電氣控制與PLC工程應用第6章課件

1、第6章PLC的程序設計方法6.1梯形圖的編程規(guī)則6.2經驗設計法6.3順序控制設計法6.4順序控制梯形圖的編程技術6.5PLC應用程序的設計與調試6.1梯形圖的編程規(guī)則6.1.1梯形圖的編程方法6.1.2梯形圖的基本概念6.1.3梯形圖的編程規(guī)則6.1.2梯形圖的基本概念1.軟繼電器2.能流3.母線4.梯形圖的邏輯解算圖6-1梯形圖a) 錯誤的梯形圖b)正確的梯形圖6.1.3梯形圖的編程規(guī)則1)每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于線圈或右母線 (右母線可以不畫出)。2)梯形圖中的觸點可以任意串聯或并聯，但繼電器線圈只能并聯而不能串聯。3)觸點的使用次數不受限制。4)一般情況下

2、，在梯形圖中同一線圈只能出現一次。5)對于不可編程梯形圖必須做等效變換，變成可編程梯形圖，如圖6-1所示。6)程序結構優(yōu)化。圖6-2梯形圖編程注意事項a)避免雙線圈輸出b)結構優(yōu)化(一)c)結構優(yōu)化(二)d)結構優(yōu)化(三)e)結構優(yōu)化(四)6.2 PLC程序的經驗設計法 基本思路：在已有的些典型梯形圖的基礎上，根據被控對象對控制的要求，通過多次反復地調試和修改梯形圖，增加中間編程元件和觸點，以得到一個較為滿意的程序?；咎攸c：沒有普遍的規(guī)律可以遵循，設計所用的時間、設計的質量與編程者的經驗有很大的關系。適用場合：可用于邏輯關系較簡單的梯形圖程序設計?；静襟E：分析控制要求、選擇控制原則； 設計

3、主令和檢測元件，確定輸入輸出設備； 設計執(zhí)行元件的控制程序； 檢查修改和完善程序。 6.2.1經驗設計法應用舉例6.2.2經驗設計法的特點6.2.1經驗設計法應用舉例1.具有互鎖功能的可逆運轉控制2.兩臺異步電動機延時起動的控制3.送料小車自動控制程序4.兩處卸料小車自動控制程序圖6-3三相異步電動機正、反轉控制電路圖6-4正、反轉控制的PLC接線及梯形圖程序圖6-5兩臺電動機延時起動控制圖6-6送料小車的自動控制a)小車運行示意圖b)梯形圖建立在電動機正反轉控制梯形圖的基礎上 圖中所用的x1的觸點類型與可編程序控制器外接SB2的常開觸點時剛好相反，與繼電器電路圖中的習慣也是相反的。建議盡可能

4、用常開觸點作可編程序控制器的輸入信號 如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入全部為常開觸點來設計，然后將梯形圖中相應的輸入繼電器的觸點改為相反的觸點，即常開觸點改為常閉觸點，常閉觸點改為常開觸點 6.2.2經驗設計法的特點1)設計繁瑣，設計周期長。2)梯形圖的可讀性差，系統維護困難。 PLC程序的經驗設計法 總結經驗設計法對于一些比較簡單程序設計是比較奏效的，可以收到快速、簡單的效果。 經驗設計法沒有規(guī)律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，往往需經多次反復修改和完善才能符合設計要求，設計的結果往往不很規(guī)范，因人而異。特點：考慮不周、設計麻煩、設計周期長；梯形圖的可讀性差、系統維護困難。 PL

5、C程序的順控設計法 順序控制系統： 如果一個控制系統可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產過程的正常運行，也稱為步進控制系統。順序控制設計法 就是針對順序控制系統的一種專門的設計方法。這種設計方法很容易被初學者接受，對于有經驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便。 PLC的設計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設計方法成為當前PLC程序設計的主要方法。6.3順序控制設計法6.3.1順序控制設計法概述6.3.2順序控制設計法的設計步驟6.3.3功能圖

6、的繪制5.4 PLC程序的順控設計法 5.4.2 順控設計法的設計步驟 步的劃分 轉換條件的確定 功能表圖的繪制 梯形圖的編制 圖6-8步的劃分a)劃分方法一b)劃分方法二6.3.3功能圖的繪制1.步與動作2.有向連線、轉換和轉換條件3.功能圖繪制舉例4.功能圖的基本結構2.有向連線、轉換和轉換條件1)該轉換所有的相鄰前級步都是活動步。2)相應的轉換條件得到滿足。1)使所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬健?)使所有由有向連線與相應轉換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬?。圖6-9液壓滑臺系統的功能圖表6-1液壓元件動作表元件工步Y0Y1Y2原位-快進+-工進+-+快退-+-表6-2

