《PLC應(yīng)用技術(shù)（三菱 第二版）2023修訂》 課件 課題四　順序功能圖

課題四順序功能圖238任務(wù)2按鈕式人行道交通燈任務(wù)1運料小車任務(wù)3自動門控制系統(tǒng)任務(wù)4液體混合裝置任務(wù)5沖床機械手的運動任務(wù)7用凸輪實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)工作臺任務(wù)6十字路口交通燈任務(wù)8組合鉆床任務(wù)9大小球分選系統(tǒng)任務(wù)1運料小車241知識點：

掌握順序功能圖技能點：會根據(jù)工藝要求畫出單序列順序功能圖，會利用“啟—保—?！彪娐穼涡蛄许樞蚬δ軋D改畫為梯形圖242任務(wù)提出自動化生產(chǎn)線上經(jīng)常使用運料小車，如圖所示，貨物通過運料小車M從A地運到B地，在B地卸料后，小車M再從B地返回A地待命。243運料小車示意圖本任務(wù)用PLC來控制運料小車的工作，編程采用單序列順序功能圖實現(xiàn)。假設(shè)初始階段小車停在左限位開關(guān)SQ2處，按下啟動按鈕X000，Y002變?yōu)镺N，打開儲料斗的閘門，開始裝料，同時用定時器T0定時，10s后關(guān)閉儲料斗的閘門，Y000變?yōu)镺N，小車開始右行，碰到右限位開關(guān)SQ1后停下來卸料，Y003為ON，同時用定時器T1定時，8s后Y001變?yōu)镺N，小車開始左行，碰到限位開關(guān)SQ2后返回初始狀態(tài)，停止運行。244任務(wù)分析為了用PLC控制器來實現(xiàn)任務(wù)，PLC需要3個輸入點、4個輸出點，輸入/輸出點分配見表。245輸入/輸出點分配表根據(jù)控制要求，畫出時序圖如圖所示，根據(jù)Y000~Y003的ON/OFF狀態(tài)的變化，運料小車的一個工作周期分為裝料、右行、卸料和左行4步，再加上等待裝料的初始步，一共有5步。各限位開關(guān)、按鈕和定時器提供的信號是各步之間的轉(zhuǎn)換條件，由此畫出順序功能圖如圖所示，用啟—保—停電路設(shè)計出梯形圖如圖所示。246247運料小車控制時序圖248運料小車單周期工作方式順序功能圖運料小車單周期工作方式梯形圖相關(guān)知識一、經(jīng)驗設(shè)計法與順序控制設(shè)計法課題三中各梯形圖的設(shè)計方法一般稱為經(jīng)驗設(shè)計法，經(jīng)驗設(shè)計法沒有一套固定的步驟可循，具有很大的試探性和隨意性。在設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時，若用大量的中間單元來完成記憶、聯(lián)鎖和互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，這些因素又往往交織在一起，分析起來非常困難。此外，修改某一局部電路時，可能對系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生意想不到的影響，往往花費很長時間卻得不到滿意的結(jié)果。所以用經(jīng)驗設(shè)計法設(shè)計出的梯形圖不易閱讀，系統(tǒng)維修和改進也較困難。249順序控制設(shè)計法是一種先進的設(shè)計方法，很容易被初學(xué)者接受，有經(jīng)驗的工程師使用順序控制設(shè)計法也會提高設(shè)計的效率，程序調(diào)試、修改和閱讀也更方便。所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機構(gòu)自動有序地進行操作。使用順序控制設(shè)計法時，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。250二、順序功能圖順序功能圖由步、動作(或稱命令)、有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件五部分組成。1.步順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(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(step)，可以用編程元件(M和S)來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變，但是，相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間的邏輯關(guān)系更清晰。251(1)初始步與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動命令的相對靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個順序功能圖至少應(yīng)該有一個初始步，圖中的M0就是初始步。(2)活動步當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步所在的階段時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為活動步。步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行；處于不活動狀態(tài)時，相應(yīng)的非存儲型動作被停止。2522.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)，例如，在數(shù)控車床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車床是被控系統(tǒng)。3.有向連線在畫順序功能圖時，將代表各步的方框按它們成為活動步的先后次序排列，并用有向連線將它們連接起來。步的活動狀態(tài)習(xí)慣的進展方向是從上到下或從左到右，這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。