第5章S7-200 PLC程序設(shè)計(jì)方法

1、第第5章章 S7-200 PLC程序設(shè)計(jì)方法程序設(shè)計(jì)方法v5.1 編程原則 v5.2 基本電路編程 v5.3 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 v5.4 順序控制設(shè)計(jì)法 v5.5 使用起保停電路的編程方法 5.1 編程原則v5.1.1 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容v5.1.2 程序設(shè)計(jì)步驟v5.1.3 編程基本規(guī)則 5.1.1 程序設(shè)計(jì)內(nèi)容v1. 控制程序功能分析和設(shè)計(jì)v2. 程序的結(jié)構(gòu)分析v3. 編制程序規(guī)格說(shuō)明書(shū)v4. 程序設(shè)計(jì)1.控制程序功能分析和設(shè)計(jì)v控制功能。依據(jù)受控對(duì)象和生產(chǎn)工藝要求設(shè)計(jì)v操控功能。主要指人機(jī)界面，常用的有顯示器、觸摸屏等v故障診斷顯示功能。包括自身系統(tǒng)診斷和受控對(duì)象狀態(tài)診斷2.程序結(jié)構(gòu)分析v簡(jiǎn)單程序一

2、般不采用，專指復(fù)雜、多控制對(duì)象、多要求的程序控制段，將程序劃分為若干個(gè)“程序塊”3.編制程序規(guī)格說(shuō)明書(shū)4.程序設(shè)計(jì)v1根據(jù)根據(jù)PLC擔(dān)負(fù)的任務(wù)，明確擔(dān)負(fù)的任務(wù)，明確PLC的輸入輸出信的輸入輸出信號(hào)的種類和數(shù)量，編制輸入輸出信號(hào)表（符號(hào)號(hào)的種類和數(shù)量，編制輸入輸出信號(hào)表（符號(hào)表）。表）。v2制定控制結(jié)構(gòu)框圖制定控制結(jié)構(gòu)框圖,選擇控制方案。選擇控制方案。v3按選定的方案按選定的方案,制定相應(yīng)的圖表。制定相應(yīng)的圖表。v4編寫編寫PLCPLC梯形圖程序梯形圖程序。v5編寫編寫PLC語(yǔ)句程序。語(yǔ)句程序。v6程序調(diào)試和修改。程序調(diào)試和修改。v7編制程序使用說(shuō)明書(shū)和其他文件編制程序使用說(shuō)明書(shū)和其他文件v分解

3、梯形圖程序分解梯形圖程序v輸入信號(hào)邏輯組合輸入信號(hào)邏輯組合 v使用輔助元件和輔助觸點(diǎn)使用輔助元件和輔助觸點(diǎn) v使用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器使用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 v使用功能指令使用功能指令 v畫互鎖條件畫互鎖條件 v畫保護(hù)條件畫保護(hù)條件 5.1.3 編程基本規(guī)則編程基本規(guī)則v1. 網(wǎng)絡(luò)規(guī)則v2. 線圈的放置v3. 指令盒方框的放置v4. 網(wǎng)絡(luò)尺寸v5. STEP 7-Micro/WIN LAD v1）如果符合第一個(gè)條件，初步輸出（輸出1）在第二個(gè)條件評(píng)估之前顯示，可以建立有中線輸出的多個(gè)級(jí)檔，如圖5-1所示。v2）當(dāng)符合起始條件時(shí)，所有的輸出（方框和線圈）均被激活。如果一個(gè)輸出未評(píng)估成功，電源仍然流到其他輸

4、出，不受失敗指令的影響，如圖5-2所示。v3）如果第一個(gè)方框指令評(píng)估成功，電流順著網(wǎng)絡(luò)流至第二個(gè)方框指令，則可在網(wǎng)絡(luò)的同一級(jí)上將多條ENO指令用串聯(lián)方式級(jí)聯(lián)。如果任何指令失敗，剩余的串聯(lián)指令不會(huì)執(zhí)行，使能位停止。注意：錯(cuò)誤不通過(guò)該串聯(lián)級(jí)聯(lián)。v4）串聯(lián)多的支路應(yīng)盡量放在上部，并聯(lián)電路塊應(yīng)盡量靠近母線。這樣在進(jìn)行語(yǔ)句表轉(zhuǎn)換時(shí)，可少出一行指令，如圖5-3、圖5-4所示。圖5-1 中線輸出結(jié)構(gòu)圖5-2 并行輸出結(jié)構(gòu)圖5-3 串聯(lián)技巧圖5-4 并聯(lián)技巧除以上規(guī)則之外還要注意以下問(wèn)題：1）無(wú)論選用何種PLC機(jī)型，所使用的軟元件編號(hào)（即地址）必須在該機(jī)型的有效范圍內(nèi)。 2）每一個(gè)輸入或輸出繼電器對(duì)外電路僅提

