第4章_S7-200順序邏輯控制指令及應用

1、1PLC程序的簡單設計法的弊病程序的簡單設計法的弊病:梯形圖設計較困難梯形圖設計較困難梯形圖修改困難梯形圖修改困難讀梯形圖較困難讀梯形圖較困難4.1.1順序功能圖的產(chǎn)生順序功能圖的產(chǎn)生2 順序功能圖方法順序功能圖方法(或簡稱功能圖或簡稱功能圖)： 首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求，編制出控制系統(tǒng)的首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求，編制出控制系統(tǒng)的順序功能順序功能圖圖,然后在把然后在把順序功能圖順序功能圖轉(zhuǎn)化成相應的轉(zhuǎn)化成相應的梯形圖梯形圖.有的有的PLC為用戶提供了功能圖語言為用戶提供了功能圖語言,在編程軟件中生成功能圖后便在編程軟件中生成功能圖后便完成了編程工作完成了編程工作.它是一種先進的設計方法它是一種先進

2、的設計方法.很容易掌握很容易掌握,對于有經(jīng)驗的工程師來說對于有經(jīng)驗的工程師來說,也會提高設計效率也會提高設計效率,程序的修程序的修改閱讀也很方便。改閱讀也很方便。 使用順序功能圖法進行設計時關(guān)鍵是根據(jù)系統(tǒng)的使用順序功能圖法進行設計時關(guān)鍵是根據(jù)系統(tǒng)的工藝要工藝要求求，編制出控制系統(tǒng)的，編制出控制系統(tǒng)的順序功能圖順序功能圖。 適用范圍適用范圍:各類按順序工作的控制系統(tǒng)的程序設計各類按順序工作的控制系統(tǒng)的程序設計3 運貨小車的工作過程運貨小車的工作過程: 循環(huán)開始時循環(huán)開始時,小車處于兩電機之間小車處于兩電機之間,按下啟動按鈕按下啟動按鈕SF1,接觸器接觸器QA1得電得電,左電機左電機MA1啟動啟動

3、;小車此時處在中間位置處開始向左快速運小車此時處在中間位置處開始向左快速運行行,行至行至BG1處處,行程開關(guān)行程開關(guān)BG1動作動作,QA1失電失電,QA2得電得電,小車向左小車向左慢速運行慢速運行;當?shù)竭_當?shù)竭_BG2處時處時,BG2動作動作,QA2失電失電,小車靜止小車靜止,此時定此時定時器時器T43開始通電延時開始通電延時,同時給小車裝貨同時給小車裝貨,1分鐘裝貨結(jié)束分鐘裝貨結(jié)束,QA3得電得電,小車開始向右快速運行小車開始向右快速運行;當碰到行程開關(guān)當碰到行程開關(guān)BG3時時,QA3斷電斷電,同時同時QA4得電得電,小車開始向右慢速運行小車開始向右慢速運行;當?shù)竭_當?shù)竭_BG4時時,小車靜止小

4、車靜止,QA4斷斷電，此時定時器電，此時定時器T44開始延時開始延時,同時給小車卸貨同時給小車卸貨,1分鐘后分鐘后,定時器定時器T44動作動作,小車開始向左快速運行小車開始向左快速運行,如此周而復始。如此周而復始。裝貨裝貨卸貨卸貨4送料小車在一個工作周期送料小車在一個工作周期中共有中共有7個狀態(tài)個狀態(tài):初始狀態(tài)初始狀態(tài)向左快速運行狀態(tài)向左快速運行狀態(tài)向左慢速運行狀態(tài)向左慢速運行狀態(tài)裝貨狀態(tài)裝貨狀態(tài)向右快速運行狀態(tài)向右快速運行狀態(tài)向右慢速運行狀態(tài)向右慢速運行狀態(tài)卸貨狀態(tài)卸貨狀態(tài)送料小車往復運動的方塊圖送料小車往復運動的方塊圖5送料小車往復運動的順序功能圖送料小車往復運動的順序功能圖1.功能圖的定

5、義：功能圖的定義：功能圖又稱功能圖又稱為功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，為功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法圖形表示方法,是專用于工業(yè)順是專用于工業(yè)順序程序設計的一種功能性說明序程序設計的一種功能性說明語言語言.它能完整地描述控制系統(tǒng)它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能、和特性，的工作過程、功能、和特性，是分析、設計電氣控制系統(tǒng)控是分析、設計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。制程序的重要工具。功能圖的產(chǎn)生：功能圖的產(chǎn)生：功能圖是為更功能圖是為更方便地解決各類按順序工作的方便地解決各類按順序工作的控制系統(tǒng)的編程而開發(fā)的一種控制系統(tǒng)的編程而開發(fā)的一種編

