可編程控制器原理與應(yīng)用第5章課件

1、 掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟； 理解程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟； 結(jié)合例程理解性的掌握常用的設(shè)計(jì)方法，具體有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法和順序功能圖法； 掌握三菱FX2N系列PLC的步進(jìn)順控指令及其使用方法；掌握梯形圖程序的編寫規(guī)則； 掌握PLC應(yīng)用程序的11個(gè)基本環(huán)節(jié)的原理及設(shè)計(jì)技巧。教學(xué)目的和要求PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟； 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)常用的設(shè)計(jì)方法；三菱FX2N系列PLC的步進(jìn)順控指令及其使用方法；梯形圖程序的編寫規(guī)則；PLC應(yīng)用程序的11個(gè)基本環(huán)節(jié)的原理及設(shè)計(jì)技巧。教學(xué)內(nèi)容摘要 程序設(shè)計(jì)的三種方法；應(yīng)用程序的11個(gè)基本環(huán)節(jié)；梯形圖程序的編寫規(guī)則。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)方法和使用

2、教具講授、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、課件16學(xué)時(shí)教學(xué)時(shí)數(shù)5.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟5.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是在最大限度地滿足被控對(duì)象控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、安全可靠。此外，考慮到今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC機(jī)型時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余地。5.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要步驟如下： 1.分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求； 2.PLC控制系統(tǒng)的硬件配置； 3.軟件設(shè)計(jì)； 4.輸入程序并調(diào)試程序； 5.程序固化。5.2 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)5.2.1 程序設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟 1.程序設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 1）PLC程

3、序功能的分析和設(shè)計(jì) 2）程序結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì) 3）編制程序規(guī)格說(shuō)明書 2.程序設(shè)計(jì)的步驟 1）設(shè)計(jì)程序框圖 2）編寫應(yīng)用程序 3）程序的調(diào)試 4）編寫程序說(shuō)明書 5.2.2 程序設(shè)計(jì)的方法及相關(guān)問(wèn)題 程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)正確選擇能反映生產(chǎn)過(guò)程的變化參數(shù)作為控制參量進(jìn)行控制；應(yīng)正確處理各執(zhí)行電器、各編程元件之間的互相制約、互相配合的關(guān)系，即連鎖關(guān)系。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法有多種，常用的設(shè)計(jì)方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法和順序功能圖法等。 1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 所謂經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法就是在典型控制環(huán)節(jié)程序段的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行組合、修改，以滿足控制要求。如要編制一個(gè)控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的梯形圖

4、程序，可將兩個(gè)自鎖環(huán)節(jié)梯形圖組合，再按互鎖的要求進(jìn)行修改。有時(shí)為了得到一個(gè)滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果，需要進(jìn)行多次反復(fù)調(diào)試和修改，增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程元件。 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法要求設(shè)計(jì)者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)不規(guī)范，沒(méi)有一個(gè)普遍的規(guī)律可循，具有一定的試探性和隨意性，對(duì)于同一被控對(duì)象，設(shè)計(jì)出的程序不是惟一的，程序設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。下面舉例說(shuō)明用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)某液體混合裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程。 （1）分析工業(yè)過(guò)程，明確控制要求。某液體混合裝置的示意圖，如圖5-2所示，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，電磁閥YV1通電打開，液體A流入容器。當(dāng)液位高度到達(dá)I時(shí)，液位傳感器I

5、接通，此時(shí)電磁閥YV1斷電關(guān)閉，而電磁閥YV2通電打開，液體B流入容器。當(dāng)液位高度到達(dá)H時(shí)，液位傳感器H接通，這時(shí)電磁閥YV2斷電關(guān)閉，同時(shí)攪拌電動(dòng)機(jī)M啟動(dòng)進(jìn)行攪拌，使兩種液體均勻混合。1 min后攪拌電動(dòng)機(jī)M停止，這時(shí)電磁閥YV3通電打開，放出混合液去下道工序。當(dāng)液位高度下降到L后，再延時(shí)2 s，使電磁閥YV3斷電關(guān)閉，并自動(dòng)開始新的周期。該液體混合裝置在按下停止按鈕SB2時(shí)，要求不要立即停止工作，而是將停止信號(hào)記憶下來(lái)，直到完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)才停止工作。 （2）統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號(hào)。輸入有2個(gè)按鈕，3個(gè)液位傳感器，共5個(gè)輸入點(diǎn)。輸出有3個(gè)電磁閥，1個(gè)電動(dòng)機(jī)接觸器，共4個(gè)輸出點(diǎn)。本