5、供一個(gè)信號(hào)接點(diǎn)，以便信號(hào)輸入或驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。3）在梯形圖中適當(dāng)?shù)匕才糯?、并?lián)觸點(diǎn)的位置可減少程序步數(shù)。4）采用狀態(tài)流程圖描述控制要求時(shí)，必須按有關(guān)規(guī)則使用狀態(tài)元件。5）所使用的基本指令和功能指令必須在現(xiàn)用PLC機(jī)型的指令范圍內(nèi)，否則會(huì)出現(xiàn)編程錯(cuò)誤。6）梯形圖中串聯(lián)和并聯(lián)的觸點(diǎn)數(shù)是無(wú)限次數(shù)的。7）梯形圖中同一個(gè)編號(hào)的輸出線圈只能有一次輸出，如多次重復(fù)輸出，稱為多線圈輸 出，則程序容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，應(yīng)盡量避免。8）繪梯形圖時(shí)，應(yīng)注意PLC外部所接“輸入信號(hào)”的觸點(diǎn)狀態(tài)與梯形圖中所采用的內(nèi)部輸入觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)的關(guān)系。以交流三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)工作的電氣控制電路為例，如圖5-5所示，SB1、SB2、SB3、FR

6、分別為停止按鈕、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕及過(guò)載保護(hù)觸點(diǎn)。如圖5-6所示，I0.0、I0.1、I0.2、I0.3分別為采用PLC控制的停止按鈕、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)起動(dòng)按鈕及過(guò)載保護(hù)觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)，電路中采用了按鈕聯(lián)鎖和正反轉(zhuǎn)互鎖以保證正反轉(zhuǎn)接觸器不同時(shí)接通。v 梯形圖中使用的各種PLC內(nèi)部元件如輔助（中間）繼電器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等并不是電氣元件，但具有相同的功能；其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)可以使用無(wú)數(shù)次，但線圈只能使用一次。梯形圖中的輸入點(diǎn)（如I0.0、I0.1等）和輸出線圈（如Q0.0、Q0.1等）不是物理接點(diǎn)和線圈，而是輸入、輸出狀態(tài)表中的輸入、輸出點(diǎn)的狀態(tài)。v 電氣控制電路中各支路是同時(shí)加上電壓并行工作

7、的，而PLC則采用不斷循環(huán)、順序掃描方式工作。雖然掃描時(shí)間很短（幾十毫秒），但在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)對(duì)這種并行處理與串行處理的差別有時(shí)應(yīng)予以注意。特別對(duì)那些在程序執(zhí)行階段還要隨時(shí)對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行刷新操作的PLC更要注意，不要因?yàn)閷?duì)串行處理這一點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤動(dòng)作 圖5-5 異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路圖5-6 PLC控制電路PLC內(nèi)部梯形圖該如何寫？5.2 基本電路編程基本電路編程v1. 電動(dòng)機(jī)起保停控制v2. 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)起?？刂苬3. 電動(dòng)機(jī)-起動(dòng)控制v4. 時(shí)間控制程序1. 電動(dòng)機(jī)起保?？刂票?-1 起保?？刂瞥绦虻刂贩峙浔?. 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)起?？刂齐妱?dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)起?？刂票?-2 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)起?？刂瞥?/p>

8、序地址分配表圖5-8 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)控制程序3. 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)Y-起動(dòng)控制起動(dòng)控制圖5-9 電動(dòng)機(jī)圖5-10 電動(dòng)機(jī)表5-3 電動(dòng)機(jī)-起動(dòng)控制地址分配表4. 時(shí)間控制程序時(shí)間控制程序（1）振蕩電路（2）定時(shí)步進(jìn)電路（3）計(jì)數(shù)電路（4）閃爍電路（1）振蕩電路圖5-11 振蕩電路程序及時(shí)序（2）定時(shí)步進(jìn)電路圖5-12 定時(shí)步進(jìn)程序及時(shí)序圖5-13 計(jì)數(shù)程序及時(shí)序（3）計(jì)數(shù)電路（4）閃爍電路圖5-14 閃爍電路程序5.3 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法v5.3.1 基本方法v5.3.2 設(shè)計(jì)舉例 5.3.1 基本方法v經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法類似于通常設(shè)計(jì)繼電器控制電路圖的方法，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)

9、的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改，增加一些觸點(diǎn)或中間編程元件，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。5.3.2 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例v1. 自動(dòng)往返控制的梯形圖設(shè)計(jì)v2. 自動(dòng)裝車上料控制程序設(shè)計(jì)v3. 常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號(hào)的處理1. 自動(dòng)往返控制的梯形圖設(shè)計(jì)圖5-15 小車自動(dòng)往返示意圖圖5-16 小車控制程序2. 自動(dòng)裝車上料控制程序設(shè)計(jì)自動(dòng)裝車上料控制程序設(shè)計(jì)圖5-17 自動(dòng)裝車上料控制的示意圖表5-4 PLC輸入/輸出地址分配表圖5-18 PLC外部接線圖圖5-19 自動(dòng)裝車上料控制程序3. 常閉觸點(diǎn)提供的輸入信號(hào)的處理v在繼電器接觸器控制電路中，熱繼電器的常閉