6、程方法。編程方法。62.功能圖的組成：功能圖主要由功能圖的組成：功能圖主要由“狀態(tài)或稱步狀態(tài)或稱步”、“轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移”、動作組成。動作組成。（1）狀態(tài)（步）狀態(tài)（步）:狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個相對不變的性質(zhì)，對狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個相對不變的性質(zhì)，對應于一個穩(wěn)定的情形。狀態(tài)包括：初始狀態(tài)和工作狀態(tài)。應于一個穩(wěn)定的情形。狀態(tài)包括：初始狀態(tài)和工作狀態(tài)。初始狀態(tài)初始狀態(tài):控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)是功能圖運行的起點控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)是功能圖運行的起點,一個控制系一個控制系統(tǒng)至少有一個初始狀態(tài)統(tǒng)至少有一個初始狀態(tài),初始狀態(tài)用雙線的矩形框表示初始狀態(tài)用雙線的矩形框表示,如圖如圖(b).工作狀態(tài)工作狀態(tài):指控制系統(tǒng)正常運行

7、的狀態(tài)。工作狀態(tài)又分動狀態(tài)和指控制系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)。工作狀態(tài)又分動狀態(tài)和靜狀態(tài)靜狀態(tài),動狀態(tài)是指當前正在運行的狀態(tài)動狀態(tài)是指當前正在運行的狀態(tài);靜狀態(tài)是當前沒有運行靜狀態(tài)是當前沒有運行的狀態(tài)的狀態(tài),圖圖(a)表示工作狀態(tài)表示工作狀態(tài). (a)(b)S：稱為順序控制繼電器或狀態(tài)器，每一個：稱為順序控制繼電器或狀態(tài)器，每一個S位都表示功能圖的位都表示功能圖的一種狀態(tài)。一種狀態(tài)。7（2）轉(zhuǎn)移）轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移是由有向線段狀態(tài)與轉(zhuǎn)移條件組成轉(zhuǎn)移是由有向線段狀態(tài)與轉(zhuǎn)移條件組成.有向線段：有向線段：表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向。當狀態(tài)從表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向。當狀態(tài)從上到下進行轉(zhuǎn)移時上到下進行轉(zhuǎn)移時,有向線段的箭頭不畫有向線

8、段的箭頭不畫.轉(zhuǎn)移條件：轉(zhuǎn)移條件：當當轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件成立且當前一狀態(tài)為成立且當前一狀態(tài)為動狀態(tài)動狀態(tài),控制系統(tǒng)就從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一個控制系統(tǒng)就從當前狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一個相鄰的狀態(tài)。相鄰的狀態(tài)。如圖如圖(a)所示。所示。（3）動作）動作 控制過程中的每一個狀態(tài)，它可以對應控制過程中的每一個狀態(tài)，它可以對應一個或多個動作?？梢栽跔顟B(tài)右邊用簡一個或多個動作?？梢栽跔顟B(tài)右邊用簡明的文字說明該狀態(tài)所對應的動作，如明的文字說明該狀態(tài)所對應的動作，如圖圖(b)所示。所示。轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件轉(zhuǎn)移條件(b)(a)8送料小車往復運動的功能圖送料小車往復運動的功能圖運貨小車的工作過程運貨小車的工作過程: 循環(huán)

9、開始時循環(huán)開始時,小車處于兩電機之間小車處于兩電機之間,按按下啟動按鈕下啟動按鈕SF1,接觸器接觸器QA1得電得電,左電左電機機MA1啟動啟動;小車此時處在中間位置處小車此時處在中間位置處開始向左快速運行開始向左快速運行,行至行至BG1處處,行程開行程開關(guān)關(guān)BG1動作動作,QA1失電失電,QA2得電得電,小車向小車向左慢速運行左慢速運行;當?shù)竭_當?shù)竭_BG2處時處時,BG2動動作作,QA2失電失電,小車靜止小車靜止,此時定時器此時定時器T43開始通電延時開始通電延時,同時給小車裝貨同時給小車裝貨,1分鐘裝分鐘裝貨結(jié)束貨結(jié)束,QA3得電得電,小車開始向右快速運小車開始向右快速運行行;當碰到行程開關(guān)

