PLC-三百第六章順序控制設(shè)計(jì)法

1、PLC-三百第六章順序控制設(shè)計(jì)法順序控制設(shè)計(jì)法 順序控制設(shè)計(jì)法的基本思想：將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱(chēng)為步(step)，并用編程元件(例如存儲(chǔ)器位M)來(lái)代表各步。 a.:根據(jù)輸出量的狀態(tài),在任何一步之內(nèi)，各輸出量的ONOFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量的狀態(tài)是不同的。 b. 轉(zhuǎn)換條件:使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)。 順序控制設(shè)計(jì)方法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各輸出位。順序功能圖是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)的順序控制程序的有力工具。順序功能圖 功用：描述控制系統(tǒng)

2、的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)可編程序控制器的順序控制程序的有力工具。 組成：步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、動(dòng)作 順序控制功能圖又稱(chēng)流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言。由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線、動(dòng)作來(lái)組成。順序功能表圖的組成 用矩形框表示各步。 框內(nèi)的數(shù)字，編程元件的地址表示步的編號(hào)。 動(dòng)作用矩形框表示，框內(nèi)的文字表示動(dòng)作的內(nèi)容 步與步之間用有向連線連接，箭頭表示轉(zhuǎn)換的方向 轉(zhuǎn)換用與有向連線垂直的短劃線表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分開(kāi)。初始步 當(dāng)系統(tǒng)正處在某一步所在的階段，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作時(shí)

3、，叫做該步處于活動(dòng)狀態(tài)，該步稱(chēng)為活動(dòng)步。 當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，上一步的活動(dòng)結(jié)束，下一步的活動(dòng)開(kāi)始。 轉(zhuǎn)換條件用短劃線旁邊用文字、表達(dá)式或符號(hào)說(shuō)明。示例： 單序列由一系列相繼激活的步組成。沒(méi)有分支，每一步的后面只有一步，步與步的之間僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件。 選擇序列的開(kāi)始稱(chēng)為分支。*某一步的后面有幾個(gè)步，當(dāng)滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時(shí)，轉(zhuǎn)向不同的步。 *無(wú)論轉(zhuǎn)向哪個(gè)分支，當(dāng)其后續(xù)步成為活動(dòng)步時(shí)，步5自動(dòng)變?yōu)椴换顒?dòng)步； *當(dāng)已選擇了轉(zhuǎn)向某一個(gè)分支，則不允許另外幾個(gè)分支的首步成為活動(dòng)步，所以應(yīng)該使各選擇分支之間聯(lián)鎖。 選擇序列的結(jié)束稱(chēng)為合并。幾個(gè)選擇序列合并到同一個(gè)序列上，各個(gè)序列上的步在各自轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)轉(zhuǎn)換到同

4、一個(gè)步。分支合并單序列結(jié)構(gòu)選擇序列結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)并行序列結(jié)構(gòu)并行分支并行合并 并行序列的開(kāi)始稱(chēng)為分支,用雙線表示并行序列的分支只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，標(biāo)在表示同步的水平雙線之上。 并行序列的結(jié)束稱(chēng)為合并。當(dāng)并行序列上的各步都為活動(dòng)步，且某一個(gè)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步。復(fù)雜順序功能圖舉例并行分支并行合并選擇序列分支選擇序列合并 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則 1.轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件 (1)該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步。 (2)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 如果轉(zhuǎn)換的前級(jí)步或后續(xù)步不止一個(gè)，轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)稱(chēng)為同步實(shí)現(xiàn)。為了強(qiáng)調(diào)同步實(shí)現(xiàn)，有向連線的水平部分用雙線表示。 2.轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作 (1)使所

5、有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步。 (2)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都變?yōu)椴换顒?dòng)步。注意事項(xiàng) (1)兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開(kāi)。 (2)兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。 (3)初始步一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)，始步是必不可少。 順序功能圖中的初始步一般對(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)有輸出，只是做好預(yù)備狀態(tài)； (5)只有當(dāng)某一步的前級(jí)步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步 。-有斷電保護(hù)功能的存儲(chǔ)器（M）代表各步的編程元件-沒(méi)有斷電保護(hù)功能的存儲(chǔ)器（M）代表各步的編程元件-系統(tǒng)有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式Q4.3I0