10、觸點(diǎn)與接觸器的線圈串聯(lián)。在圖5-15中，使用的卻是熱繼電器對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)I0.5，對(duì)于熟悉繼電器電路的人來(lái)說(shuō)，這是很不習(xí)慣的。因此建議盡可能使用常開(kāi)觸點(diǎn)作為PLC的輸入信號(hào)，使繼電器電路與對(duì)應(yīng)的梯形圖電路中的觸點(diǎn)的常開(kāi)、常閉類型一致。5.4 順序控制設(shè)計(jì)法順序控制設(shè)計(jì)法v5.4.1 順序功能圖的組成v5.4.2 順序功能圖的實(shí)現(xiàn)v5.4.3 順序功能圖的注意事項(xiàng) 5.4.1 順序功能圖的組成v1. 工步v2. 驅(qū)動(dòng)處理（動(dòng)作）v3. 有向線段v4. 轉(zhuǎn)移條件順序功能圖主要有以下三種基本形式：（1）單一序列（單流程）（2）選擇序列（3）并行序列圖5-20 順序功能圖示例 圖5-21 單一序列 圖

11、5-22 選擇序列 圖圖5-23 并行序列并行序列5.4.2 順序功能圖的實(shí)現(xiàn)順序功能圖的實(shí)現(xiàn)1. 單一序列（單流程）的編程方法2. 選擇序列的編程方法3. 并行序列的編程方法1. 單一序列（單流程）的編程方法（1）使用輔助繼電器實(shí)現(xiàn)順序控制（2）使用順序控制繼電器指令實(shí)現(xiàn)順序控制圖5-24 機(jī)床的主軸電動(dòng)機(jī)和油泵電動(dòng)機(jī)的控制圖圖5-25 順序控制繼電器程序順序控制繼電器程序2. 選擇序列的編程方法選擇序列的編程方法（1）系統(tǒng)的控制要求（2）地址分配（見(jiàn)表5-5）。（3）編寫順序功能圖（1）系統(tǒng)的控制要求）系統(tǒng)的控制要求圖圖5-26 大小球分揀控制系統(tǒng)大小球分揀控制系統(tǒng)（2）地址分配（見(jiàn)表5-

12、5）。表表5-5 大小球分揀控制系統(tǒng)地址分配表大小球分揀控制系統(tǒng)地址分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)設(shè)備輸入地址設(shè)備輸出地址起動(dòng)按鈕SB0I0.0原位指示燈Q0.0左限位開(kāi)關(guān)SQ1I0.1機(jī)械手下降Q0.1小球右限位開(kāi)關(guān)SQ2I0.2機(jī)械手上升Q0.2大球右限位開(kāi)關(guān)SQ3I0.3機(jī)械手右移Q0.3上限位開(kāi)關(guān)SQ4I0.4機(jī)械手左移Q0.4下限位開(kāi)關(guān)SQ5I0.5夾具夾緊Q0.5夾具限位開(kāi)關(guān)SQ6I0.6（3）編寫順序功能圖）編寫順序功能圖圖5-27 大小球分揀控制系統(tǒng)順序功能圖（4）使用順序控制繼電器指令實(shí)現(xiàn)順序控制）使用順序控制繼電器指令實(shí)現(xiàn)順序控制圖圖5-28 大小球分大小球分揀控制系統(tǒng)梯形圖揀控制

13、系統(tǒng)梯形圖3. 并行序列的編程方法并行序列的編程方法（1）系統(tǒng)的控制要求（2）地址分配（3）編寫順序功能圖（4）使用順序控制繼電器指令實(shí)現(xiàn)順序控制（1）系統(tǒng)的控制要求）系統(tǒng)的控制要求圖圖5-29 交通燈時(shí)序圖交通燈時(shí)序圖（2）地址分配）地址分配表5-6 交通燈控制系統(tǒng)地址分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)設(shè)備地址設(shè)備地址起動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.0車道綠燈Q0.0路南按鈕SB0I0.1人行橫道紅燈Q0.1路北按鈕SB1I0.2車道黃燈Q0.2車道紅燈Q0.3人行橫道綠燈Q0.4人行橫道黃燈Q0.5（3）編寫順序功能圖）編寫順序功能圖圖5-30 交通燈控制系統(tǒng)順序功能圖5.4.3 順序功能圖的注意事項(xiàng)順序功能圖的注意事項(xiàng)v1）兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)移將它們隔開(kāi)。v2）兩個(gè)轉(zhuǎn)移也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。v3）順序功能圖中的初始步一般應(yīng)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)，這一步可能沒(méi)有什么輸出處于ON狀態(tài)，因此在畫順序功能圖時(shí)很容易遺漏這一步。v4）自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)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)，即在完成一次工藝過(guò)程的全部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步，系統(tǒng)停留在初始狀態(tài)（單周期操作），在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，將從最后一步返回下一工作周期開(kāi)始運(yùn)行的第一步。v5