梯形圖設(shè)計(jì)和編程方式

梯形圖設(shè)計(jì)和編程方式課件第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是惟一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。所以有人把這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，它可以用于較簡(jiǎn)單的梯形圖（如手動(dòng)程序）的設(shè)計(jì)。一、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月送料小車在左限位開(kāi)關(guān)x4處裝料，10s后裝料結(jié)束，開(kāi)始右行，碰到右限位開(kāi)關(guān)X3后停下來(lái)卸料，15s后左行，碰到x4后又停下來(lái)裝料，這樣不停循環(huán)工作，直到按下停止按鈕x2。按鈕x0起動(dòng)小車右行x1起動(dòng)小車左行。舉例：x0x1X2:停止Y2:裝料Y3:卸料第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法1、用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖存在的問(wèn)題

（1）設(shè)計(jì)方法很難掌握，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的梯形圖時(shí)，沒(méi)有一套固定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性．對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，沒(méi)有一種通用的容易掌握的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時(shí)，用大量的中間單元來(lái)完成記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多．它們往往又交織在一起．分析起來(lái)非常因難，并且很容易遺漏掉一些應(yīng)該考慮的問(wèn)題。修改某一局部電路時(shí)，很可能會(huì)“牽一發(fā)而動(dòng)全身’，對(duì)系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生意想不到的影響，因此梯形圖的修改也很麻煩，往往花了很長(zhǎng)的時(shí)間還得不到一個(gè)滿意的結(jié)果。（2）裝置交付使用后維修困難用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)出的梯形圖往往非常復(fù)雜，對(duì)于其中某些復(fù)雜的邏輯關(guān)系，即使是設(shè)計(jì)者，分析起來(lái)都很困難，更不用說(shuō)維修人員了，給可編程序控制器控制系統(tǒng)的維修和改進(jìn)帶來(lái)了很大的困難。第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、順序控制設(shè)計(jì)法所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。順序控制設(shè)計(jì)法又稱步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法，它是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。二、梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)法第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制

順序功能圖SFC（SequentialFunctionChart）又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或功能表圖，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，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。

順序功能圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作（或命令）組成。第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制1、步、初始步

在該系統(tǒng)的順序功能圖中，用矩形方框表示步，方框中可以用數(shù)字表示該步的編號(hào)，也可以用代表該步的編程元件的元件號(hào)作為步的編號(hào)，如M0等，這樣在以后用順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)較為方便。

與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個(gè)順序功能圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。

第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示例：順序功能圖小車在初始狀態(tài)時(shí)停在中間，限位開(kāi)關(guān)x0，為ON，按下起動(dòng)按鈕x3，小車按圖所示順序運(yùn)動(dòng)，最后返回并停在初始位置。第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制2、與步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作或命令一個(gè)步表示控制過(guò)程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作?？梢栽诓接疫吋右粋€(gè)矩形框，在框中用簡(jiǎn)明的文字說(shuō)明該步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，如下圖所示。圖中（a）表示一個(gè)步對(duì)應(yīng)一個(gè)動(dòng)作；圖（b）和（c）表示一個(gè)步對(duì)應(yīng)多個(gè)動(dòng)作，兩種方法任選一種。3、活動(dòng)步當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時(shí)，叫做該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。處于活動(dòng)步時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制4、有向連線與轉(zhuǎn)換條件有向連線在畫順序功能圖時(shí)，將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來(lái)。步的活動(dòng)狀態(tài)習(xí)慣的進(jìn)展方向是從上到下或從左至右。在這兩個(gè)方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向。應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換用有向連線上與有向連線垂直的短畫線來(lái)表示。轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開(kāi)。步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的，并與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)。轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圈形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。使用得最多的轉(zhuǎn)換條件表示方法是布爾代數(shù)表達(dá)式，例如轉(zhuǎn)換條件（X0·C0）表示X0與C0的常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)閉合。第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制5、順序功能圖的基本結(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(gè)轉(zhuǎn)換。每一個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一個(gè)步。選擇序列選擇序列的開(kāi)始稱為分支（圖b），轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下。

選擇序列的結(jié)束稱為合并，幾個(gè)選擇序列合并到一個(gè)公共序列時(shí)，用需要重新組合的序列相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換符號(hào)和水平連線來(lái)表示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只允許標(biāo)在水平連線之上。第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制5、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)并列序列并行序列的開(kāi)始稱為分支（圖c），當(dāng)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活，這些序列稱為并行序列。

