程序的順控設(shè)計法

會計學1程序的順控設(shè)計法5.3PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法

5.3.2例1---送料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計

控制要求：

說明：X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下卸料，25s后左行，碰到X4后又停下裝料，這樣不停地循環(huán)工作。按鈕X0和X1分別用來起動小車右行和左行。第1頁/共50頁5.3PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法

5.3.2例1---送料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計設(shè)計思路：以眾所周知的電動機正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖為基礎(chǔ)，設(shè)計出的小車控制梯形圖。為使小車自動停止，將X3和X4的常閉觸點分別與Y0和Y1的線圈串聯(lián)。為使小車自動起動，將控制裝、卸料延時的定時器T0和T1的常開觸點，分別與手動起動右行和左行的X0、X1的常開觸點并聯(lián)，并用兩個限位開關(guān)對應的X4和X3的常開觸點分別接通裝料、卸料電磁閥和相應的定時器。

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5.3.2例1---送料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計程序說明第3頁/共50頁5.3PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法

5.3.3例2---兩處卸料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計

控制要求說明：小車仍然在限位開關(guān)X4處裝料，但在X5和X3兩處輪流卸料。

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5.3.3例2---兩處卸料小車自動控制的梯形圖程序設(shè)計程序設(shè)計第5頁/共50頁5.3PLC程序的經(jīng)驗設(shè)計法

5.3.4總結(jié)經(jīng)驗設(shè)計法對于一些比較簡單程序設(shè)計是比較奏效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設(shè)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(jīng)多次反復修改和完善才能符合設(shè)計要求，設(shè)計的結(jié)果往往不很規(guī)范，因人而異。特點：考慮不周、設(shè)計麻煩、設(shè)計周期長；梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護困難。第6頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.1概述順序控制系統(tǒng)：如果一個控制系統(tǒng)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(chǎn)過程的正常運行，也稱為步進控制系統(tǒng)。順序控制設(shè)計法就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計方法。這種設(shè)計方法很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。PLC的設(shè)計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)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(shè)計方法成為當前PLC程序設(shè)計的主要方法。第7頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟

步的劃分

轉(zhuǎn)換條件的確定

功能表圖的繪制

梯形圖的編制

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5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟步的劃分將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件來代表各步。步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。第9頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟步的劃分步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象工作狀態(tài)的變化應該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。否則就不能這樣劃分，例如從快進到工進與PLC輸出無關(guān)，那么快進和工進只能算一步。

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5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟轉(zhuǎn)換條件的確定使系統(tǒng)由當前步轉(zhuǎn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等，轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。第11頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟功能表圖的繪制

根據(jù)以上分析和被控對象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出功能表圖。繪制功能表圖是順序控制設(shè)計法中最為關(guān)鍵的一步。功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。功能表圖不涉及所描述控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，可用于進一步設(shè)計和不同專業(yè)的人員之間進行技術(shù)交流。各個PLC廠家都開發(fā)了相應的功能表圖，各國家也都制定了國家標準。我國1986年頒布了功能表圖國家標準（GB6988.6-86）。

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5.4.2順控設(shè)計法的設(shè)計步驟梯形圖的編制

根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。

如果PLC支持功能表圖語言，則可直接使用該功能表圖作為最終程序。第13頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制功能表圖的組成主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作（命令）組成。

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5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制步與動作步：矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號。編程時一般用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步稱為初始步。初始步用雙線方框表示，每一個功能表圖至少應該有一個初始步。第15頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制步與動作動作：一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動作或命令簡稱為動作動作的表示：矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應的步的符號相連。第16頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制步與動作活動步：當系統(tǒng)正處于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動時，相應的動作被執(zhí)行。保持型動作：若為保持型動作，則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。非保持型動作：若為非保持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。說明：一般在功能表圖中保持型的動作應該用文字或助記符標注，而非保持型動作不要標注。第17頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件有向連線：功能表圖中步的活動狀態(tài)的順序進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行?；顒訝顟B(tài)的進展方向習慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應在有向連線上用箭頭注明進展方向。轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應。轉(zhuǎn)換條件：轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。第18頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件：1）該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步；2）相應的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應完成的操作：轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)應完成兩個操作：1）使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?/p>