2534.轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換用垂直于有向連線的短畫線來表示，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(yīng)。5.轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題，可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短畫線旁邊，使用得最多的是布爾代數(shù)表達式，轉(zhuǎn)換條件的標(biāo)注如圖所示。254轉(zhuǎn)換條件的標(biāo)注6.繪制順序功能圖的注意事項（1）兩個步之間必須用一個轉(zhuǎn)換隔開，兩個步絕對不能直接相連。（2）兩個轉(zhuǎn)換之間必須用一個步隔開，兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連。（3）順序功能圖中的初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待啟動的初始狀態(tài)，這一步可能沒有輸出處于ON狀態(tài)，因此，初學(xué)者很容易遺漏這一步。（4）自動控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過程，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程的全部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步。255（5）在順序功能圖中，只有當(dāng)某一步的前級步是活動步時，該步才有可能變成活動步。（6）順序功能圖是用來描述自動工作過程的，如果系統(tǒng)有自動、手動兩種工作方式，還應(yīng)在系統(tǒng)由手動工作方式進入自動工作方式時，用一個適當(dāng)?shù)男盘枌⒊跏疾街脼榛顒硬健１救蝿?wù)沒有設(shè)置手動工作方式。256三、順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則1.轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件在順序功能圖中，步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，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(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。2572.轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后的操作轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后應(yīng)完成以下兩個操作：(1)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬健?2)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬?。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則是根據(jù)順序功能圖設(shè)計梯形圖的基礎(chǔ)。258四、由順序功能圖畫出梯形圖──“啟—?！！彪娐酚械腜LC編程軟件為用戶提供了順序功能圖(SFC)語言，在編程軟件中生成順序功能圖后便完成了編程工作。用戶也可以自行將順序功能圖改畫為梯形圖，方法有多種，先介紹利用“啟—?！！彪娐酚身樞蚬δ軋D畫出梯形圖的方法?！皢ⅰ！！彪娐穬H僅使用與觸點和線圈有關(guān)的指令，任何一種PLC的指令系統(tǒng)都有這一類指令，因此，這是一種通用的編程方法，可以用于任意型號的PLC。2591.步的處理用輔助繼電器M來代表步，當(dāng)某一步為活動步時，對應(yīng)的輔助繼電器為ON，某一轉(zhuǎn)換實現(xiàn)時，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬?，前級步變?yōu)椴换顒硬健Ｓ捎诤芏噢D(zhuǎn)換條件都是短信號，即它存在的時間比它激活后續(xù)步為活動步的時間短，因此，應(yīng)使用有記憶(或稱保持)功能的電路(如“啟—保—?！彪娐泛椭梦粡?fù)位指令組成的電路)來控制代表步的輔助繼電器。如圖所示，步M1、M2和M3是順序功能圖中順序相連的3步，X001是步M2之前的轉(zhuǎn)換條件。260261用“啟—保—?！彪娐房刂撇?.輸出電路下面介紹設(shè)計梯形圖的輸出電路的方法。由于步是根據(jù)輸出變量的狀態(tài)變化來劃分的，因此它們之間的關(guān)系極為簡單，可以分為兩種情況來處理：（1）某一輸出量僅在某一步中為ON，可以將它們的線圈分別與對應(yīng)步的輔助繼電器的線圈并聯(lián)。（2）某一輸出繼電器在幾步中都為ON，應(yīng)將代表各有關(guān)步的輔助繼電器的常開觸點并聯(lián)后，驅(qū)動該輸出繼電器的線圈（見本課題任務(wù)2）。262任務(wù)2