6、實(shí)例可選用三菱FX2N系列PLC。 （3）分配PLC的I/O點(diǎn)。液體混合裝置控制電路的外部接線如圖5-3所示。 圖5-2 液體混合裝置的示意圖 （4）畫順序功能圖。畫順序功能圖就是將整個(gè)系統(tǒng)的控制分解為若干步，并確定每步的轉(zhuǎn)換條件，以便易于用常用基本指令和功能指令畫出梯形圖。液體混合裝置控制電路的順序功能圖如圖5-4所示。圖5-3 液體混合裝置控制電路的外部接線圖 （5）PLC梯形圖和語(yǔ)句表設(shè)計(jì)。該控制系統(tǒng)動(dòng)作要求簡(jiǎn)單，可采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。根據(jù)被控對(duì)象的控制功能，首先選擇典型控制環(huán)節(jié)程序段。由于所選擇的程序段通常并不能完全滿足實(shí)際控制的要求，所以還應(yīng)對(duì)這些程序段進(jìn)行組合、修改，以滿足控制要求。液

7、體混合控制電路初步設(shè)計(jì)的梯形圖如圖5-5所示。圖5-4 液體混合裝置控制電路的順序功能圖 上述液體混合控制電路初步設(shè)計(jì)的梯形圖還不能完全滿足控制要求，還需進(jìn)一步完善。 根據(jù)控制要求，當(dāng)一個(gè)工作循環(huán)完成后，不必再按按鈕就自動(dòng)開始下一個(gè)循環(huán)。因此，可利用定時(shí)器T1的常開觸點(diǎn)并聯(lián)到輸入繼電器X0的常開觸點(diǎn)上。根據(jù)該液體混合裝置的控制要求，應(yīng)將停止信號(hào)記憶下來(lái)，待一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束時(shí)再停止工作，因此，應(yīng)選擇一個(gè)自鎖環(huán)節(jié)。 圖5-5 液體混合控制電路初步設(shè)計(jì)的梯形圖 另外在第2梯級(jí)中串入輸出繼電器Y3的常閉觸點(diǎn)，以避免在放液體過(guò)程中，當(dāng)液位低于H而高于I時(shí)，輸出繼電器Y2又接通。在第5梯級(jí)中串入輸出繼電器

8、Y3的常閉觸點(diǎn)，以避免在液位上升過(guò)程中而液位尚低于L時(shí)，定時(shí)器T1線圈通電。在程序的最后應(yīng)有END指令。修改后整個(gè)梯形圖和語(yǔ)句表如圖5-6所示。圖5-6 液體混合控制電路修改后的梯形圖和語(yǔ)句表 2.邏輯設(shè)計(jì)法 在以往的工業(yè)控制過(guò)程中，一般都是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，而繼電器、接觸器的觸點(diǎn)都是只有兩種狀態(tài)，即閉合和斷開，因此，就可以用“0”和“1”的兩種邏輯狀態(tài)來(lái)代替它，對(duì)應(yīng)到PLC的程序設(shè)計(jì)中來(lái)，就可以用邏輯設(shè)計(jì)方法來(lái)完成控制程序的設(shè)計(jì)?；具壿嫼瘮?shù)和運(yùn)算式與梯形圖、語(yǔ)句表的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表5-2。 表5-2 基本邏輯函數(shù)和運(yùn)算式與梯形圖、語(yǔ)句表的對(duì)應(yīng)關(guān)系 由表可見(jiàn)，當(dāng)一個(gè)邏輯函數(shù)用邏輯變量的