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5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制例（液壓滑臺）第20頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制例（液壓滑臺）第21頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制功能表圖的基本結(jié)構(gòu)

單序列：單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步。選擇序列：第22頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制功能表圖的基本結(jié)構(gòu)并行序列：并行序列的開始稱為分支，當轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn)導致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。并行序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。第23頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制功能表圖的基本結(jié)構(gòu)子步

：某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整個系統(tǒng)的一個完整的子功能。子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計者在總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，用更加簡潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開始就陷入某些細節(jié)之中。子步中還可以包含更詳細的子步，這使設(shè)計方法的邏輯性很強，可以減少設(shè)計中的錯誤，縮短總體設(shè)計和查錯所需要的時間。

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5.4.3順控設(shè)計法中功能表圖的繪制繪制功能表圖應注意的問題

兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)換將它們隔開。兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。功能表圖中初始步是必不可少的。只有當某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有可能變成活動步。PLC開始進入RUN方式時各步均處于“0”狀態(tài)，因此必須要有初始化信號，將初始步預置為活動步，否則功能表圖中永遠不會出現(xiàn)活動步，系統(tǒng)將無法工作。

第25頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式概述梯形圖的編程方式是指根據(jù)功能表圖設(shè)計出梯形圖的方法為了適應各PLC在編程元件、指令功能和表示方法上的差異，本節(jié)主要介紹：1）使用通用指令的編程方式2）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式3）使用STL指令的編程方式4）仿STL指令的編程方式。為了便于分析，我們假設(shè)剛開始執(zhí)行用戶程序時，系統(tǒng)已處于初始步（用初始化脈沖M8002將初始步置位），代表其余各步的編程元件均為OFF，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)做好了準備。

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5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用通用指令的編程方式

編程時用輔助繼電器來代表步。由于轉(zhuǎn)換條件大都是短信號，因此應使用有記憶（保持）功能的電路。編程的關(guān)鍵是找出起動條件和停止條件。編程方式僅僅使用與觸點和線圈有關(guān)的指令，可適用于任意型號的PLC。

第27頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用通用指令的編程方式例1：液壓滑臺第28頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用通用指令的編程方式例2：含有選擇序列第29頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用通用指令的編程方式（編程時應該注意的問題）1）不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象。2）僅有由兩步組成的小閉環(huán)的的處理。

第30頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用通用指令的編程方式（編程時應該注意的問題）3）特殊情況的處理第31頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式第32頁/共50頁

5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式例：信號燈控制編程方式時，不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指令并聯(lián)。因為前級步和轉(zhuǎn)換條件對應的串聯(lián)電路接通的時間是相當短的，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級步馬上被復位，該串聯(lián)電路被斷開，而輸出繼電器線圈至少應該在某一步活動的全部時間內(nèi)接通。第33頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式許多PLC廠家有專門用于編制順控程序的指令和編程元件STL觸點驅(qū)動的電路塊具有三個功能：對負載的驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標。第34頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式除了后面要介紹的并行序列的合并對應的梯形圖外，STL觸點是與左側(cè)母線相連的常開觸點，當某一步為活動步時，對應的STL觸點接通，該步的負載被驅(qū)動。當該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即后續(xù)步對應的狀態(tài)器被SET指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑瑫r與前級步對應的狀態(tài)器被系統(tǒng)程序自動復位，前級步對應的STL觸點斷開。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(xiàn)一次。第35頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式使用STL指令時應該注意以下一些問題：與STL觸點相連的觸點應使用LD或LDI指令。各個STL觸點驅(qū)動的電路一般放在一起，最后一個電路結(jié)束時一定要使用RET指令。STL觸點斷開時，CPU不執(zhí)行它驅(qū)動的電路塊。CPU只執(zhí)行活動步對應的電路塊，因此允許雙線圈輸出。STL觸點驅(qū)動的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但可用CJP和EJP指令。使狀態(tài)器置位的指令如果不在STL觸點驅(qū)動的電路塊內(nèi)，執(zhí)行置位指令時系統(tǒng)程序不會自動將前級步對應的狀態(tài)器復位。第36頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式例：小車控制第37頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式例：含有選擇序列第38頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式使用步進指令的編程方式例：含有并行序列第39頁/共50頁5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式仿步進指令的編程方式第40頁/共50頁5.4PLC程序的順控設(shè)計法