6、.0T2I0.1M0.1M0.2M0.3M0.5M0.0(4)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，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，圖5-12)，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。單序列設(shè)計(jì)單序列：動(dòng)作一個(gè)接一個(gè)完成，每步僅連接一個(gè)轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移也僅連接著一個(gè)步。 示例： 控制鍋爐的鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的要求。按下起動(dòng)按鈕SB1（I0.0點(diǎn)輸入）后，應(yīng)先開(kāi)引風(fēng)機(jī)，延時(shí)5s后再開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)。按下停止按鈕SB2（I0.1點(diǎn)輸入）后，應(yīng)先停鼓風(fēng)機(jī)，5s后再停引風(fēng)機(jī)。KM1為引風(fēng)機(jī)交流

7、接觸器（Q4.0點(diǎn)驅(qū)動(dòng)），KM2為鼓風(fēng)機(jī)交流接觸器（Q4.1點(diǎn)驅(qū)動(dòng)）。鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)Q4.1Q4.0I0.1I0.05s5sQ4.0T 0Q4.0Q4.1Q4.0T 1T 1I0.0I0.1T0S1S2S3S0順序功能圖 鼓風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)Q4.1Q4.0I0.1I0.05s5s 根據(jù)Q4.0和Q4.1接通/斷開(kāi)狀態(tài)的變化，顯然工作期間可以分為3步，分別用S1、S2、S3來(lái)代表這3步，用S0來(lái)代表等待起動(dòng)的初始步。起動(dòng)按鈕I0.0及停止按鈕I0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)、定時(shí)器延時(shí)接通的常開(kāi)觸點(diǎn)是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。 選擇序列設(shè)計(jì)（1）選擇序列的分支的編程方法 選擇序列是指在某一步后有若干個(gè)單序列等待選擇，一次僅

8、能選擇進(jìn)入一個(gè)序列。選擇序列中的各單序列是互相排斥的，其中任何兩個(gè)單序列都不會(huì)同時(shí)執(zhí)行。 （2）選擇序列的合并的編程方法S5S6S7I0.5I0.7S5S6S7I0. 5I0. 7I0. 0I0. 1S8（1）并行序列的分支的編程方法 并行序列是指在某一轉(zhuǎn)換條件下，同時(shí)起動(dòng)若干個(gè)單序列。并行序列的開(kāi)始用雙水平線表示，同時(shí)結(jié)束若干個(gè)序列也用雙水平線表示， （2）并行序列的合并的編程方法 I0. 3Q4.1M0.2I0. 4Q4. 2M0. 3I0. 5Q4. 3M0. 5Q4. 5M0. 7I0. 6I0. 3Q4. 1M0. 2I0. 4M0. 4Q4. 2M0. 3I0. 5Q4. 4M0.

9、 6Q4. 3M0. 5并行序列設(shè)計(jì)并行分支并行合并選擇序列分支選擇序列合并示例：使用起保停電路的順序控制梯形圖編程方法 根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí),可以用輔助繼電器M來(lái)代表各步.某一步為活動(dòng)步時(shí),對(duì)應(yīng)的輔助繼電器為1,某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí),該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步,前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步. 起保停電路只使用PLC最基本的與觸點(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(lèi)指令，因此這是一種通用的編程方法，可以用于任意型號(hào)的可編程序控制器。順序功能圖與梯形圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系步程序結(jié)構(gòu)控制位激活條件工步如果步Si+1的前級(jí)步Si是活動(dòng)的(Si =1)并且它們之間的轉(zhuǎn)換條件Ci+1成立(Ci+1

10、=1)，步Si+1應(yīng)變?yōu)榛顒?dòng)的。 某一步成為活動(dòng)步的條件是：前一步是活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足。所以圖中將常開(kāi)觸點(diǎn)Si-1和Ci以及Si和Ci+1相串聯(lián)作為步啟動(dòng)的條件。由于轉(zhuǎn)換條件是短信號(hào)，因此每步要加自鎖當(dāng)后續(xù)步成為活動(dòng)步時(shí)，前一步要變?yōu)椴换顒?dòng)步，所以圖中將常閉觸點(diǎn)Si+1和si+2與前一步的控制位線圈相串聯(lián)。控制電路輸出電路M0.0I0.0I0. 1M0. 2T0M0. 3C2M0. 4M0. 5T1M0. 6I0. 2M0. 7I0. 3M0. 8C3I0. 5M0. 9T4初始步（步M0.0） 并行序列的分支步（步M0. 1）步M0. 1的后面有2條并行序列的分支步M0. 3是單序列的步，