9、基本運(yùn)算式表達(dá)出來(lái)后，實(shí)現(xiàn)這個(gè)邏輯函數(shù)的梯形圖也就確定了。如果使用此種方法達(dá)到一定的熟練程度，可以直接根據(jù)邏輯關(guān)系完成PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。 下面舉例說(shuō)明使用邏輯設(shè)計(jì)法完成某通風(fēng)機(jī)指示系統(tǒng)的PLC控制程序。某地下通風(fēng)系統(tǒng)有3臺(tái)通風(fēng)機(jī)，要求在以下幾種運(yùn)行狀態(tài)下顯示不同的信號(hào)： （1）兩臺(tái)及兩臺(tái)以上通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，綠燈亮。 （2）只有一臺(tái)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，黃燈閃爍。 （3）3臺(tái)通風(fēng)機(jī)都不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，紅燈亮且報(bào)警。 分析工藝過(guò)程，根據(jù)控制要求可知，這是一個(gè)對(duì)地下通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視的問(wèn)題。因此，必須先將3臺(tái)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)輸入PLC，通過(guò)PLC控制各種運(yùn)行狀態(tài)的顯示。 為了分析問(wèn)題的方便，可以將每一盞狀態(tài)

10、指示燈的工作狀態(tài)以列表的形式表示出來(lái)。而本例中系統(tǒng)的各種運(yùn)行情況與對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)是唯一的，故可以將這幾種運(yùn)行情況分開列表。將3臺(tái)通風(fēng)機(jī)分別用A、B、C表示，F(xiàn)1、F2、F3分別表示綠燈、黃燈、紅燈，邏輯“1”表示通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和指示燈亮，邏輯“0”表示通風(fēng)機(jī)停止和指示燈暗。根據(jù)運(yùn)行情況得出綠燈、黃燈、紅燈的狀態(tài)表，見(jiàn)表5-4。 表5-4 指示燈的工作狀態(tài)表 將各輸入繼電器和輸出繼電器的編號(hào)代入上面各式，就可設(shè)計(jì)出如下圖所示的通風(fēng)機(jī)指示系統(tǒng)控制電路的梯形圖。其中M8013是0.5 s通、0.5 s斷的特殊輔助繼電器，用來(lái)使黃燈閃爍。 圖5-8 通風(fēng)機(jī)指示系統(tǒng)控制電路的梯形圖 3.順序功能圖法 工業(yè)控

11、制中許多場(chǎng)合要應(yīng)用順序控制的方式進(jìn)行控制。所謂順序控制是指生產(chǎn)過(guò)程按生產(chǎn)工藝的要求和預(yù)先安排的順序自動(dòng)地進(jìn)行生產(chǎn)的控制方式。 順序功能圖（Sequence Function Chart，簡(jiǎn)稱為SFC）是IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言。SFC用來(lái)全面描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性，而不涉及系統(tǒng)所采用的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可供進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)使用和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流使用。 基本組成如下： （1）步。在SFC中，步Step是指把系統(tǒng)的一個(gè)工作循環(huán)過(guò)程分解成若干個(gè)順序相連的階段。步用矩形框表示，框內(nèi)的數(shù)字表示步的編號(hào)。 （2）與步相關(guān)的動(dòng)作（或命令）?？刂葡到y(tǒng)中的每

12、一步都有要完成的某些動(dòng)作（或命令），當(dāng)該步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，該步內(nèi)相應(yīng)的動(dòng)作（或命令）被執(zhí)行；反之，不被執(zhí)行。與步相關(guān)的動(dòng)作（或命令）用矩形框表示，框內(nèi)的文字或符號(hào)表示動(dòng)作或命令的內(nèi)容，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)步的矩形框連接。 （3）有向連線。在SFC中會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展。步之間的進(jìn)展，采用有向連線表示，它將步連接到轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換連接到步。步的進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行，有向連線是垂直的或水平的，按習(xí)慣進(jìn)展的方向總是從上到下或從左到右，可以在有向連線上加上箭頭來(lái)表示步進(jìn)展的方向。 （4）轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件。在SFC中，步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成，并與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)換的符