10、當碰到行程開關(guān)BG3時時,QA3斷電斷電,同同時時QA4得電得電,小車開始向右慢速運行小車開始向右慢速運行;當當?shù)竭_到達BG4時時,小車靜止小車靜止,QA4斷電，此時斷電，此時定時器定時器T44開始延時開始延時,同時給小車卸貨同時給小車卸貨,1分鐘后分鐘后,定時器定時器T44動作動作,小車開始向左小車開始向左快速運行快速運行,如此周而復始。如此周而復始。9 （1）狀態(tài)與狀態(tài)不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；）狀態(tài)與狀態(tài)不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用狀態(tài)分開；）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用狀態(tài)分開；（3）狀態(tài)與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連線采用有向線段，）狀態(tài)與轉(zhuǎn)移

11、、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連線采用有向線段，畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到右，正常順序畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到右，正常順序時可以省略箭頭，否則必須加箭頭。時可以省略箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個功能圖至少應有一個初始狀態(tài)。如果沒有初始步，）一個功能圖至少應有一個初始狀態(tài)。如果沒有初始步，無法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)也無法返回等待其動作的停止無法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)也無法返回等待其動作的停止狀態(tài)。狀態(tài)。（5）功能圖一般來說是由狀態(tài)和有向線段組成的閉環(huán)，即）功能圖一般來說是由狀態(tài)和有向線段組成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過程的全部操作之后，應從最后一步返在完成一次工藝過程的全部操作之后，應從最后一

12、步返回到初始步，系統(tǒng)停在初始狀態(tài)，在連續(xù)循環(huán)工作方式回到初始步，系統(tǒng)停在初始狀態(tài)，在連續(xù)循環(huán)工作方式時，應從最后一步返回下一工作周期開始運行的第一步。時，應從最后一步返回下一工作周期開始運行的第一步。10 LADSTL功能功能操作數(shù)操作數(shù)LSCR S-bit順序狀態(tài)順序狀態(tài)開始開始S（位）（位）SCRT S-bit順序狀態(tài)順序狀態(tài)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移S（位）（位）SCRE順序狀態(tài)順序狀態(tài)結(jié)束結(jié)束無無Load Sequential Countrol Relay Sequential Countrol Relay Transition Conditional Sequential Countrol End11

13、順序控制繼電器段的功能：順序控制繼電器段的功能： （1 1）驅(qū)動處理）驅(qū)動處理 即在該段狀態(tài)器有效時，要即在該段狀態(tài)器有效時，要做什么工作，有時也可能不做任何工作；做什么工作，有時也可能不做任何工作； （2 2）指定轉(zhuǎn)移條件和目標）指定轉(zhuǎn)移條件和目標 即滿足什么條件即滿足什么條件后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處；后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處； （3 3）轉(zhuǎn)移源自動復位功能）轉(zhuǎn)移源自動復位功能 狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，置位下一個狀態(tài)的同時，自動復位原狀態(tài)。置位下一個狀態(tài)的同時，自動復位原狀態(tài)。 12往復運動送料小車的功能圖往復運動送料小車的功能圖延時時間到轉(zhuǎn)移到延時時間到轉(zhuǎn)移到S0.1下一個周期的第一個動作下一個周

14、期的第一個動作1314 控制對控制對象的狀態(tài)象的狀態(tài)( (動作動作) )是一個是一個接一個地完成。每一個接一個地完成。每一個狀態(tài)僅連接一個轉(zhuǎn)移，狀態(tài)僅連接一個轉(zhuǎn)移，每一個轉(zhuǎn)移僅連接一個每一個轉(zhuǎn)移僅連接一個狀態(tài)。狀態(tài)。單流程結(jié)構(gòu)的功能圖單流程結(jié)構(gòu)的功能圖15例例6-1：三臺電動機：三臺電動機MA1、MA2、MA3按啟動按鈕后按啟動按鈕后,MA1立即啟動，隨后立即啟動，隨后MA2、MA3按時間按時間順序自動啟動。順序自動啟動。停止時，按停止按鈕停止時，按停止按鈕，MA3立即停止，隨后立即停止，隨后MA2、MA1按時間順序自動停止。按時間順序自動停止。順序功能圖的編程步驟順序功能圖的編程步驟:分析控

15、制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，選擇點，選擇PLC型號并分配型號并分配I/O 地址地址PLC端子接線端子接線編制控制系統(tǒng)的順序功能圖編制控制系統(tǒng)的順序功能圖將順序功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖或語句表將順序功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖或語句表166-1應用舉例應用舉例(續(xù)續(xù))（1）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，選擇選擇PLC型號型號并分配并分配I/O 地址地址（2）PLC端子接線端子接線-省略省略17編制功能圖的方法編制功能圖的方法:1.分析控制系統(tǒng)的工作原理分析控制系統(tǒng)的工作原理;2.