7、輸入/輸出設備與PLC I/O對應關系PLCI/OX0X1X2X3Y0Y1Y2輸入/輸出設備SBSQ1SQ2SQ3YV1YV2YV34.功能圖的基本結構(1)單序列(2)選擇序列(3)并行序列圖6-11單序列功能圖圖6-12剪板機的工作示意圖步M0是初始步，CO用來控制剪料的次數，一次工作循環(huán)完成后，CO的當前值加1，沒有剪完10塊料時，CO的當前值小于設定值10，其常閉觸點閉合，轉換條件CO滿足，將返回M1步，重新開始工作。剪完10塊料后，CO的當前值等于設定值10，其常開觸點閉合，轉換條件CO滿足，將返回初始步M0，等待下一次起動命令。步M5，M7是等待步，它們用來同時結束兩個并行序列。圖

8、中水平雙線之下的轉換條件“=l”表示轉換條件總是滿足的，即只要步M5，M7都是活動的，就會發(fā)生步M5，M7到步M8的進展，步M5，M7變?yōu)椴换顒硬?，而步M8變?yōu)榛顒硬健?.4順序控制梯形圖的編程技術6.4.1使用起、保、停電路的編程方法6.4.2起、保、停電路編程方法的工程應用6.4.3以轉換為中心的編程方法6.4.4以轉換為中心編程方法的工程應用6.4.5使用STL指令的編程方法6.4.6使用STL指令編程方法的工程應用6.4.1使用起、保、停電路的編程方法1.單序列的編程方法2.選擇序列的編程方法3.并行序列的編程方法4.編程注意事項圖6-14單序列的編程圖6-15使用起、保、停電路的單序

9、列編程示例4.編程注意事項1)梯形圖中不允許出現雙線圈現象。2)如果在功能圖中僅有由兩步組成的小閉環(huán)，如圖6-19a所示，則相應的輔助繼電器線圈將不能通電。3)對于復雜的功能表圖編程時，應注意轉換的實現條件。6.4.2起、保、停電路編程方法的工程應用圖6-22液體混合裝置示意圖圖6-23液體混合裝置順序功能圖6.4.3以轉換為中心的編程方法1.單序列的編程方法2.選擇序列的編程方法3.并行序列的編程方法4.轉換的同步實現與復雜系統的編程圖6-25以轉換實現為中心的編程方法a)轉換b)對應電路塊 步Y10Y11Y12Y13快進 0 1 l 0工進l l l 0 0工進2 0 1 0 0快進 0

10、0 1 12.選擇序列的編程方法1)選擇序列的分支：由于選擇序列的實質就是單序列結構，因此以轉換為中心的編程方法在選擇序列的處理上同單序列相同，如圖6-27所示。2)選擇序列的合并：選擇序列的合并處理和分支處理相同，也是根據轉換的個數確定梯形圖的梯級數，每個梯級結構均是以轉換為中心的基本結構。3.并行序列的編程方法1)并行序列的分支：若某步為一并行分支的開始，當該步變?yōu)榛顒硬剑肄D換條件滿足時，用SET指令并聯輸出，將對應的并行序列激活，用RST指令復位前級步。2)并行序列的合并：各序列轉換前的活動步常開觸點與轉換條件“與”作為執(zhí)行轉換的條件，用SET指令置位后續(xù)步，并用并聯的RST指令將前級

11、步復位。4.轉換的同步實現與復雜系統的編程圖6-29轉換的同步實現圖6-30較復雜系統的編程6.4.4以轉換為中心編程方法的工程應用圖6-31剪板機控制系統的梯形圖圖6-32信號燈控制系統a)時序圖b)功能圖6.4.5使用STL指令的編程方法1) 與STL觸點相連的觸點應使用LD或LDI指令，即LD點移到STL觸點右側，直到出現下一條STL指令或RET指令，RET指令使LD點返回左側母線。2) STL觸點可以直接驅動或通過別的觸點驅動Y、M、S、T等元件的線圈，STL觸點也可以使Y、M、S等元件置位或復位。3) STL觸點斷開時，CPU不執(zhí)行它驅動的電路塊，即CPU只執(zhí)行活動步對應的程序。4)

12、由于CPU只執(zhí)行活動步對應的電路塊，使用STL指令時允許雙線圈輸出，即同一元件的幾個線圈可以分別被不同的STL觸點驅動。5) STL指令只能用于狀態(tài)寄存器，在沒有并行序列時，一個狀態(tài)寄存器的STL觸點在梯形圖中只能出現一次。6) STL觸點驅動的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但是可以使用CJP和EJP指令。7)與普通的輔助繼電器一樣，可以對狀態(tài)寄存器使用LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、OUT等指令，這時狀態(tài)器觸點的畫法與普通觸點的畫法相同。8)使狀態(tài)器置位的指令如果不在STL觸點驅動的電路塊內，執(zhí)行置位指令時系統程序不會自動將前級步對應的狀態(tài)器復位。9)OUT指

