電氣控制與PLC應(yīng)用 課件 崔晶 5 S7-200PLC 綜合應(yīng)用

電氣控制與PLC應(yīng)用—S7-200PLC綜合應(yīng)用一、功能圖的基本概念二、功能圖的構(gòu)成規(guī)則三、功能圖的結(jié)構(gòu)

四、使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法五、順序控制指令介紹

六、使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法內(nèi)容功能圖的基本概念1

功能圖又稱為功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說明語言。它能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。

功能圖主要由“狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)移”及有向線段等元素組成。如果適當(dāng)運(yùn)用組成元素，就可以得到控制系統(tǒng)的靜態(tài)表示方法，再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則模擬系統(tǒng)的運(yùn)行，就可以得到控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程。1.狀態(tài)

狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個(gè)相對(duì)不變的性質(zhì)，對(duì)應(yīng)一個(gè)穩(wěn)定的情形。狀態(tài)的符號(hào)如圖所示。矩形框中可寫上該狀態(tài)的編號(hào)或代碼。功能圖的基本概念1

（1）初始狀態(tài)初始狀態(tài)是功能圖運(yùn)行的起點(diǎn)，一個(gè)控制系統(tǒng)至少要有一個(gè)初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號(hào)為雙線的矩形框，如圖6-2所示。在實(shí)際使用時(shí)，有時(shí)也是畫單線矩形框，有時(shí)畫一條橫線表示功能圖的開始。

（2）工作狀態(tài)工作狀態(tài)是控制系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)是否運(yùn)行，狀態(tài)可分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)兩種。動(dòng)狀態(tài)是指當(dāng)前正在運(yùn)行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是沒有運(yùn)行的狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)和靜狀態(tài)的概念不在此深入討論。功能圖的基本概念1

（3）與狀態(tài)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作在每個(gè)穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，可能會(huì)有相應(yīng)的動(dòng)作。動(dòng)作的表示方法如圖6-3所示。2.轉(zhuǎn)移

為了說明從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化，要用轉(zhuǎn)移概念，即用一個(gè)有向線段來表示轉(zhuǎn)移的方向。兩個(gè)狀態(tài)之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的符號(hào)如圖6-4所示。功能圖的基本概念1

轉(zhuǎn)移是一種條件，當(dāng)此條件成立時(shí)，稱為轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使?fàn)顟B(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱為觸發(fā)。一個(gè)轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)必須滿足：狀態(tài)為動(dòng)狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號(hào)來表示。功能圖的構(gòu)成規(guī)則2

控制系統(tǒng)功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則：（1）狀態(tài)與狀態(tài)不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用狀態(tài)分開。（3）狀態(tài)與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連接采用有向線段，從上向下畫時(shí)，可以省略箭頭；當(dāng)有向線段從下向上畫時(shí)，必須畫上箭頭，以表示方向；（4）一個(gè)功能圖至少要有一個(gè)初始狀態(tài)。下面用一個(gè)例子來說明功能的繪制。功能圖的構(gòu)成規(guī)則2

舉例：

某一沖壓機(jī)的初始位置是沖頭抬起,處于高位;當(dāng)操作者按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí),沖頭向工件沖擊;到最低位置時(shí),觸動(dòng)低位行程開關(guān);然后沖頭抬起,回到高位,觸動(dòng)高位行程開關(guān),停止運(yùn)行.右圖所示為功能圖表示的沖壓機(jī)運(yùn)行過程.沖壓機(jī)的工作順序可分為三個(gè)狀態(tài):初始、下沖和返回狀態(tài)。從初始狀態(tài)到下沖狀態(tài)的轉(zhuǎn)移須滿足啟動(dòng)信號(hào)和高位行程開關(guān)信號(hào)同時(shí)為ON時(shí)才能發(fā)生；從下沖狀態(tài)到返回狀態(tài)，須滿足低位行程開關(guān)為ON時(shí)才能發(fā)生。功能表圖的結(jié)構(gòu)3