11、步M0. 2、步M0. 4為其前級(jí)步和后續(xù)步選擇序列的分支步（步M0. 5 ）步M0. 5的后面有2條選擇序列的分支選擇序列的合并步（步M0.7） 步M0.7的前面有2條選擇序列的分支并行序列的合并步（步M0.9）步M0.9的前面有2條并行序列的分支M0. 1M0.0I0.0I0. 1M0. 2T0M0. 3C2M0. 4M0. 5T1M0. 6I0. 2M0. 7I0. 3M0. 8C3I0. 5M0. 9T4M0. 1M0.1I0.1M0.5M0.6M0.8M0.5選擇序列的分支步M0.9I0.5M0.0M0.1M0.0初始步M0.0I0.0M0.1M0.2M0.1M0.5并行序列的分支步

12、M0.0I0.0I0. 1M0. 2T0M0. 3C2M0. 4M0. 5T1M0. 6I0. 2M0. 7I0. 3M0. 8C3I0. 5M0. 9T4M0. 1M0.5 T1M0.6M0.7M0.6選擇序列的開(kāi)始步M0.8M0.5M0.7M0.8C3M0.6M0.8選擇序列的開(kāi)始步聯(lián)鎖M0.0I0.0I0. 1M0. 2T0M0. 3C2M0. 4M0. 5T1M0. 6I0. 2M0. 7I0. 3M0. 8C3I0. 5M0. 9T4M0. 1M0.2 T0M0.3M0.4M0.3單序列的步M0.6I0.2M0.1M0.9M0.7M0.8I0.3選擇序列的合并步M0.4M0.7M0.

13、9T4M0.0M0.9并行序列的合并步應(yīng)用舉例： 物料混合裝置用來(lái)將粉末狀的固體物料（粉料）和液體物料（液料）按一定的比例混合在一起，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的攪拌后便得到成品。粉料和液料都用電子稱(chēng)來(lái)計(jì)量。初始狀態(tài)時(shí)粉料稱(chēng)料斗、液料稱(chēng)料斗和攪拌器都是空的，它們底部的排料閥關(guān)閉；液料倉(cāng)的放料閥關(guān)閉，粉料倉(cāng)下部的螺旋輸送機(jī)的電機(jī)和攪拌機(jī)的電機(jī)停轉(zhuǎn)；Q4.0Q4.4 均為0 狀態(tài)。PLC 開(kāi)機(jī)后用OB100 將初始步對(duì)應(yīng)的M0.0 置為1 狀態(tài)，將其余各步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位復(fù)位為0 狀態(tài)，并將MW10 和MW12 中的計(jì)數(shù)預(yù)置值分別送給減計(jì)數(shù)器C0 和C1。按下起動(dòng)按鈕I0.0，Q4.0, Q4.1 變?yōu)? 狀態(tài)，

14、開(kāi)始進(jìn)料。電子稱(chēng)的光電碼盤(pán)輸出與稱(chēng)斗內(nèi)物料重量成正比的脈沖信號(hào)。減計(jì)數(shù)器C0 和C1 分別對(duì)粉料稱(chēng)和液料稱(chēng)產(chǎn)生的脈沖計(jì)數(shù)。脈沖計(jì)數(shù)值減至0 時(shí)，其常閉觸點(diǎn)閉合，稱(chēng)斗內(nèi)的物料等于預(yù)置值。Q4.0, Q4.1 變?yōu)? 狀態(tài)，停止進(jìn)料。進(jìn)入等待步后預(yù)置計(jì)數(shù)器。地址編號(hào)作用說(shuō)明地址編號(hào)作用說(shuō)明I0.0啟動(dòng)按鈕Q4.0放粉料I0.1停止按鈕Q4.1放液料I0.3粉料稱(chēng)量計(jì)數(shù)傳感器Q4.2稱(chēng)料斗排料I0.4粉料稱(chēng)量計(jì)數(shù)傳感器Q4.3攪拌Q4.4排放成品T0稱(chēng)料斗排料時(shí)間T1攪拌時(shí)間T2排放成品時(shí)間C0粉料稱(chēng)量計(jì)數(shù)M1.0系統(tǒng)狀態(tài)C1液料稱(chēng)量計(jì)數(shù)M1.0M1.0I0.0I0.1M1.0=1 連續(xù)工作模式轉(zhuǎn)換