13、號(hào)是一根與有向連線垂直的短劃線，步與步之間由轉(zhuǎn)換分隔。轉(zhuǎn)換條件是在轉(zhuǎn)換符號(hào)短劃線旁邊用文字表達(dá)或符號(hào)說(shuō)明的。依據(jù)步之間的進(jìn)展形式，SFC可以分為以下幾種基本結(jié)構(gòu)： （1）單序列結(jié)構(gòu)。單序列結(jié)構(gòu)是由一系列相繼激活的步組成的。每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步，如圖5-9所示。圖5-9 單序列結(jié)構(gòu) （2）選擇序列結(jié)構(gòu)。選擇序列的開始稱為分支。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，如圖5-10（a）所示。當(dāng)步5為活動(dòng)步時(shí)，若滿足條件e=1，則步5轉(zhuǎn)向步6；若滿足條件f=1，則步5轉(zhuǎn)向步8；若滿足條件g=1 ,則步5轉(zhuǎn)向步12。選擇序列的結(jié)束稱為合并。幾個(gè)選

14、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)換到同一個(gè)步，如圖5-10（b）所示。具體的執(zhí)行過(guò)程略。 （a）（b）圖5-10 選擇序列結(jié)構(gòu) （3）并行序列結(jié)構(gòu)。并行序列的開始稱為分支。當(dāng)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，每個(gè)序列中的活動(dòng)步進(jìn)展將是獨(dú)立的，如圖5-11(a)左所示。并行序列中，水平連線用雙線表示，用以表示同步實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。并行序列的分支中只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，并標(biāo)在水平雙線之上。并行序列的結(jié)束稱為合并。在并行序列中，處于水平雙線以上的各步都為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，同時(shí)轉(zhuǎn)換到同一個(gè)步，如圖5-11(b)所示。當(dāng)步13、15、17都為活動(dòng)步時(shí)，若滿足條件d=1，則步

15、13、15、17同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步，步16變?yōu)榛顒?dòng)步，并行序列的合并只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，并標(biāo)在水平線之下。(a)(b)圖5-11 并列序列結(jié)構(gòu) （4）子步結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要在SFC中，某一步又可分為幾個(gè)子步。如圖5-12（a）所示為以簡(jiǎn)略形式表示的步3。如圖5-12（b）所示將步3細(xì)分為5個(gè)子步，詳細(xì)表示了步3的具體細(xì)節(jié)。 (a)(b)圖5-12 子步結(jié)構(gòu)SFC法的實(shí)現(xiàn) ： SFC法首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)SFC，然后再依據(jù)SFC設(shè)計(jì)順序控制程序。在SFC中，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換時(shí)前級(jí)步的活動(dòng)結(jié)束而后續(xù)步的活動(dòng)開始，步與步之間沒(méi)有重疊，這使系統(tǒng)中大量復(fù)雜的連鎖關(guān)系在步的轉(zhuǎn)換中得以解決，同時(shí)對(duì)于每一步的程序段

16、也只需要處理極其簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。因而這種編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)，規(guī)律性強(qiáng)。設(shè)計(jì)出的控制程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性好，程序的調(diào)試、運(yùn)行也很方便，可以極大地提高工作效率。 根據(jù)系統(tǒng)的SFC設(shè)計(jì)梯形圖的方法稱為步進(jìn)順控指令的編程方法。不同廠家、不同系列的PLC具有不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)。本書所介紹的三菱FX2N系列PLC是通過(guò)使用步進(jìn)順控指令來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制梯形圖的設(shè)計(jì)的。 4.三菱FX2N系列PLC的步進(jìn)順控指令 步進(jìn)順控指令STL和步進(jìn)返回指令RET與狀態(tài)繼電器S配合使用，能方便地編制出順序控制程序。 1）STL指令的功能 三菱FX2N系列PLC的STL指令是步進(jìn)觸點(diǎn)指令，用于將狀態(tài)繼電器連接到