1、單序列結(jié)構(gòu)

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(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步

，如圖所示：功能表圖的結(jié)構(gòu)3

2、選擇序列結(jié)構(gòu)

選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束稱為合并。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，如圖所示。

功能表圖的結(jié)構(gòu)3

3、并行序列結(jié)構(gòu)

并行序列的開始稱為分支，并行序列的結(jié)束稱為合并。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)，這些序列稱為并行序列，如圖所示。功能表圖的結(jié)構(gòu)3

4、綜合結(jié)構(gòu)

功能表的綜合結(jié)構(gòu)如圖所示

使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法4

舉例：動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示。使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法4

舉例：動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖如圖所示。1）I/O分配輸入:啟動(dòng)停止I0.0ST1I0.1ST2I0.2ST3I0.3輸出:快進(jìn)Q0.0工進(jìn)Q0.1快退Q0.22）

畫出功能表圖使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法4

順序控制指令介紹5

順序控制指令是PLC生產(chǎn)廠家為用戶提供的可使功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。S7-200PLC提供了三條順序控制指令，它們的STL形式、LAD形式和功能如表所示。順序控制指令介紹5

從表中可以看出，順序控制指令的操作對(duì)象為順控繼電器S，S也稱為狀態(tài)器，每一個(gè)S位都表示功能圖中的一種狀態(tài)。S的范圍為：S0.0~S31.7。注意：我們使用的是S的位信息。

從LSCR指令開始到SCRE指令結(jié)束的所有指令組成一個(gè)順序控制繼電器（SCR）段。LSCR指令標(biāo)記一個(gè)SCR段的開始，當(dāng)該段的狀態(tài)器置位時(shí)，允許該SCR段工作。SCR段必須用SCRE指令結(jié)束。當(dāng)SCRT指令的輸入端有效時(shí)，一方面置位下一個(gè)SCR段的狀態(tài)器，以便使下一個(gè)SCR段開始工作；另一方面又同時(shí)使該段的狀態(tài)器復(fù)位，使該段停止工作。由此可以總結(jié)出每一個(gè)SCR程序段一般有以下三種功能：（1）驅(qū)動(dòng)處理即在該段狀態(tài)器有效時(shí)，要做什么工作，有時(shí)也可以不做任何工作。（2）指定轉(zhuǎn)移條件和目標(biāo)即滿足什么條件后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處。（3）轉(zhuǎn)移源自動(dòng)復(fù)位功能狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，置位下一個(gè)狀態(tài)的同時(shí)，自動(dòng)復(fù)位原狀態(tài)。使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法61、舉例

在該例中，初始化脈沖SM0.1用來置位S0.1，即把S0.1（狀態(tài)1）狀態(tài)激活；在狀態(tài)1的SCR段要做的工作是置位Q0.4、復(fù)位Q0.5和Q0.6，T37同時(shí)計(jì)時(shí)。1s計(jì)時(shí)到后狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，T37即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，T37的常開觸點(diǎn)將S0.2（狀態(tài)2）置位（激活）的同時(shí)，自動(dòng)使原狀態(tài)S0.1復(fù)位。在狀態(tài)2的SCR段，要做的工作是輸出Q0.2，同時(shí)T38計(jì)時(shí)，20s計(jì)時(shí)到后，狀態(tài)從狀態(tài)2(S0.2)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)3（S0.3），同時(shí)狀態(tài)2復(fù)位。注意：在SCR段輸出時(shí)，常用特殊中間繼電器SM0.0（常ON繼電器）執(zhí)行SCR段的輸出操作。因?yàn)榫€圈不能直接和母線相連，所以必須借助于一個(gè)常ON的SM0.0來完成任務(wù)。使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法6總結(jié)重點(diǎn)：

功能圖的構(gòu)成規(guī)則及結(jié)構(gòu)使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)步驟難點(diǎn)：順序控制指令使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)特點(diǎn)謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用—S7-200PLC綜合應(yīng)用一、起保停電路二、脈沖發(fā)生器電路三、閃爍電路