16、按照設備的工作順序按照設備的工作順序,找出設備找出設備的各個工作狀態(tài)及相應的動作的各個工作狀態(tài)及相應的動作;3.找出相鄰狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移條件找出相鄰狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移條件.18（4）將功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖）將功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖19（4）將功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖（續(xù)）將功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖（續(xù)）201)順序控制指令的操作數(shù)只能為順序控制指令的操作數(shù)只能為S；2）SCR段能否執(zhí)行取決于該狀態(tài)器（段能否執(zhí)行取決于該狀態(tài)器（S）是否被置位；）是否被置位；3）不能把同一個）不能把同一個S位用于不同的程序中；位用于不同的程序中；4）SCR段中不允許使用跳轉(zhuǎn)指令和循環(huán)指令和有條件結(jié)段中不允許使用跳轉(zhuǎn)指令和循環(huán)指令和有條件

17、結(jié)束指令；束指令；5）在狀態(tài)轉(zhuǎn)移發(fā)生后，當前）在狀態(tài)轉(zhuǎn)移發(fā)生后，當前SCR段所有的動作元件一般段所有的動作元件一般均復位，除非使用置位指令；均復位，除非使用置位指令；6）順序功能圖中的狀態(tài)器的編號可以不按順序編排；）順序功能圖中的狀態(tài)器的編號可以不按順序編排；21 一個順序控制狀態(tài)一個順序控制狀態(tài)流必須分成兩個或流必須分成兩個或多個不同的分支控多個不同的分支控制狀態(tài)流，叫并行制狀態(tài)流，叫并行分支或并發(fā)分支。分支或并發(fā)分支。所有并行分支必須所有并行分支必須同時激活。同時激活。分支結(jié)構(gòu)的功能圖分支結(jié)構(gòu)的功能圖2223 某專用鉆床用兩只鉆頭同時鉆兩個孔某專用鉆床用兩只鉆頭同時鉆兩個孔, ,開始自動運

18、行之前兩個鉆頭開始自動運行之前兩個鉆頭在最上面在最上面, ,上限位開關(guān)上限位開關(guān)I0.3I0.3和和I0.5I0.5為為ON,ON,操作人員放好工件后操作人員放好工件后, ,按按下啟動啟動按鈕下啟動啟動按鈕I0.1,I0.1,工件被夾緊后兩只鉆頭同時開始工作工件被夾緊后兩只鉆頭同時開始工作, ,鉆到鉆到由限位開關(guān)由限位開關(guān)I0.2I0.2和和I0.4I0.4設定的深度時分別上行設定的深度時分別上行, ,回到限位開關(guān)回到限位開關(guān)I0.3I0.3和和I0.5I0.5設定的起始位置分別停止上行設定的起始位置分別停止上行, ,兩個都到位后兩個都到位后, ,工件被工件被松開松開, ,松放開到位后松放開到

19、位后, ,加工結(jié)束加工結(jié)束, ,系統(tǒng)返回初始狀態(tài)系統(tǒng)返回初始狀態(tài)鉆床的結(jié)構(gòu)圖鉆床的結(jié)構(gòu)圖24輸入信號輸入信號名稱名稱地址編號地址編號夾緊檢測開關(guān)夾緊檢測開關(guān)I0.0啟動按鈕啟動按鈕I0.1大鉆頭下限位開關(guān)大鉆頭下限位開關(guān)I0.2大鉆頭上限位開關(guān)大鉆頭上限位開關(guān)I0.3小鉆頭下限位開關(guān)小鉆頭下限位開關(guān)I0.4小鉆頭上限位開關(guān)小鉆頭上限位開關(guān)I0.5放松檢測開關(guān)放松檢測開關(guān)I0.6輸出信號輸出信號名稱名稱地址編號地址編號工件夾緊工件夾緊Q0.0大鉆頭下降大鉆頭下降Q0.1大鉆頭上升大鉆頭上升Q0.2小鉆頭下降小鉆頭下降Q0.3小鉆頭上升小鉆頭上升Q0.4工件放松工件放松Q0.5順序功能圖的編程步驟