17、主母線上，并在狀態(tài)繼電器之后形成子母線，可在子母線上直接連接線圈或通過(guò)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)線圈。 STL指令使編程者可以生成流程和工作與SFC非常接近的程序。 SFC中的每一步對(duì)應(yīng)一小段程序，每一步與其他步是完全隔離開的。使用者根據(jù)他的要求將這些程序段按一定的順序組合在一起，就可以完成控制任務(wù)。這種編程方法可以節(jié)約編程的時(shí)間，減少編程錯(cuò)誤。 在狀態(tài)流程圖的最后必須使用RET指令，使程序返回主母線。 狀態(tài)繼電器是構(gòu)成狀態(tài)流程圖的基本元素。三菱FX2N系列PLC提供了S0S999共1000個(gè)狀態(tài)繼電器，其中S0S9用于初始化狀態(tài)，即狀態(tài)流程圖的起始狀態(tài)。 2）STL指令的編程方法 以某一順序控制程序?yàn)槔?，用S

18、TL指令設(shè)計(jì)梯形圖。如圖5-13所示為STL指令的狀態(tài)流程圖，狀態(tài)繼電器S0為初始狀態(tài)，編程時(shí)必須將初始狀態(tài)編寫在其他狀態(tài)之前，且初始狀態(tài)必須預(yù)先啟動(dòng)。如果PLC一投入運(yùn)行就開始執(zhí)行順序控制，那就要用特殊輔助繼電器M8002驅(qū)動(dòng)。當(dāng)特殊輔助繼電器M8002接通一個(gè)掃描周期后，狀態(tài)繼電器S0有效，輸出繼電器Y0接通；當(dāng)輸入繼電器X0接通時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)繼電器S20，此時(shí)，狀態(tài)繼電器S0無(wú)效，輸出繼電器Y0斷開，而狀態(tài)繼電器S20有效，直接執(zhí)行SET指令，輸出繼電器Y2接通，此時(shí)如果輸入繼電器X10的常開觸點(diǎn)閉合，則輸出繼電器Y1接通；當(dāng)輸入繼電器X1或X2接通時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)繼電器S21，此

19、時(shí)，狀態(tài)繼電器S20無(wú)效，輸出繼電器Y1斷開，但由SET指令驅(qū)動(dòng)的輸出繼電器Y2仍保持接通，狀態(tài)繼電器S21有效，在輸入繼電器 X20與X21的常開觸點(diǎn)同時(shí)閉合時(shí)，輸出繼電器Y3接通；當(dāng)輸入繼電器X3與X4同時(shí)接通時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)繼電器S22，此時(shí)，狀態(tài)繼電器S21無(wú)效，輸出繼電器Y3斷開，狀態(tài)繼電器S22有效，直接執(zhí)行RST指令，輸出繼電器Y2被復(fù)位，輸入繼電器X22或X23的常開觸點(diǎn)閉合時(shí)，輸出繼電器Y4接通；當(dāng)輸入繼電器X5接通時(shí)，流程轉(zhuǎn)回到初始狀態(tài)，狀態(tài)繼電器S22無(wú)效，輸出繼電器Y4斷開。圖5-13 STL指令的SFC 3）多流程順序控制的基本組合及編程方法 在順序控制中，任何復(fù)雜