按鈕式人行道交通燈263知識點：掌握順序功能圖的三種基本結(jié)構(gòu)技能點：會根據(jù)工藝要求畫出并行序列順序功能圖，會利用“啟—保—?！彪娐穼⒉⑿行蛄许樞蚬δ軋D改畫為梯形圖264任務(wù)提出在道路交通管理中常會使用按鈕式人行道交通燈，如圖所示。正常情況下，汽車通行，即Y003綠燈亮，Y005紅燈亮；若行人想過馬路，需要按下按鈕。按下按鈕X000（或X001）后，主干道交通燈將完成綠（5s）→綠閃（3s）→黃（3s）→紅（20s）的變化，當(dāng)主干道紅燈亮?xí)r，人行道從紅燈亮轉(zhuǎn)為綠燈亮，15s以后，人行道綠燈開始閃爍，閃爍5s后轉(zhuǎn)入主干道綠燈亮，人行道紅燈亮。265266按鈕式人行道交通燈示意圖任務(wù)分析為了用PLC來實現(xiàn)任務(wù)，PLC需要2個輸入點、5個輸出點，輸入/輸出點分配見表。267輸入/輸出點分配表由提出的任務(wù)畫出波形圖，如圖所示。268按鈕式人行道交通燈時序圖在按鈕式人行道上，主干道與人行道的交通燈是并行工作的，主干道允許通行時，人行道是禁止通行的，反之亦然。主干道交通燈的一個工作周期分為4步，分別為綠燈亮、綠燈閃爍、黃燈亮和紅燈亮，用M1~M4表示。人行道交通燈的一個工作周期分為3步，分別為綠燈亮、綠燈閃爍和紅燈亮，用M5~M7表示。再加上初始步M0，一共由8步構(gòu)成。各按鈕和定時器提供的信號是各步之間的轉(zhuǎn)換條件，由此畫出此任務(wù)的順序功能圖如圖4-15所示，用“啟—?！！彪娐吩O(shè)計出的梯形圖如圖所示。269270按鈕式人行道交通燈順序功能圖271按鈕式人行道交通燈梯形圖相關(guān)知識一、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)順序功能圖有三種基本結(jié)構(gòu)，分別為單序列、并行序列和選擇序列。1.單序列單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步，如圖a所示。272273順序功能圖的三種基本結(jié)構(gòu)a)單序列b)并行序列c)選擇序列2742.并行序列當(dāng)轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列，并行序列的開始稱為分支。并行序列的結(jié)束稱為合并，合并處的轉(zhuǎn)換符號和轉(zhuǎn)換條件寫在表示同步的水平雙線之下，也只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。當(dāng)直接連在雙線上的所有前級步(步5、步7)都處于活動狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)換條件i=1時，才會發(fā)生步5、步7到步10的進展，即步5、步7同時變?yōu)椴换顒硬?，而?0變?yōu)榛顒硬?。在每一個分支點，最多允許8條支路，每條支路的步數(shù)不受限制。2753.選擇序列選擇序列的開始稱為分支，如上圖c所示，轉(zhuǎn)換符號只能標(biāo)在水平連線之下。選擇序列的結(jié)束稱為合并，幾個選擇序列合并到一個公共序列時，用與需要重新組合的序列相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換符號和水平連線來表示，轉(zhuǎn)換符號只允許標(biāo)在水平連線之上。如果步9是活動步，并且轉(zhuǎn)換條件j=1，將發(fā)生由步9到步12的進展。如果步11是活動步，并且n=1，將發(fā)生由步11到步12的進展。復(fù)雜的控制系統(tǒng)的順序功能圖由單序列、選擇序列和并行序列組成，對選擇序列和并行序列編程的關(guān)鍵在于對它們的分支與合并的處理。二、用“啟—?！！彪娐穼崿F(xiàn)的并行序列的編程方法本課題任務(wù)1中介紹的用“啟—保—?！彪娐穼㈨樞蚬δ軋D改畫為梯形圖的方法對并行序列和選擇序列仍適用，關(guān)鍵是要處理好分支和合并處的編程。1.并行序列分支的編程方法并行序列中各單序列的第一步應(yīng)同時變?yōu)榛顒硬?。對控制這些步的“啟—?！！彪娐肥褂猛瑯拥膯与娐?，就可以實現(xiàn)這一要求。2762772.并行序列合并的編程方法圖中，步M0之前有一個并行序列的合并，該轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件是所有的前級步(即步M4和M7)都是活動步且轉(zhuǎn)換條件T4滿足。由此可知，應(yīng)將M4、M7和T4的常開觸點串聯(lián)，作為控制M0的“啟—?！！彪娐返膯与娐?。交通燈的閃爍是用周期為1s的時鐘脈沖M8013的觸點實現(xiàn)的。278按鈕式人行道交通燈順序功能圖任務(wù)3

自動門控制系統(tǒng)279知識點：掌握僅有兩步的閉環(huán)的處理方法技能點：會根據(jù)工藝要求畫出選擇序列順序功能圖，會利用“啟—?！！彪娐穼⑦x擇序列順序功能圖改畫為梯形圖280任務(wù)提出許多公共場所都采用自動門，其控制示意圖如圖所示。人靠近自動門時，紅外感應(yīng)器X000為ON，Y000驅(qū)動電動機高速開門，碰到開門減速開關(guān)X001時，Y001驅(qū)動電動機變?yōu)榈退匍_門。碰到開門極限開關(guān)X002時，電動機停止轉(zhuǎn)動，開始延時。若0.5s內(nèi)紅外感應(yīng)器檢測為無人，則Y002啟動電動機高速關(guān)門。碰到關(guān)門減速開關(guān)X003時，改為低速關(guān)門，碰到關(guān)門極限開關(guān)X004時，電動機停止轉(zhuǎn)動。在關(guān)門期間，若感應(yīng)器檢測到有人則停止關(guān)門，T1延時0.5s后自動轉(zhuǎn)換為高速開門。281282自動門控制示意圖任務(wù)分析為了用PLC來實現(xiàn)自動門控制系統(tǒng)，PLC需要5個輸入點、4個輸出點，輸入/輸出點分配見表。283輸入/輸出點分配表圖a所示是自動門控制系統(tǒng)在關(guān)門期間無人要求進出情況下的時序圖，圖b所示是自動門控制系統(tǒng)在高速關(guān)門期間有人要求進出情況下的時序圖。從時序圖上可以看到，自動門在關(guān)門時會有兩種選擇：關(guān)門期間無人要求進出時繼續(xù)完成關(guān)門動作，如果關(guān)門期間有人要求進出，則暫停關(guān)門動作，開門讓人進出后再關(guān)門。