并列序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月剪板機(jī)示意圖Y1Y0Y2示例：剪板機(jī)順序功能圖啟動(dòng)按鈕：x10壓力繼電器：x4Y3Y4第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、順序控制設(shè)計(jì)法中的順序功能圖繪制6、繪制順序功能圖時(shí)的注意事項(xiàng)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)。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)。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)有什么輸出處于ON狀態(tài)，因此有的初學(xué)者在畫順序功能圖時(shí)很容易遺漏掉這一步。初始步是必不可少的，一方面該步與它的相鄰步相比，從總體上說(shuō)輸出變量的狀態(tài)各不相同；另一方面如果沒(méi)有該步，無(wú)法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)也無(wú)法返回停止?fàn)顟B(tài)。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)；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。只有當(dāng)某一步所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、順序控制梯形圖的編程方式（一）使用起保停電路的編程方式1、單序列的編程方式起保停電路是一種通用的編程方式，可以用于任意型號(hào)的可編程序控制器。第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示例：使用起保停電路的編程方法第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）使用起保停電路的編程方式2、選擇序列的編程方式3、并列序列的編程方式第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）使用起保停電路的編程方式4、僅有兩步的閉環(huán)的處理如果在順序功能圖中有僅由兩步組成的小閉環(huán)，用起保停電路設(shè)計(jì)的梯形圖不能正常工作。例如在M2和X2均為ON時(shí)，M3起動(dòng)電路接通，但是這時(shí)與它串聯(lián)的M2的常閉觸點(diǎn)卻是斷開(kāi)的，所以M3的線圈不能“通電”。出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的原因在于步M2既是步M3的前級(jí)步，又是它的后續(xù)步。

第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（一）使用起保停電路的編程方式5、應(yīng)用舉例（1）：液體混合裝置如圖所示,上限位、下限位和中限位液位傳感器被液體淹沒(méi)時(shí)為ON，閥A、閥B和閥C為電磁閥，線圈通電時(shí)打開(kāi)，線圈斷電時(shí)關(guān)閉。開(kāi)始時(shí)容器是空的，各閥門均關(guān)閉，各傳感器均為OFF。按下起動(dòng)按鈕x3后，打開(kāi)閥A，液體A流入容器，中限位開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N時(shí)，關(guān)閉閥A，打開(kāi)閥B，液體B流入容器。當(dāng)液面到達(dá)上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，關(guān)閉閥B，電機(jī)M開(kāi)始運(yùn)行，攪動(dòng)液體，6s后停止攪動(dòng),打開(kāi)閥C，放出混合液，當(dāng)液面降至下限位開(kāi)關(guān)之后再過(guò)2s，容器放空，關(guān)閉閥C，打開(kāi)閥A,又開(kāi)始下一周期的操作。按下停止按鈕x4，在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，才停止操作(停在初始狀態(tài)).第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月順序功能圖梯形圖M10用來(lái)實(shí)現(xiàn)在按下停止按鈕后不馬上停止工作，而是在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，才停止運(yùn)行。第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、應(yīng)用舉例（2）：可編程序控制器由STOP狀態(tài)進(jìn)入RUN狀態(tài)時(shí)，初始化脈沖M8002將M0置為ON，車道綠燈和人行道紅燈亮，禁止行人通行。若行人按人行道按鈕X0或X1，系統(tǒng)從初始步M0進(jìn)入步M21和M30，交通燈狀態(tài)未變，T0開(kāi)始定時(shí)，30s后車道變?yōu)辄S燈，再過(guò)10s后車道變?yōu)榧t燈。T2定時(shí)5s后人行道變?yōu)榫G燈，T3定時(shí)15s后人行道綠燈開(kāi)始閃爍，在步M32時(shí)綠燈暗，在步M33時(shí)綠燈亮。閃爍次數(shù)用C0控制，不到5次時(shí)步M33返回步M32。閃了5次后，進(jìn)入步M34，人行道綠燈滅，紅燈亮，5s后返回初始狀態(tài)。第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月交通信號(hào)燈控制程序的編程實(shí)驗(yàn)5、應(yīng)用舉例（2）：第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、順序控制梯形圖的編程方式（二）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式1、單序列的編程方式第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示例：動(dòng)力頭控制系統(tǒng)的順序功能圖與梯形圖第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式２、選擇序列和并列序列的編程方式第27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式３、應(yīng)用舉例剪板機(jī)示意圖Y1Y0Y2剪板機(jī)順序功能圖第28頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第2