20、的控制流程，都可以分解為以下幾種基本組合形式： （1）單一流程。單一流程是由一系列相繼執(zhí)行的工步組成的。每一工步的后面只能接一個(gè)轉(zhuǎn)移條件，且每一個(gè)轉(zhuǎn)移條件之后僅有一個(gè)工步，見(jiàn)上圖。 （2）選擇性分支與匯合。從多個(gè)分支流程中選擇某一個(gè)分支，稱為選擇性分支。同一時(shí)刻只允許選擇一個(gè)分支。從被選擇的多分支中的一個(gè)分支返回到主電路中，即選擇序列的結(jié)束稱為選擇性分支的匯合。選擇性分支與匯合的狀態(tài)流程圖，如下頁(yè)左圖所示。 （3）并行性分支與匯合。滿足某個(gè)轉(zhuǎn)移條件后導(dǎo)致幾個(gè)分支同時(shí)動(dòng)作，稱為并行性分支，并行序列的結(jié)束稱為匯合。并行性分支與匯合的SFC應(yīng)畫在兩個(gè)水平雙線之間，如圖5-17所示。圖5-15 選擇性

21、分支與匯合的SFC圖5-17 并行性分支與匯合的SFC （4）重復(fù)與跳轉(zhuǎn)。在順序控制中，有時(shí)程序需要重復(fù)或跳轉(zhuǎn)。重復(fù)與跳轉(zhuǎn)實(shí)際上是選擇性分支的一種特殊形式。此時(shí)，用OUT指令代替SET指令。具體可分為以下幾種情況： 部分重復(fù)的編程。在順序控制中，如需要返回某個(gè)狀態(tài)重復(fù)執(zhí)行一段程序，就要按照部分重復(fù)的方法編程。如圖5-19所示。 圖5-19 部分重復(fù)的SFC 同一分支內(nèi)跳轉(zhuǎn)的編程。在一條分支的執(zhí)行過(guò)程中，需要跳過(guò)幾個(gè)狀態(tài)執(zhí)行下面的程序，同一分支內(nèi)跳轉(zhuǎn)的SFC如圖5-21所示。圖5-21 同一分支內(nèi)跳轉(zhuǎn)的SFC 跳轉(zhuǎn)到另一條分支的編程。在某種情況下，程序需要從一條分支的某個(gè)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到另一條分支的某

22、個(gè)狀態(tài)去執(zhí)行，如圖5-23所示。此時(shí)，應(yīng)按照跳轉(zhuǎn)到另一條分支的方法編程。 圖5-23 跳轉(zhuǎn)到另一條分支的SFC 5.梯形圖程序的編寫規(guī)則 （1）輸入繼電器的狀態(tài)由外部輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，程序不能隨意改變它。 （2）梯形圖中同一編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，通常不能重復(fù)使用，但是它的觸點(diǎn)可以無(wú)限次地重復(fù)使用。雙線圈輸出現(xiàn)象是指在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的繼電器線圈出現(xiàn)兩次或兩次以上的現(xiàn)象。通常，在一個(gè)程序中是不允許出現(xiàn)雙線圈輸出的。但在下列兩種情況下允許出現(xiàn)雙線圈輸出：一種是在SET和RST指令中，SET指令可將某繼電器置位或激勵(lì)。RST指令又可將該繼電器復(fù)位或失勵(lì)。這時(shí)在程序中出現(xiàn)的雙線圈是允

23、許的，它們實(shí)際上是一個(gè)繼電器線圈的兩個(gè)輸入端；另一種是在用SFC法設(shè)計(jì)的控制程序的不同的步中，允許有相同編號(hào)的繼電器線圈出現(xiàn)，這些繼電器線圈只在某步成為活動(dòng)步時(shí)才起作用。 （3）幾個(gè)串聯(lián)支路相并聯(lián)，應(yīng)將觸點(diǎn)多的支路安排在上面；幾個(gè)并聯(lián)回路的串聯(lián)，應(yīng)將并聯(lián)支路數(shù)多的安排在左面。按此規(guī)則編制的梯形圖可減少用戶程序步數(shù)，縮短程序掃描時(shí)間，如圖5-25所示。 （4）程序的編寫按照從左至右、由上至下順序排列。一個(gè)梯級(jí)開始于左母線，終止于右母線，線圈與右母線直接相連（一般情況下，右母線可省略）。橋式電路和非橋式復(fù)雜電路必須修改后才能畫出梯形圖，修改方法可按照前幾條規(guī)則，如圖5-26所示。（a）不合理（b）