所以要設(shè)計選擇序列的順序功能圖，如圖所示，由此設(shè)計的梯形圖如圖所示。284285自動門控制系統(tǒng)時序圖a)關(guān)門期間無人進出的時序圖b)高速關(guān)門期間有人進出的時序圖286自動門控制系統(tǒng)順序功能圖287自動門控制系統(tǒng)梯形圖相關(guān)知識一、用“啟—?！！彪娐穼崿F(xiàn)的選擇序列的編程方法1.選擇序列分支的編程方法如果某一步的后面有一個由N條分支組成的選擇序列，該步可能轉(zhuǎn)換到不同的分支，應(yīng)將這N個后續(xù)步對應(yīng)的輔助繼電器的常閉觸點與該步的線圈串聯(lián)，作為結(jié)束該步的條件。2882.選擇序列合并的編程方法對于選擇序列的合并，如果某一步之前有N個轉(zhuǎn)換(即有N條分支在該步之前合并后進入該步)，則代表該步的輔助繼電器的啟動電路由N條支路并聯(lián)而成，各支路由前級步對應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點或電路串聯(lián)而成。289二、僅有兩步的閉環(huán)的處理若圖a所示的順序功能圖用“啟—保—?！彪娐吩O(shè)計，那么，步M3對應(yīng)的梯形圖如圖b所示，可以發(fā)現(xiàn)，由于M2的常開觸點和常閉觸點串聯(lián)，它是不能正常工作的。這種順序功能圖的特征是：僅由兩步組成的小閉環(huán)。當(dāng)M2和X002均為ON時，M3的啟動電路接通，但是，這時與它串聯(lián)的M2的常閉觸點卻是斷開的，所以M3的線圈不能通電。出現(xiàn)上述問題的根本原因在于步M2既是步M3的前級步，又是它的后續(xù)步。解決這個問題的方法有以下兩種：290291僅有兩步的小閉環(huán)a)順序功能圖b)錯誤的梯形圖c)正確的梯形圖1.以轉(zhuǎn)換條件作為停止電路將上圖b中M2的常閉觸點用轉(zhuǎn)換條件X003的常閉觸點代替即可，如上圖c所示。如果轉(zhuǎn)換條件較復(fù)雜時，要將對應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件整個取反才可以完成停止電路。2.在小閉環(huán)中增設(shè)一步如圖a所示，在小閉環(huán)中增設(shè)M10步就可以解決這一問題，這一步?jīng)]有什么操作，它后面的轉(zhuǎn)換條件“=1”相當(dāng)于邏輯代數(shù)中的常數(shù)1，即表示轉(zhuǎn)換條件總是滿足的，只要進入步M10，將馬上轉(zhuǎn)換到步M2。圖b是根據(jù)圖a畫出的梯形圖。292293在小閉環(huán)中增設(shè)步a)順序功能圖b)梯形圖任務(wù)4

液體混合裝置294知識點：掌握順序控制設(shè)計法中停止的處理方法技能點：將順序功能圖改畫為梯形圖時，會插入停止的操作295任務(wù)提出在化工行業(yè)中經(jīng)常會遇到要混合多種化工液體的問題，圖a所示是某液體混合裝置，上限位、下限位和中限位液位傳感器在被液體淹沒時為ON，反之為OFF。296液體混合裝置示意圖任務(wù)分析為了用PLC控制器來實現(xiàn)任務(wù)，PLC需要5個輸入點、4個輸出點，輸入/輸出點分配見表。297輸入/輸出點分配表根據(jù)輸入/輸出點的分配畫出PLC的外部接線圖，如圖a所示，由提出的任務(wù)畫出時序圖，如圖b所示。液體混合裝置的工作周期劃分為6步，除了初始步之外，還包括液體A流入容器、液體B流入容器、攪動液體、放出混合液和容器放空這5步。用M0表示初始步，分別用M1~M5表示液體A流入容器、液體B流入容器、攪動液體、放出混合液和容器放空，用各限位傳感器、按鈕和定時器提供的信號表示各步之間的轉(zhuǎn)換條件。畫出順序功能圖，如圖所示，這是選擇序列的順序功能圖，用“啟—?！！彪娐吩O(shè)計的梯形圖如圖所示。298299液體混合裝置PLC接線圖和時序圖a）PLC接線圖b）時序圖圖4-31液體混合裝置順序功能圖300液體混合裝置順序功能圖液體混合裝置梯形圖相關(guān)知識順序控制設(shè)計法中停止的處理在任務(wù)要求中，停止按鈕X004的按下并不是按順序進行的，在任何時候都可能按下停止按鈕，而且不管什么時候按下停止按鈕，都要等到當(dāng)前工作周期結(jié)束后才能響應(yīng)。所以停止按鈕X004的操作無法在順序功能圖中直接反映出來，但可以用M10間接表示，如上圖所示。301每一個工作周期結(jié)束后，再根據(jù)M10的狀態(tài)決定進入下一周期還是返回到初始狀態(tài)。從上圖所示的液體混合裝置梯形圖可看出，M10由“啟—?！！彪娐泛蛦影粹oX003、停止按鈕X004來控制，按下啟動按鈕X003，M10變?yōu)镺N狀態(tài)并保持，按下停止按鈕X004，M10變?yōu)镺FF狀態(tài)，但是系統(tǒng)不會馬上返回初始步，因為M10只是在步M5之后起作用。302任務(wù)5

沖床機械手的運動303知識點：掌握順序功能圖中存儲型命令的表示方法技能點：會根據(jù)工藝要求畫出帶有存儲型命令的順序功能圖，并改畫為梯形圖304任務(wù)提出在機械加工過程中經(jīng)常使用沖床，某沖床機械手的運動示意圖如圖所示。初始狀態(tài)時機械手在最左邊，X004為ON；沖頭在最上面，X003為ON；機械手松開時，Y000為OFF。按下啟動按鈕X000，Y000變?yōu)镺N，工件被夾緊并保持，2s后Y001被置位，機械手右行，直到碰到X001，以后將順序完成以下動作：沖頭下行，沖頭上行，機械手左行，機械手松開，延時1s后，系統(tǒng)返回初始狀態(tài)。305306沖床機械手的運動示意圖任務(wù)分析為了用PLC來完成任務(wù)，PLC需要5個輸入點、5個輸出點，輸入/輸出點分配見表。307輸入/輸出點分配表根據(jù)輸入/輸出點的分配畫出PLC的外部接線圖，如圖所示。由提出的任務(wù)要求畫出時序圖，如圖所示，從時序圖可以發(fā)現(xiàn)，工件在整個工作周期都處于夾緊狀態(tài)，直到完成沖壓后才松開工件，這種動作命令為存儲型命令。