四、一小時(shí)定時(shí)電路內(nèi)容S7-200應(yīng)用啟保停電路S7-200應(yīng)用1ms定時(shí)器：1ms定時(shí)器每隔1ms就刷新，定時(shí)器位和當(dāng)前值的更新不與掃描周期同步。對(duì)于大于1ms的程序掃描周期，在一個(gè)掃描周期內(nèi)，其當(dāng)前值在一個(gè)掃描周期內(nèi)不一定保持一致。10ms定時(shí)器：10ms定時(shí)器由系統(tǒng)在每個(gè)掃描周期開始時(shí)自動(dòng)刷新，由于是每個(gè)掃描周期只刷新一次，故在一個(gè)掃描周期內(nèi)定時(shí)器位和定時(shí)器的當(dāng)前值保持不變。100ms：100ms定時(shí)器在定時(shí)器指令執(zhí)行時(shí)被刷新。因此為了保證正確的定時(shí)值，要確保在一個(gè)程序掃描周期中，只執(zhí)行一次100ms定時(shí)器令。（什么時(shí)候執(zhí)行到所在程序，什么時(shí)候才刷新）

脈沖發(fā)生電路定時(shí)器的刷新S7-200應(yīng)用脈沖發(fā)生電路S7-200應(yīng)用脈沖發(fā)生電路S7-200應(yīng)用閃爍電路S7-200應(yīng)用一小時(shí)定時(shí)電路S7-200應(yīng)用一小時(shí)定時(shí)電路SM0.4分脈沖SM0.5秒脈沖SM0.0SM0.1S7-200應(yīng)用延時(shí)接通/斷開電路總結(jié)重點(diǎn)：

起保停電路

閃爍電路難點(diǎn)：脈沖發(fā)生器電路一小時(shí)定時(shí)電路謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用——編制梯形圖程序三人搶答PLC控制運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)12內(nèi)容水塔水位控制3三人搶答PLC控制1任務(wù)引入1.1三人搶答器PLC控制:三人搶答器控制模塊結(jié)構(gòu)如右圖所示，主持人配有搶答結(jié)束按鈕和搶答指示燈，A、B、C三人分別配有搶答按鈕和搶答成功指示燈。當(dāng)主持人起動(dòng)搶答結(jié)束按鈕后，搶答開始指示燈點(diǎn)亮，第一輪搶答開始；當(dāng)一人搶答成功時(shí)，其指示燈點(diǎn)亮，同時(shí)搶答開始指示燈熄滅，其他人再搶答則無效；當(dāng)主持人再次起動(dòng)搶答結(jié)束按鈕后，搶答者的搶答成功指示燈熄滅，搶答開始指示燈點(diǎn)亮，開始新一輪搶答。任務(wù)分析1.2根據(jù)任務(wù)要求，主持人決定搶答開始與結(jié)束，可以采用置位/復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)；三人僅能有一人成功搶答，可以采用互鎖電路，成功搶答者必須確保搶答有效，可以采用自鎖電路，也稱為起保停電路。任務(wù)實(shí)施1.3一、設(shè)備配置（1）1臺(tái)S7-200CPU224PlC。（2）1個(gè)三人搶答器控制模塊。（3）1臺(tái)裝有STEP7-Micro/WN32V4.0SP9編程軟件的PC。（4）1根PC/PPI電纜。

