖所示。最后設計梯形圖。運料小車控制程序如圖7-9所示。所示。系統(tǒng)停止后，應使所有的輸出線圈（系統(tǒng)停止后，應使所有的輸出線圈（S0.1S0.

40、3，Q0.0Q0.3）復位，返）復位，返回初始狀態(tài)。回初始狀態(tài)。返回目錄返回目錄2 置位、復位置位、復位(S、R)指令編程指令編程 依據(jù)順序功能圖由置位、復位依據(jù)順序功能圖由置位、復位(R、S)指令來編制順序控制程序。指令來編制順序控制程序。(1).順序功能圖如下：順序功能圖如下：(2).I/O分配表分配表輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號起動按鈕起動按鈕SB2I0.1電磁閥線圈電磁閥線圈YV1Q0.0停止按鈕停止按鈕SB1I0.2電磁閥線圈電磁閥線圈YV2Q0.1行程開關行程開關SQ1I0.3電磁閥線圈電磁閥線圈YV3Q0.2行程開關行程開關SQ2I0.4中間繼電器中間繼電器KA4Q0.3行程

41、開關行程開關SQ3I0.5(3).程序程序返回目錄返回目錄3移位寄存器（移位寄存器（SHRB）指令編程）指令編程 依據(jù)順序功能圖用移位寄存器依據(jù)順序功能圖用移位寄存器（SHRB）指令編制順序控制程序。）指令編制順序控制程序?，F(xiàn)以四臺電動機的順序起動為例設現(xiàn)以四臺電動機的順序起動為例設計梯形圖。起動的順序為計梯形圖。起動的順序為M1M2M3M4，順序起動的時間間隔為，順序起動的時間間隔為2min，起動畢，進入正常運行，直，起動畢，進入正常運行，直至停車。至停車。(1)設計順序功能圖設計順序功能圖（見圖（見圖7-13）(2)然后依據(jù)順序功能圖設計梯形圖。然后依據(jù)順序功能圖設計梯形圖。(3)四臺電動

42、機順序起動的輸入、輸出信號分配表如表四臺電動機順序起動的輸入、輸出信號分配表如表7-3所示。所示。PLC的的I/O接線如圖接線如圖7-14所示。四臺電動機順序起動的梯形圖如圖所示。四臺電動機順序起動的梯形圖如圖7-15所示。所示。由移位寄存器的各位由移位寄存器的各位分別控制各輸出信號。分別控制各輸出信號。移位寄存器的各位與移位寄存器的各位與順序功能圖的各步相順序功能圖的各步相對應。對應。 移位寄存器移位寄存器每每2min移位一次移位一次 梯形圖中，先設置移位寄存器的參數(shù)，且讓其每梯形圖中，先設置移位寄存器的參數(shù)，且讓其每2min移位一次。再移位一次。再用移位寄存器的各位分別控制各輸出信號。移位

43、寄存器的各位與順序功用移位寄存器的各位分別控制各輸出信號。移位寄存器的各位與順序功能圖的各步相對應。四臺電動機順序起動的順序功能圖中的命令是存儲能圖的各步相對應。四臺電動機順序起動的順序功能圖中的命令是存儲型命令，梯形圖中各步活動狀態(tài)的進展也與順序功能圖一致。型命令，梯形圖中各步活動狀態(tài)的進展也與順序功能圖一致。 返回目錄返回目錄五、梯形圖程序的編寫規(guī)則五、梯形圖程序的編寫規(guī)則編寫梯形圖程序時應遵循下列規(guī)則：編寫梯形圖程序時應遵循下列規(guī)則：“輸入繼電器輸入繼電器”的狀態(tài)由外部輸入設備的開關信號驅(qū)動，程序不能隨意的狀態(tài)由外部輸入設備的開關信號驅(qū)動，程序不能隨意改變它。改變它。梯形圖中同一編號的梯

44、形圖中同一編號的“繼電器線圈繼電器線圈”只能出現(xiàn)一次，通常不能重復使只能出現(xiàn)一次，通常不能重復使用，但是它的觸點可以無限次地重復使用。用，但是它的觸點可以無限次地重復使用。 所謂雙線圈輸出是指在一個程序中，同一編號的所謂雙線圈輸出是指在一個程序中，同一編號的“繼電器線圈繼電器線圈”出現(xiàn)兩出現(xiàn)兩次或兩次以上。通常，在一個程序中不允許出現(xiàn)雙線圈輸出。但在下次或兩次以上。通常，在一個程序中不允許出現(xiàn)雙線圈輸出。但在下列情況下允許出現(xiàn)雙線圈輸出：列情況下允許出現(xiàn)雙線圈輸出：a.置位和復位指令中，置位指令將某繼電器置位，復位指令又可將該繼置位和復位指令中，置位指令將某繼電器置位，復位指令又可將該繼電器復

45、位。這時在程序中出現(xiàn)的雙線圈是允許的，它們實際上是一個電器復位。這時在程序中出現(xiàn)的雙線圈是允許的，它們實際上是一個“繼電器線圈繼電器線圈”的兩個輸入端。的兩個輸入端。b.在由順序功能圖法設計的控制程序中，只有在活動步中的命令或動作在由順序功能圖法設計的控制程序中，只有在活動步中的命令或動作才被執(zhí)行。因此在不同的步中，允許有相同編號的才被執(zhí)行。因此在不同的步中，允許有相同編號的“繼電器線圈繼電器線圈”出出現(xiàn)。因為這些現(xiàn)。因為這些“繼電器線圈繼電器線圈”只在某步成為活動步時才起作用。只在某步成為活動步時才起作用。 幾個串聯(lián)支路相并聯(lián)，應將觸點多的支路安排在上面；幾個并聯(lián)回路幾個串聯(lián)支路相并聯(lián)，應將

46、觸點多的支路安排在上面；幾個并聯(lián)回路的串聯(lián)，應將并聯(lián)支路多的安排在左面。按此規(guī)則編制的梯形圖可以減的串聯(lián)，應將并聯(lián)支路多的安排在左面。按此規(guī)則編制的梯形圖可以減少用戶程序步數(shù)，縮短程序掃描時間，如圖少用戶程序步數(shù)，縮短程序掃描時間，如圖7-16所示。所示。 程序的編寫按照從左至右、由上至下順序排列。一個梯形開始于左母程序的編寫按照從左至右、由上至下順序排列。一個梯形開始于左母線，終止于右母線，線圈與右母線直接相連（線，終止于右母線，線圈與右母線直接相連（S7-200繪圖時，將右母線繪圖時，將右母線省略）。省略）。 a.橋式電路必須修改橋式電路必須修改后才能畫出梯形圖，后才能畫出梯形圖，如圖如圖7-17所示。（不所示。（不允許一個觸點上有雙允許一個觸點上有雙向向“電流電流”通過）通過）b.非橋式復雜電路必非橋式復雜電路必須修改后才能畫出梯須修改后才能畫出梯形圖。修改方法可按形圖。修改方法可按照前幾條規(guī)則，舉例照前幾條規(guī)則，舉例如圖如圖7-18所示。所示。返回目錄返回目錄六、應用程序設計過程中應注意的幾個問題六、應用程序設計過程中應注意的幾個問題1.先編制先編制I/O分配表，