沖床機械手的運動周期劃分為7步，分別為初始步、工件夾緊、機械手右行、沖頭下行、沖頭上行、機械手左行和工件松開，用M0~M6表示。各限位開關(guān)、按鈕和定時器提供的信號是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。由此畫出順序功能圖如圖所示，用“啟—保—?！彪娐吩O(shè)計的梯形圖如圖所示。308309沖床機械手PLC的外部接線圖沖床機械手時序圖310沖床機械手順序功能圖311沖床機械手梯形圖相關(guān)知識一、存儲型命令和非存儲型命令在順序功能圖中，說明命令的語句時應(yīng)清楚地表明該命令是存儲型的還是非存儲型的。如圖所示，步M1的命令Y000就是存儲型命令，當(dāng)步M1為活動步時Y000置位，該步為不活動步時Y000繼續(xù)置位，除非在其他步中用復(fù)位指令將Y000復(fù)位（步M6）。同理，步M6中的命令Y000也是存儲型命令，當(dāng)步M6為活動步時Y000復(fù)位，該步為不活動步時Y000繼續(xù)復(fù)位，除非在其他步中用置位指令將Y000置位（步M1）。312二、命令或動作的修飾詞在順序功能圖中，說明存儲型命令時可在命令或動作的前面加修飾詞，如“R”“S”。命令或動作的修飾詞的說明見表，使用動作的修飾詞可以在一步中完成不同的動作。修飾詞允許在不增加邏輯的情況下控制動作。例如，可以使用修飾詞L來限制配料閥打開的時間等。313314命令或動作的修飾詞任務(wù)6

十字路口交通燈315知識點：掌握以轉(zhuǎn)換為中心的梯形圖的編程方法技能點：會根據(jù)工藝要求畫出順序功能圖，并改畫為以轉(zhuǎn)換為中心的梯形圖316任務(wù)分析某十字路口交通燈如圖所示，每一方向的車道都有4個交通燈：左轉(zhuǎn)綠燈、直行綠燈、黃燈和紅燈，每一方向的人行道都有2個交通燈：綠燈和紅燈。當(dāng)按下啟動按鈕時，首先東西向通行，南北向禁止通行，東西向車道的直行綠燈亮，汽車直行，20s后直行綠燈閃爍3s，隨后黃燈亮3s，接著車道的左轉(zhuǎn)綠燈亮，汽車左轉(zhuǎn)，20s后左轉(zhuǎn)綠燈閃爍3s，隨后黃燈亮3s，紅燈亮，當(dāng)東西向車道直行綠燈亮和閃爍時，東西向人行道的綠燈也處于亮和閃爍的狀態(tài)。東西向禁止通行后，轉(zhuǎn)入南北向車道、人行道的通行，順序與東西向相同。本任務(wù)研究用PLC來控制十字路口交通燈。317318某十字路口交通燈示意圖任務(wù)分析為了用PLC來完成任務(wù)，PLC需要1個輸入點、12個輸出點，輸入/輸出點分配見表。319輸入/輸出點分配表根據(jù)輸入/輸出點的分配畫出PLC的外部接線圖，如圖所示。由提出的任務(wù)畫出時序圖，如圖所示。把十字路口交通燈分為四個并行的分支，分別為東西向車道、東西向人行道、南北向車道和南北向人行道。每個方向車道都有直行、直行閃爍、黃燈、左轉(zhuǎn)、左轉(zhuǎn)閃爍、黃燈和紅燈7步，兩個方向人行道有綠燈、綠燈閃爍和紅燈3步或4步，再加上初始步和虛設(shè)步，一共有23步，由此畫出順序功能圖如圖所示，用“啟—保—?！彪娐吩O(shè)計的梯形圖如圖所示，除了用“啟—?！！彪娐吩O(shè)計梯形圖外，還可以用以轉(zhuǎn)換為中心的方法設(shè)計梯形圖，如圖所示。320321十字路口交通燈的PLC外部接線圖十字路口交通燈的時序圖322十字路口交通燈的順序功能圖323用“啟—?！！彪娐吩O(shè)計的十字路口交通燈梯形圖324用以轉(zhuǎn)換為中心的方法設(shè)計的十字路口交通燈梯形圖相關(guān)知識由順序功能圖畫出梯形圖——以轉(zhuǎn)換為中心的電路以轉(zhuǎn)換為中心的梯形圖的編程方法應(yīng)從步的處理和輸出電路兩方面來考慮。1.步的處理圖所示為以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法的順序功能圖與梯形圖的對應(yīng)關(guān)系。實現(xiàn)圖中X001對應(yīng)的轉(zhuǎn)換需要同時滿足兩個條件，即該轉(zhuǎn)換的前級步是活動步(M1=1)和轉(zhuǎn)換條件滿足(X001=1)。325326以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法a)順序功能圖b)梯形圖在以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法中，用該轉(zhuǎn)換所有前級步對應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點與轉(zhuǎn)換對應(yīng)的觸點或電路串聯(lián)，作為使所有后續(xù)步對應(yīng)的輔助繼電器置位(使用SET指令)和使所有前級步對應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位(使用RST指令)的條件。在任何情況下，代表步的輔助繼電器的控制電路都可以用這一原則來設(shè)計，每一個轉(zhuǎn)換對應(yīng)一個這樣的控制置位和復(fù)位的電路塊，有多少個轉(zhuǎn)換就有多少個這樣的電路塊。這種設(shè)計方法特別有規(guī)律，在設(shè)計復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時既容易掌握，又不容易出錯。327在以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法中，單序列和選擇序列每一轉(zhuǎn)換的前級步都只有一個，轉(zhuǎn)換的后續(xù)步也都只有一步，所以單序列和選擇序列步的處理方法相同。并行序列分支處的轉(zhuǎn)換的前級步只有一個，轉(zhuǎn)換的后續(xù)步有多個，所以，并行序列分支處對應(yīng)的轉(zhuǎn)換需要置位的輔助繼電器有多個，如圖中的轉(zhuǎn)換“X000”。