13、令與SET指令有相同的功能，即都能使轉移源自動復位，但OUT指令只用于向分離的狀態(tài)轉移，而不是向相鄰的狀態(tài)轉移，當需要從某一步返回到初始步時，用OUT指令。1.單序列的編程方法2.選擇序列的編程方法3.并行序列的編程方法4.跳步與循環(huán)5.使用STL指令編程方法的規(guī)則STL指令特點 與STL觸點相連的觸點應使用LD或LDI指令，RET指令使LD點返回左側母線各STL觸點驅動的電路一般放在一起，最后一個STL電路結束時一定要使用RET指令STL觸點可以直接驅動或通過別的觸點驅動Y，M，S，T等元件的線圈由于CPU只執(zhí)行活動步對應的電路塊，使用STL指令時允許雙線圈輸出在狀態(tài)轉換過程中，相鄰兩步的兩

14、個狀態(tài)同時ON一個掃描周期，為了避免不能同時接通的兩個外部負載(如控制異步電動機正、反轉的兩個接觸器)同時接通，應在可編程序控制器外部設置硬件聯鎖。同一定時器的線圈可以在不同的步使用，但是如果用于相鄰的兩步，在步的活動狀態(tài)轉換時，該定時器的線圈不能斷開，當前值不能復位。STL觸點驅動的電路塊中不能使用MC和MCR指令，建議不要在STL觸點驅動的電路塊中使用CJ指令使用。在中斷程序與子程序內，不能使用STL指令。 圖6-33STL指令與功能表圖a)功能圖b)STL指令的使用1.單序列的編程方法圖6-34單序列的STL指令編程方法a)小車運行示意圖b)功能圖c)梯形圖2.選擇序列的編程方法1)選擇

15、序列的分支：如果某一步的后面有N條選擇序列分支，則該步的STL觸點開始的電路塊中應有N條分別指明各轉換條件和轉換目標的電路并聯。2)選擇序列的合并：各序列的合并是在正確地確定每一步的轉換條件和轉換目標后“自然”完成的。圖6-36選擇序列的STL指令編程示例a)狀態(tài)轉移圖b)梯形圖c)指令表3.并行序列的編程方法1)并行序列的分支：若某步為一并行分支的開始，當該步變?yōu)榛顒硬?，且轉換條件滿足時，用SET指令連續(xù)置位對應的并行序各步。2)并行序列的合并：各序列合并前應滿足各序列確保同步(可設置等待步)，將各序列轉換前的步元件STL觸點與轉換條件常開觸點“與”作為合并的條件，同步時應注意各序列結束時將

16、輸出線圈切斷(可將轉換條件的常閉觸點串入輸出線圈)。1)對并行分支編程時，先對分支狀態(tài)進行驅動處理，然后按分支順序進行狀態(tài)轉移處理。2)并行分支的匯合最多能實現8個分支的匯合。3)并行分支與匯合流程結構中，并聯分支后面不能使用選擇性轉移條件，在轉移條件后不允許并行匯合列。圖6-38并行序列的功能圖編程舉例a)狀態(tài)轉移圖b)梯形圖c)指令表圖6-39含有選擇序列、并行序列的控制功能圖圖6-40選擇序列、并行序列的梯形圖程序初始化脈沖M8002將S0置為ON，車道綠燈和人行道紅燈亮若行人按人行道按鈕X0或X1，系統從初始步S0進入步S21和S30，交通燈狀態(tài)未變。T0開始定時，30s后車道變?yōu)辄S燈

17、。T1定時，10s后車道變?yōu)榧t燈。T2定時5s后人行道變?yōu)榫G燈。T3定時15s后人行道綠燈開始閃爍，閃爍次數用C0控制，閃了5次后，人行道綠燈滅，紅燈亮，5s后返回初始狀態(tài)。 4.跳步與循環(huán)(1)跳步(2)循環(huán)圖6-41含有跳步和循環(huán)的功能圖5.使用STL指令編程方法的規(guī)則1)有些分支、匯合組成的狀態(tài)轉移圖(功能圖)，它們連續(xù)直接從匯合線轉移到下一個分支線，而沒有中間狀態(tài)，如圖6-42所示。2)狀態(tài)轉移圖中的轉移條件不能使用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令，應按圖6-43所示的復雜轉移條件的處理條件來確定轉移條件。3)狀態(tài)轉移圖中流程不能交叉，如圖6-44所示。4)若要對某個區(qū)間狀態(tài)

18、進行復位，可用區(qū)間復位指令ZRST進行處理，如圖6-45a所示；若要使某個狀態(tài)中的輸出禁止，可按圖6-45b所示方法進行處理；若要使PLC的全部輸出繼電器Y斷開，可用特殊輔助繼電器M8034接成圖6-45c所示電路，當M8034為ON時，PLC繼續(xù)進行程序運算，但所有輸出繼電器Y都斷開了。6.4.6使用STL指令編程方法的工程應用1.機械手的控制2.大、小球分類選擇控制3.噴泉控制圖6-46機械手的動作過程示意圖圖6-47機械手控制系統的狀態(tài)轉移圖圖6-48機械手控制系統步進梯形圖及指令表a)梯形圖b)指令表圖6-49大、小球分類選擇傳送裝置示意圖圖6-50系統的狀態(tài)轉移圖圖6-51噴泉組及狀態(tài)分配a)噴泉組b)時序圖及狀態(tài)分配圖6-52噴泉控制功能圖和STL指令梯形圖