15、條件=1使用置位復(fù)位指令的順序控制梯形圖編程方法 使用置位復(fù)位指令的順序控制編程方法又稱(chēng)為以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法。轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換后的狀態(tài)（結(jié)果）輸出電路示例：選擇分支示例：合并選擇合并分支輸出具有多種工作方式系統(tǒng)的順序控制機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1. 工藝過(guò)程及控制要求 1) 工藝過(guò)程 簡(jiǎn)易物料搬運(yùn)機(jī)械手是一個(gè)水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將工件從左工作臺(tái)(A點(diǎn)）搬運(yùn)到右工作臺(tái)(B點(diǎn)） 。機(jī)械手通常位于原點(diǎn)，它的動(dòng)作全部由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸則由相應(yīng)的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈二位電磁閥控制，放松/夾緊由一個(gè)單線圈二位電磁閥(稱(chēng)為夾緊電磁閥)控制。機(jī)械手的任務(wù)是將工件從工作

16、臺(tái)A搬往工作臺(tái)B。2) 控制要求 機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)有 手動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式。機(jī)械手在最上面和最左面且松開(kāi)時(shí)，成為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或稱(chēng)為初始狀態(tài)）。在進(jìn)入單周期、單步、連續(xù)工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)。機(jī)械手控制的程序流程圖 2. 可編程序控制器選型 1) 硬件配置 系統(tǒng)輸入信號(hào)有啟動(dòng)、停止按鈕，4個(gè)限位開(kāi)關(guān)，6個(gè)手動(dòng)輸入信號(hào)，5個(gè)工作方式選擇信號(hào)，共計(jì)17個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)；輸出信號(hào)有機(jī)械手上升/下降驅(qū)動(dòng)信號(hào)左移/右移驅(qū)動(dòng)信號(hào)和機(jī)械手夾緊驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有5個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。不需模擬量模塊，選擇S7-300系列的CPU313，加上數(shù)字量輸入模塊SM321及輸出模塊SM3

17、22就可以滿足要求，而且還有一定的裕量。 2) I/O地址分配將17個(gè)輸入信號(hào)、5個(gè)輸出信號(hào)與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址。 3) 其它地址分配(1) 夾緊定時(shí)器T0，定時(shí)1s；(2) 放松定時(shí)器T1，定時(shí)1s；自動(dòng)方式起始步標(biāo)志M0.0；(4)原點(diǎn)標(biāo)志M0.5 （I0.4、I0.2,Q4.1為ON，M0.5為ON,原點(diǎn)狀態(tài) ）(5) 轉(zhuǎn)換允許 標(biāo)志M0.6；(6)連續(xù)工作狀態(tài)標(biāo)志M0.7。3. PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 主程序的梯形圖： 機(jī)械手程序設(shè)計(jì)邏輯功能塊(子程序) 邏輯功能塊包括公用程序(FC1)、手動(dòng)方式控制(FC2)、自動(dòng)方式或單動(dòng)方式控制(FC3)和返回原點(diǎn)控制(FC4)

18、 。 初始化程序梯形圖設(shè)計(jì)： M0.0為起始工步標(biāo)志公用程序梯形圖設(shè)計(jì)： M2.0M2.7為各工步標(biāo)志 -用于處理自動(dòng)程序和手動(dòng)程序相互切換的處理。手動(dòng)程序梯形圖設(shè)計(jì)： 地址編號(hào)作用說(shuō)明地址編號(hào)作用說(shuō)明I0.1下限位Q4.0下降I0.2上限位Q4.1夾緊I0.3右限位Q4.2上升I0.4左限位Q4.3右行I0.5上升Q4.4左行I0.6左行I0.7松開(kāi)I1.0下降I1.1右行I1.2夾緊Q4.0Q4.1自動(dòng)程序梯形圖設(shè)計(jì)： 原點(diǎn)標(biāo)志M0.5 （I0.4、I0.2,Q4.1為ON，M0.5為ON,原點(diǎn)狀態(tài) ）轉(zhuǎn)換允許 標(biāo)志M0.6；連續(xù)工作狀態(tài)標(biāo)志M0.7。單周期/連續(xù)工作 狀態(tài)(I2.3或I2.4=1)原點(diǎn)標(biāo)志M0.5 （I0.4、I0.2,Q4.1為ON，M0.5為ON,原點(diǎn)狀態(tài) ）轉(zhuǎn)換允許 標(biāo)志M0.6；連續(xù)工作狀態(tài)標(biāo)志M0.7。M0.6M0.6M0.6M0.6M0.6M0.6M0.6單步工作 狀態(tài)(I2.2=1)M0.6M0.6自動(dòng)程序梯形圖設(shè)計(jì)： 使用起保停電路的編程方法選擇合并單步控制M0.0步放在M2.0步之前？輸出電