并行序列合并處的轉(zhuǎn)換的前級步有多個，轉(zhuǎn)換的后續(xù)步只有一個，所以，并行序列合并處對應(yīng)的轉(zhuǎn)換串聯(lián)的代表步的輔助繼電器的常開觸點有多個，需要復(fù)位的輔助繼電器也有多個，如圖中的虛線框所示。328329用以轉(zhuǎn)換為中心的方法設(shè)計的十字路口交通燈梯形圖2.輸出電路使用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法時，不能將輸出繼電器的線圈與SET和RST指令并聯(lián)，這是因為上圖中前級步和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時間十分短(只有一個掃描周期)，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級步馬上被復(fù)位，在下一個掃描周期控制置位、復(fù)位的串聯(lián)電路被斷開，而輸出繼電器的線圈至少應(yīng)該在某一步對應(yīng)的全部時間內(nèi)被接通。所以應(yīng)根據(jù)順序功能圖，用代表步的輔助繼電器的常開觸點或它們的并聯(lián)電路來驅(qū)動輸出繼電器的線圈。330任務(wù)7用凸輪實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)工作臺331知識點：了解狀態(tài)繼電器相關(guān)知識，掌握步進順控指令技能點：會根據(jù)工藝要求畫出用狀態(tài)繼電器表示步的單序列順序功能圖，會利用步進順控指令將單序列順序功能圖改畫為梯形圖332任務(wù)提出在機械加工時，很多場合會用到旋轉(zhuǎn)工作臺，在圖中，旋轉(zhuǎn)工作臺用凸輪和限位開關(guān)來實現(xiàn)其運動控制。在初始狀態(tài)時，左限位開關(guān)X003為ON，按下啟動按鈕，電動機驅(qū)動工作臺沿順時針正轉(zhuǎn)，凸輪轉(zhuǎn)到右限位開關(guān)X004所在位置時暫停5s，之后工作臺反轉(zhuǎn)，凸輪回到限位開關(guān)X003所在的初始位置時停止轉(zhuǎn)動，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。本任務(wù)研究利用PLC來控制旋轉(zhuǎn)工作臺運動。333334用凸輪和限位開關(guān)實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)工作臺運動控制任務(wù)分析為了用PLC來完成任務(wù)，PLC需要3個輸入點、2個輸出點，輸入/輸出點分配見表。335輸入/輸出點分配表根據(jù)輸入/輸出點的分配畫出PLC的外部接線圖，如圖所示，由提出的任務(wù)畫出時序圖，如圖所示。336旋轉(zhuǎn)工作臺PLC的外部接線圖旋轉(zhuǎn)工作臺時序圖337旋轉(zhuǎn)工作臺順序功能圖、梯形圖和指令表a)順序功能圖b、c)梯形圖d)指令表338旋轉(zhuǎn)工作臺順序功能圖、梯形圖和指令表a)順序功能圖b、c)梯形圖d)指令表相關(guān)知識一、狀態(tài)繼電器狀態(tài)繼電器（S）用來記錄系統(tǒng)運行中的狀態(tài)，是編制順序控制程序的重要編程元件，它與步進順控指令STL配合應(yīng)用。狀態(tài)繼電器有5種類型：初始狀態(tài)繼電器S0~S9共10點；回零狀態(tài)繼電器S10~S19共10點；通用狀態(tài)繼電器S20~S499共480點；具有斷電保持功能的狀態(tài)繼電器S500~S899共400點；供報警用的狀態(tài)繼電器（可用作外部故障診斷輸出）S900~S999共100點。339使用狀態(tài)繼電器時應(yīng)注意：1.狀態(tài)繼電器與輔助繼電器同樣有無數(shù)的常開和常閉觸點。2.狀態(tài)繼電器不與步進順控指令STL配合使用時，可與輔助繼電器M同樣使用。3.FX2N系列PLC可通過程序設(shè)定將S0~S499設(shè)置為有斷電保持功能的狀態(tài)繼電器。340二、步進順控指令步進順控指令也稱步進梯形圖指令，簡稱為STL指令，F(xiàn)X系列PLC還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。利用這兩條指令，可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。STL指令可以生成流程與順序功能圖非常接近的程序。順序功能圖中的每一步對應(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)自己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)約編程的時間，并能減少編程錯誤。341用FX系列PLC的狀態(tài)繼電器編制順序控制程序時，一般應(yīng)與STL指令一起使用。S0~S9用于初始步，S10~S19用于自動返回原點。使用STL指令的狀態(tài)繼電器的常開觸點稱為STL觸點，從圖中可以看出順序功能圖與梯形圖之間的對應(yīng)關(guān)系，STL觸點驅(qū)動的電路塊具有3個功能，即對負載的驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。342STL指令的使用a)順序功能圖b)梯形圖c）指令表STL觸點一般是與左側(cè)母線相連的常開觸點，當(dāng)某一步為活動步時，對應(yīng)的STL觸點接通，它右邊的電路被處理，直到下一步被激活。STL程序區(qū)內(nèi)可以使用標(biāo)準(zhǔn)梯形圖的絕大多數(shù)指令和結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用指令。