20、順序功能圖的編程步驟:（1）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，選擇選擇PLC型號型號并分配并分配I/O 地址地址（2）PLC端子接線端子接線-省略省略25（3）編制鉆床的順序功能圖）編制鉆床的順序功能圖工件夾緊工件夾緊大鉆頭大鉆頭小鉆頭小鉆頭26一個控制流可能轉(zhuǎn)入多一個控制流可能轉(zhuǎn)入多個可能的控制流中的某個可能的控制流中的某 一個一個,但不允許多路分支但不允許多路分支同時執(zhí)行。到底進入同時執(zhí)行。到底進入 哪哪一個分支，取決于控制一個分支，取決于控制流前面的轉(zhuǎn)移條件哪個流前面的轉(zhuǎn)移條件哪個首先真。首先真。3 3 73 3 633

21、33323333543 3 83 3 1AFCJHEBIGD選擇性分支的示意圖選擇性分支的示意圖2728SM0.1S0.0Q0.0Q0.1I0.1I0.2S0.1S0.2S0.5S0.3S0.4Q0.3Q0.4I0.3I0.4I0.5I0.0S0.0S1SM0.1SCRS0.0SM0.0 Q0.0I0.0SCRTS0.1SCRE SCRS0.1SCRTS0.3I0.3SM0.0 Q0.1SCRTS0.2I0.1SCRE Q0.2SCRS0.2SM0.0Q0.2I0.2S0.5S0.3SCRTSCRE SCRSM0.0 Q0.3SCRTS0.4I0.4SCRE S0.4SCRSM0.0 Q0.4

22、SCRTS0.5I0.5SCRE SCRS0.529下圖是剪板機的結(jié)構(gòu)示意圖，開始時壓鉗和剪刀在上限位置，限位開關(guān)下圖是剪板機的結(jié)構(gòu)示意圖，開始時壓鉗和剪刀在上限位置，限位開關(guān)I0.0I0.0和和I0.1I0.1為為ONON，按下啟動按鈕，按下啟動按鈕I1.0,I1.0,工作過程如下工作過程如下: :首先板料右行首先板料右行( (Q0.0Q0.0為為ON)ON)至限位開關(guān)至限位開關(guān)I0.3I0.3動作動作, ,然后壓鉗下行然后壓鉗下行(Q0.1(Q0.1為為ONON并保持并保持),),壓緊板料后壓緊板料后, ,壓力開壓力開關(guān)關(guān)I0.4I0.4為為ON,ON,壓鉗保持壓緊壓鉗保持壓緊, ,剪刀開

23、始下行剪刀開始下行(Q0.2(Q0.2為為ON).ON).剪斷板料后剪斷板料后,I0.2,I0.2變變?yōu)闉镺N,ON,壓鉗和剪刀同時上行壓鉗和剪刀同時上行(Q0.3(Q0.3和和Q0.4Q0.4為為ON),ON),他們分別碰到限位開關(guān)他們分別碰到限位開關(guān)I0.0I0.0和和I0.1I0.1后后, ,分別停止上行分別停止上行. .都停止后都停止后, ,又開始下一周期的工作又開始下一周期的工作, ,剪完剪完1010塊料后塊料后, ,停止工作并停在初始狀態(tài)停止工作并停在初始狀態(tài). .30輸入信號輸入信號電器元件名稱電器元件名稱地址地址壓鉗上限位壓鉗上限位BG1BG1I0.0I0.0剪刀上限位剪刀上限位BG2BG2I0.1I0.1剪刀下限位剪刀下限位BG3BG3I0.2I0.2板料右行限位板料右行限位BG4BG4I0.3I0.3壓鉗壓緊開關(guān)壓鉗壓緊開關(guān)I0.4I0.4啟動按鈕啟動按鈕SFSFI1.0I1.0順序功能圖的編程步驟順序功能圖的編程步驟:（1）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，）分析控制要求，找出控制設備現(xiàn)場的實際輸入和輸出點，選擇選擇PLC型號型號并分配并分配I/O 地址地址（2）PLC端子接線端子接線-省略省略輸出信號輸出信號電器元件名稱電器元件名稱地址地址