（5）連接導(dǎo)線若干。二、I/O分配及功能PLC接線圖1.4在斷電情況下，連接好PC/PPI電纜及PLC外圍電路接線。編寫梯形圖程序1.5運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)2任務(wù)引入2.1送料小車可以左行，也可以右行，到左端碰到行程開關(guān)ST1后，小車就開始裝料，15s后，小車就自動(dòng)右行，右行到右端的行程開關(guān)ST2，小車就開始卸料，10s后，小車就開始自動(dòng)左行，左行到左端碰到行程開關(guān)ST1后，就又開始裝料。15s后，又開始右行……如此循環(huán)往復(fù)。任務(wù)實(shí)施2.2I/O分配及功能輸入:右行啟動(dòng)按鈕SB1I0.0左行啟動(dòng)按鈕SB2I0.1停止按鈕SB3I0.2右端行程開關(guān)ST2I0.3左端行程開關(guān)ST1I0.4輸出:右行接觸器Q0.0左行接觸器Q0.1裝料電磁閥Q0.2卸料電磁閥Q0.3編寫梯形圖程序2.3水塔水位控制3任務(wù)引入3.1水箱水位PLC控制，被控對(duì)象為保持一定壓力的供水水箱，給定量為滿水位的75％，控制量為對(duì)水箱注水的調(diào)速電動(dòng)機(jī)的速度，調(diào)節(jié)量是其水位（單極性信號(hào)），由水位計(jì)檢測(cè)后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入PLC，PLC執(zhí)行PID指令后以單極性信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換送出，以控制電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，使水箱水位實(shí)現(xiàn)恒定水位控制。任務(wù)分析3.2根據(jù)任務(wù)要求，選定PI控制方式并給定參數(shù)值見表，并且系統(tǒng)運(yùn)行后先由手動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)，直到水位上升達(dá)到75％時(shí)，通過輸入點(diǎn)I0.0的置位切換自動(dòng)狀態(tài)。PLC接線圖3.3在斷電情況下，連接好PC/PPI電纜及PLC外圍電路接線。編寫梯形圖程序3.4謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用—— PLC控制系統(tǒng)連接連接S7-200CPU流水燈顯示PLC控制12內(nèi)容十字交通燈控制3連接S7-200CPU1 給S7-200CPU供電1.1第一個(gè)步驟就是要給S7-200CPU供電。下圖給出了直流供電和交流供電兩種CPU模塊的連接方式。在安裝和拆除任何電氣設(shè)備之前，必須確認(rèn)該設(shè)備的電源已斷開。在安裝和拆除S7-200之前，必須遵守相應(yīng)的安全防護(hù)規(guī)范，并務(wù)必將其電源斷開。

連接RS-232/PPI多主站電纜1.2右圖為連接S7-200與編程設(shè)備的RS-32/PPI多主站電纜，連接電纜:◆連接RS-232/PPI多主站電纜的RS-232端（標(biāo)識(shí)為“PC”）到編程設(shè)備的通信口上（本例中為COM1）?！暨B接RS-232/PPI多主站電纜的RS-485端（標(biāo)識(shí)為“PPI”）到S7-200的端口0或者端口1。◆設(shè)置RS-232/PPI多主站電纜的DIP開關(guān)。 打開STEP7-Micro-/WIN1.3單擊STEP-Micro/WIN的圖標(biāo)，打開一個(gè)新的項(xiàng)目，右圖為一個(gè)新項(xiàng)目。注意左側(cè)的操作欄，可以用操作欄中的圖標(biāo)，打開STEP7-Micro/WIN項(xiàng)目中的操作。右圖創(chuàng)建STEP7-Micro/WIN項(xiàng)目單擊操作欄中的通信圖標(biāo)進(jìn)入通信對(duì)話框，可以用這個(gè)對(duì)話框?yàn)镾TEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)。

為STEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)1.4在示例項(xiàng)目中使用的是STEP7-Micro/WIN和RS232/PPI多主站電纜的默認(rèn)設(shè)置。檢查下列設(shè)置，如右圖所示。為STEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)◆PC/PPI電纜的通信地址設(shè)為“0”。◆接口使用COM1?！魝鬏敳ㄌ芈视?.6kbps與S7-200建立通信1.5◆在通信對(duì)話框中雙擊刷新圖標(biāo)。STEP7-Micro/WIN搜尋并顯示所連接的S7-200CPU圖標(biāo)。