某一STL觸點閉合后，該步的負載線圈被驅(qū)動。當(dāng)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(yīng)的狀態(tài)繼電器被SET指令置位或OUT指令驅(qū)動，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑瑫r與原活動步對應(yīng)的狀態(tài)繼電器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位，原活動步對應(yīng)的STL觸點斷開。343系統(tǒng)的初始步應(yīng)使用初始狀態(tài)繼電器S0~S9，它們應(yīng)放在順序功能圖的最上面，當(dāng)由STOP狀態(tài)切換到RUN狀態(tài)時，可用只打開一個掃描周期的初始化脈沖M8002來將初始狀態(tài)繼電器置為ON，為以后步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備。需要從某一步返回初始步時，應(yīng)對初始狀態(tài)繼電器使用OUT指令。344三、使用STL指令應(yīng)注意的問題1.與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD類指令，即LD點移到STL觸點的右側(cè)，該點成為臨時母線。2.STL觸點可以直接驅(qū)動或通過其他觸點驅(qū)動Y、M、S、T等元件的線圈和應(yīng)用指令。STL觸點右邊不能使用進棧(MPS)指令。3.由于CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，所以使用STL指令時允許雙線圈輸出，即不同的STL觸點可以分別驅(qū)動同一編程元件的線圈。3454.在步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程中，相鄰兩步的狀態(tài)繼電器會同時打開一個掃描周期，可能會引發(fā)瞬時的雙線圈問題。5.OUT指令與SET指令均可用于步的活動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，將原來的活動步對應(yīng)的狀態(tài)寄存器復(fù)位，此外還有自保持功能。6.STL指令不能與MC-MCR指令一起使用。7.并行序列或選擇序列中分支處的支路不能超過8條，總的支路不能超過16條。8.在轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的電路中，不能使用ANB、ORB、MPS、MRD和MPP指令。3469.與跳轉(zhuǎn)指令(CJ)類似，CPU不執(zhí)行處于斷開狀態(tài)的STL觸點驅(qū)動的電路塊中的指令，在沒有并行序列時，同時只有一個STL觸點接通，因此，使用STL指令可以顯著地縮短用戶程序的執(zhí)行時間，提高PLC的輸入、輸出響應(yīng)速度。10.M2800~M3071是單操作標(biāo)志，單操作標(biāo)志及應(yīng)用如圖所示。347348單操作標(biāo)志及應(yīng)用a)單操作標(biāo)志b)用FXGP所編程序c)用GX所編程序d)順序功能圖任務(wù)8組合鉆床349知識點：掌握用狀態(tài)繼電器表示步的選擇序列、并行序列的順序功能圖的方法技能點：會根據(jù)工藝要求畫出用狀態(tài)繼電器表示步的選擇序列、并行序列的順序功能圖，并利用步進順控指令改畫為梯形圖350任務(wù)提出某組合鉆床用來加工圓盤狀零件上均勻分布的6個孔，如圖所示。351某組合鉆床示意圖任務(wù)分析為了用PLC來完成任務(wù)，PLC需要8個輸入點、6個輸出點，輸入/輸出點分配見表。352輸入/輸出點分配表組合鉆床順序功能圖如圖所示，用狀態(tài)繼電器S來代表各步，順序功能圖中包含了選擇序列和并行序列。在步S21之后，有一個選擇序列的合并，還有一個并行序列的分支。在步S29之前，有一個并行序列的合并，還有一個選擇序列的分支。在并行序列中，兩個子序列中的第一步S22和S25是同時變?yōu)榛顒硬降?，兩個子序列中的最后一步S24和S27是同時變?yōu)椴换顒硬降摹?53354組合鉆床順序功能圖相關(guān)知識步進順控指令實現(xiàn)復(fù)雜的控制系統(tǒng)的關(guān)鍵仍然是對選擇序列和并行序列編程時的分支與合并的處理。一、用步進順控指令實現(xiàn)的選擇序列的編程方法1.選擇序列分支的編程方法上圖中的步S24和S27有一個選擇序列的分支。當(dāng)步S24和S27是活動步(S24為ON，S27為ON)時，如果轉(zhuǎn)換條件C0不滿足(未完成3對孔)，將轉(zhuǎn)換到步S28；如果轉(zhuǎn)換條件C0滿足，將進入步S29。如果在某一步的后面有N條選擇序列的分支，則該步的STL觸點開始的電路塊中應(yīng)有N條分別指明各轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)的并聯(lián)電路。355356組合鉆床梯形圖a)用FXGP所編程序b)用GX所編程序357組合鉆床梯形圖a)用FXGP所編程序b)用GX所編程序2.選擇序列合并的編程方法圖中的步S22（S25）之前有一個由兩條支路組成的選擇序列的合并，當(dāng)S21為活動步且轉(zhuǎn)換條件X001得到滿足，或者當(dāng)步S28為活動步且轉(zhuǎn)換條件X006得到滿足時，都將使步S22（S25）變?yōu)榛顒硬?，同時系統(tǒng)程序?qū)⒉絊21或步S28復(fù)位為不活動步。358359組合鉆床順序功能圖二、用步進順控指令實現(xiàn)的并行序列的編程方法1.并行序列分支的編程方法上圖所示的功能圖中，分別由S22~S24和S25~S27組成的兩個單序列是并行工作的，設(shè)計梯形圖時應(yīng)保證這兩個序列同時開始工作和同時結(jié)束，即兩個序列的第一步S22和S25應(yīng)同時變?yōu)榛顒硬?，兩個序列的最后一步S24和S27應(yīng)同時變?yōu)椴换顒硬健?.并行序列合并的編程方法上圖所示的功能圖中，并行序列合并處的轉(zhuǎn)換有兩個前級步S24和S27，根據(jù)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則，當(dāng)它們均為活動步并且轉(zhuǎn)換條件C0滿足時，將實現(xiàn)并行序列的合并。360任務(wù)9