5.4.4順控設(shè)計法中梯形圖的編程方式仿步進指令的編程方式（注意）與代替STL觸點的常開觸點（如圖5-33中M300～M304的常開觸點）相連的觸點，應使用AND或ANI指令，而不是LD或LDI指令。在梯形圖中用RST指令來完成代表前級步的輔助繼電器的復位，而不是由系統(tǒng)程序自動完成。不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，當某一輸出繼電器在幾步中均為“1”狀態(tài)時，應將代表這幾步的輔助繼電器常開觸點并聯(lián)來控制該輸出繼電器的線圈。

第41頁/共50頁5.5PLC程序及調(diào)試說明

5.5.1復雜程序的設(shè)計方法概述實際的PLC應用系統(tǒng)往往比較復雜，復雜系統(tǒng)不僅需要的PLC輸入／輸出點數(shù)多，而且為了滿足生產(chǎn)的需要，很多工業(yè)設(shè)備都需要設(shè)置多種不同的工作方式，常見的有手動和自動（連續(xù)、單周期、單步）等工作方式。設(shè)計思路與步驟確定程序的總體結(jié)構(gòu)：分別設(shè)計局部程序程序的綜合與調(diào)試第42頁/共50頁5.5PLC程序及調(diào)試說明

5.5.1復雜程序的設(shè)計方法設(shè)計思路與步驟確定程序的總體結(jié)構(gòu)：將系統(tǒng)的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手動程序、自動程序等部份。手動程序和自動程序是不同時執(zhí)行的，所以用跳轉(zhuǎn)指令將它們分開，用工作方式的選擇信號作為跳轉(zhuǎn)的條件分別設(shè)計局部程序：公共程序和手動程序相對較為簡單，一般采用經(jīng)驗設(shè)計法進行設(shè)計；自動程序相對比較復雜，對于順序控制系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)計法。程序的綜合與調(diào)試：進一步理順各部分程序之間的相互關(guān)系，并進行程序的調(diào)試

第43頁/共50頁5.5PLC程序及調(diào)試說明

5.5.2程序的內(nèi)容和質(zhì)量PLC程序的內(nèi)容最大限度地滿足控制要求，完成所要求的控制功能。除控制功能外，通常還應包括以下幾個方面的內(nèi)容：1）初始化程序：在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是為啟動作必要的準備，并避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。2）檢測、故障診斷、顯示程序：應用程序一般都設(shè)有檢測、故障診斷和顯示程序等內(nèi)容。3）保護、連鎖程序：各種應用程序中，保護和連鎖是不可缺少的部分。它可以杜絕由于非法操作而引起的控制邏輯混亂，保證系統(tǒng)的運行更安全、可靠。第44頁/共50頁5.5PLC程序及調(diào)試說明

5.5.2程序的內(nèi)容和質(zhì)量PLC程序的質(zhì)量程序的質(zhì)量可以由以下幾個方面來衡量：程序的正確性：所謂正確的程序必須能經(jīng)得起系統(tǒng)運行實踐的考驗，離開這一條對程序所做的評價都是沒有意義的。程序的可靠性：好的應用程序可以保證系統(tǒng)在正常和非正常（短時掉電再復電、某些被控量超標、某個環(huán)節(jié)有故障等）工作條件下都能安全可靠地運行，也能保證在出現(xiàn)非法操作（如按動或誤觸動了不該動作的按鈕）等情況下不至于出現(xiàn)系統(tǒng)控制失誤。第45頁/共50頁5.5PLC程序及調(diào)試說明

5.5.2程序的內(nèi)容和質(zhì)量PLC程序的質(zhì)量參數(shù)的易調(diào)整性：容易通過修改程序或參數(shù)而改變系統(tǒng)的某些功能。例如，有的系統(tǒng)在一定情況下需要變動某些控制量的參數(shù)（如定時器或計數(shù)器的設(shè)定值等），在設(shè)計程序時必須考慮怎樣編寫才能易于修改。程序的簡潔性