24、合理圖5-25 梯形圖的合理畫法（a）修改前（b）修改后圖5-26 橋式電路修改前、后的梯形圖 6.程序設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng) （1）先編制I/O分配表，后設(shè)計(jì)梯形圖。 （2）合理排列梯形圖，使I/O響應(yīng)滯后現(xiàn)象不影響實(shí)際響應(yīng)速度。 （3）高速計(jì)數(shù)指令、高速脈沖輸出指令應(yīng)盡量放在整個(gè)用戶程序的前部。 （4）在PLC輸入端子接線圖中，對(duì)于同一個(gè)發(fā)信元件通常只需選其中某一觸點(diǎn)（如常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)）接入輸入端子，即一個(gè)發(fā)信元件它只能占一個(gè)輸入地址編號(hào)。 （5）合理接入輸入信號(hào)的觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)或常閉觸點(diǎn)），提高設(shè)備的可靠性、安全性。 （6）從安全考慮，重大安全部分不接入PLC的輸入端，而作硬件處理。

25、（7）應(yīng)保證有效輸入信號(hào)的電平保持時(shí)間。 （8）PLC指令的執(zhí)行條件有信號(hào)電平有效和跳變有效的區(qū)別，編程時(shí)應(yīng)加以注意。 （9）由電氣控制圖轉(zhuǎn)換為梯形圖時(shí)應(yīng)注意：對(duì)舊設(shè)備改造時(shí)可借鑒原繼電器控制電路圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。 5.3 PLC應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧5.3.1 應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié) 1.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止控制程序 電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止是最常見(jiàn)的控制，通常需要設(shè)置啟動(dòng)按鈕、停止按鈕及接觸器等電器進(jìn)行控制。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止控制電路的梯形圖如圖5-29所示。 2.電動(dòng)機(jī)置位與復(fù)位控制程序 如圖5-30所示為電動(dòng)機(jī)置位與復(fù)位控制電路的梯形圖、語(yǔ)句表和時(shí)序圖，與電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止電路的功能完全相同。該電

26、路的記憶作用是通過(guò)SET和RST指令實(shí)現(xiàn)的。 圖5-29 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止控制電路的梯形圖圖5-30 電動(dòng)機(jī)置位與復(fù)位控制電路的梯形圖、語(yǔ)句表和時(shí)序圖 3.具有點(diǎn)動(dòng)調(diào)整功能的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止控制程序 有些設(shè)備中運(yùn)動(dòng)部件的位置常常需要進(jìn)行調(diào)整，這就要用到點(diǎn)動(dòng)調(diào)整的功能。這樣除了上述的啟動(dòng)按鈕、停止按鈕外，還需要增添點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3。在繼電器控制柜中，點(diǎn)動(dòng)的控制是采用復(fù)合按鈕實(shí)現(xiàn)的，即利用常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)的先斷后合的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的?？刹捎萌鐖D5-32所示的輔助繼電器M200及其常閉觸點(diǎn)來(lái)模擬先斷后合型繼電器的特性。 圖5-32 具有點(diǎn)動(dòng)調(diào)整功能的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與停止控制電路的梯形圖 4.互鎖控制電路 如圖

27、5-33所示為三個(gè)輸出線圈互鎖控制電路。其中X0、X1和X2是啟動(dòng)按鈕對(duì)應(yīng)的輸入繼電器，X3是停止按鈕對(duì)應(yīng)的輸入繼電器。由于輸出繼電器Y0、Y1和Y2每次只能有一個(gè)接通，因此，將輸出繼電器Y0、Y1和Y2的常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)到其他兩個(gè)線圈的控制電路中。這樣就能保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)輸出了，即輸出繼電器Y0接通時(shí)，輸出繼電器Y1和Y2斷開；輸出繼電器Y1接通時(shí)，輸出繼電器Y0和Y2斷開；輸出繼電器Y2接通時(shí)，輸出繼電器Y0和Y1斷開。圖5-33 3個(gè)輸出線圈互鎖控制電路的梯形圖和語(yǔ)句表 5.電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制程序 電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制是常用的控制形式，輸入信號(hào)設(shè)有停止按鈕SB1、正向啟動(dòng)按鈕SB2和反