大小球分選系統(tǒng)361知識點：了解有多種工作方式的梯形圖，掌握狀態(tài)初始化指令技能點：會根據(jù)工藝要求畫出具有多種工作方式的順序功能圖，會利用步進順控指令和狀態(tài)初始化指令等畫出完整的梯形圖362任務(wù)提出在實際生產(chǎn)中，許多工業(yè)設(shè)備設(shè)置有多種工作方式，如手動和自動工作方式，自動工作方式又包括連續(xù)、單周期、單步和回原點工作方式。某機械手用來分選鋼質(zhì)大球和小球，控制面板如圖所示，輸出繼電器Y004為ON時鋼球被電磁鐵吸住，Y004為OFF時鋼球被釋放。機械手的5種工作方式由工作方式選擇開關(guān)進行選擇，操作面板上設(shè)有6個手動按鈕?！熬o急停機”按鈕是為了保證在緊急情況下(包括PLC發(fā)生故障時)能可靠地切斷PLC的負載電源而設(shè)置的。363364機械手分選大、小球示意圖c機械手控制面板本任務(wù)研究用PLC實現(xiàn)具有多種工作方式的大小球分選系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)有手動和自動兩種工作方式。采用手動方式時，系統(tǒng)的每一個動作都要靠6個手動按鈕控制，接到輸入繼電器的各限位開關(guān)都不起作用。自動工作方式又分為以下4種工作形式:1.單周期工作方式按下啟動按鈕X016后，從初始步開始，機械手按規(guī)定完成一個周期的工作后，返回并停留在初始步。3652.連續(xù)工作方式在初始狀態(tài)按下啟動按鈕后，機械手從初始步開始一個周期一個周期地反復(fù)連續(xù)工作，按下停止按鈕，機械手并不馬上停止工作，完成最后一個周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。3.單步工作方式從初始步開始，按一下啟動按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動停止工作并停留在該步，再按一下啟動按鈕，才轉(zhuǎn)換到下一步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)試。4.回原點工作方式在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式之前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點狀態(tài)；如果不滿足這一條件，可選擇回原點工作方式。366任務(wù)分析為了用PLC來完成任務(wù)，PLC需要8個輸入點、6個輸出點，輸入/輸出點分配見表。367輸入/輸出點分配表368輸入/輸出點分配表根據(jù)輸入/輸出點分配畫出PLC的外部接線圖，如圖所示，自動工作方式的順序功能圖如圖所示。369大小球分選系統(tǒng)的PLC外部接線圖大小球分選自動程序順序功能圖a)回原點b)連續(xù)、單步、單周期如何將多種工作方式的功能融合到一個程序中，是梯形圖設(shè)計的難點之一。FX2N系列PLC專門提供了IST初始化指令，以將多種工作方式的功能融合到一個程序中。由此編寫的梯形圖如圖所示。圖所示梯形圖是用步進順控指令與初始化指令結(jié)合完成的，這種具有多種工作方式的系統(tǒng)也可以用“啟—?！！彪娐泛鸵赞D(zhuǎn)換為中心的電路來實現(xiàn)。370具有多種工作方式的大小球分選系統(tǒng)梯形圖a)用FXGP所編程序b)用GX所編程序371具有多種工作方式的大小球分選系統(tǒng)梯形圖a)用FXGP所編程序b)用GX所編程序相關(guān)知識一、狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST和初始化程序FX2N系列PLC的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST與STL指令一起使用，專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計工作。IST指令只能使用一次，它應(yīng)放在程序開始位置，被它控制的STL電路應(yīng)放在它的后面。372大小球分選系統(tǒng)的初始化程序用來設(shè)置初始狀態(tài)和原點位置條件。IST指令中的S20和S30用來指定自動操作中用到的最低和最高的狀態(tài)繼電器元件號，IST中的源操作數(shù)可取X、Y和M，上圖中IST指令的源操作數(shù)X010用來指定與工作方式有關(guān)的輸入繼電器的首元件，它實際上指定從X010開始的8個輸入繼電器具有以下的意義：X010：手動X011：回原點X012：單步運行373X013：單周期運行(半自動)X014：連續(xù)運行(全自動)X015：回原點啟動X016：自動啟動X017：自動停止X010~X014中同一時刻只能有1個處于接通狀態(tài)，必須使用選擇開關(guān)，以保證這5個輸入中不可能有兩個同時為ON。374當(dāng)IST指令的執(zhí)行條件滿足時，初始狀態(tài)繼電器S0~S2和下列特殊輔助繼電器被自動指定為以下功能，以后即使IST指令的執(zhí)行條件變?yōu)镺FF，這些元件的功能仍保持不變：M8040：禁止轉(zhuǎn)換M8041：轉(zhuǎn)換啟動M8042：啟動脈沖M8043：回原點完成M8044：原點條件375M8045:禁止所有輸出復(fù)位M8047：