28、向啟動(dòng)按鈕SB3，輸出信號(hào)應(yīng)設(shè)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1和KM2。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，必須防止由于電源換相所引起的短路事故。在如圖5-35所示的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的梯形圖中，采用定時(shí)器T37、T38分別作為正反轉(zhuǎn)切換的延遲時(shí)間，從而防止了切換時(shí)發(fā)生電源短路故障。圖5-35 電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路的梯形圖 6.熱繼電器過(guò)載信號(hào)的處理 熱繼電器是指在電動(dòng)機(jī)控制中的起保護(hù)作用的元件。若熱繼電器屬于自動(dòng)復(fù)位型，則其常閉觸點(diǎn)提供的過(guò)載信號(hào)必須通過(guò)輸入電路提供給PLC；若熱繼電器屬于手動(dòng)復(fù)位型，其常閉觸點(diǎn)可以接在PLC的輸出電路中與交流接觸器線圈串聯(lián)。熱繼電器的常閉觸點(diǎn)提供的過(guò)載信號(hào)通過(guò)輸入電路提供給PLC，其輸入電路

29、的接線圖和梯形圖如圖 5-36所示。圖5-36 熱繼電器輸入電路的接線圖和梯形圖 7.大功率電動(dòng)機(jī)的星形三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制程序 大功率電動(dòng)機(jī)的星形三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制的主電路如圖5-37所示。電動(dòng)機(jī)由接觸器KM1、KM2和KM3控制，接觸器KM3將電動(dòng)機(jī)繞組連接成星形聯(lián)結(jié)，接觸器KM2將電動(dòng)機(jī)繞組連接成三角形聯(lián)結(jié)。接觸器KM2與KM3不能同時(shí)吸合，否則將產(chǎn)生電源短路。在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)充分考慮由星形向三角形切換的時(shí)間，即當(dāng)電動(dòng)機(jī)繞組從星形切換到三角形時(shí)，由接觸器KM3完全斷開到接觸器KM2接通這段時(shí)間應(yīng)鎖定住，以防電源短路。圖5-37 大功率電動(dòng)機(jī)的星形三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制電路 設(shè)置停止按鈕SB

30、1，啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM1、KM2和KM3。大功率電動(dòng)機(jī)的星形三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制電路的梯形圖如圖5-39所示。 圖5-39 大功率電動(dòng)機(jī)的星形三角形減壓?jiǎn)?dòng)控制電路的梯形圖 8.閃爍控制程序 如圖5-40所示為閃爍控制電路的梯形圖和時(shí)序圖，當(dāng)輸入繼電器X1的常開觸點(diǎn)閉合后，定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)，1 s后使輸出繼電器Y1接通，同時(shí)定時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)；2 s后，定時(shí)器T37復(fù)位，輸出繼電器Y1斷開，定時(shí)器T38也復(fù)位；一個(gè)掃描周期后，定時(shí)器T37又開始計(jì)時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程。使輸出繼電器Y1每隔1 s，持續(xù)接通2 s的時(shí)間。若時(shí)間調(diào)整得再短一些，則閃爍效果更明顯。 這里輸入繼電器X1可由帶鎖鍵的按鈕驅(qū)動(dòng)，使其在工作期間，始終保持接通狀態(tài)，直至工作結(jié)束時(shí)，再次按此按鈕使其斷開。圖5-40 閃爍控制電路的梯形圖和時(shí)序圖 9.集中與分散控制電路 在多臺(tái)單機(jī)組成的自動(dòng)線上，有在總操作臺(tái)上的集中控制和在單機(jī)操作臺(tái)上分散控制的連鎖。對(duì)于這樣的控制應(yīng)該設(shè)置一個(gè)選擇開關(guān)，以其觸點(diǎn)為