plc 電氣控制基礎(chǔ)知識 第八章 S7-200 PLC順序控制指令及應(yīng)用學(xué)習(xí)資料

8.1順序控制設(shè)計法及順序控制功能圖基本結(jié)構(gòu)8.2功能圖的基本類型8.3順序控制指令應(yīng)用舉例第八章S7-200系列PLC順控繼電器指令及順序控制編程方法8.1順序控制設(shè)計法及順序控制功能圖基本結(jié)構(gòu)一、順序控制設(shè)計法簡介二、順序控制功能圖的基本結(jié)構(gòu)三、順序控制功能圖轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本原則

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，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作。

順序控制設(shè)計法的基本思想：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），并用編程元件（例如內(nèi)部輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S）來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的。在任一步內(nèi)，其輸出量的狀態(tài)不變，但相鄰兩步的輸出量的狀態(tài)要不同。

一、順序控制設(shè)計法簡介5s8s6s綠燈I0.0Q0.0Q0.1Q0.2紅燈黃燈步的劃分

順序控制功能圖由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作組成。步：系統(tǒng)的工作過程中的一個階段。在任一步內(nèi)，其輸出量的狀態(tài)不變，但相鄰兩步的輸出量的狀態(tài)要不同。

順序控制功能圖是一種用于描述順序控制系統(tǒng)控制過程的一種圖形。它具有簡單、直觀等特點，是設(shè)計PLC順序控制程序的首選方法。1.步與動作

3步“步”的表示，“初始步”用雙線矩形框表示還可用代表該步的編程元件的元件號作為步的編號

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)等待啟動命令時相對靜止的狀態(tài)。每個功能圖都要有一個初始步。動作：與步對應(yīng)的操作或者命令，也就是該步要做的事情。用矩形框中的文字或符號表示，并與步的符號相連。“動作”的表示順序控制功能圖I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.32．有向連接、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件有向連接：步與步之間的有向連線?！皬纳系较隆?，“從左到右”的有向連線上的箭頭可省略轉(zhuǎn)換:

有向連線上與其垂直的短直線，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。

“轉(zhuǎn)換”的表示方法順序控制功能圖I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.3轉(zhuǎn)換條件:

上一步結(jié)束，啟動后一步工作的條件。當(dāng)條件得到滿足，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)。“轉(zhuǎn)換條件”的表示方法。用文字語言或者表達式、圖形符號形式標注在短線旁邊

步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，而只有滿足轉(zhuǎn)換條件且相鄰的前級步為活動步，才能實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。順序控制功能圖I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.3步動作初始步轉(zhuǎn)換條件步與步之間不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)換條件將它們隔開;順序功能圖中的初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動的初始狀態(tài)，這一步可能沒有輸出，只是做好預(yù)備狀態(tài);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)從最后一步退回初始步，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)；在順序功能圖中，必須用初始化脈沖SM0.1的常開觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動步。順序控制功能圖的特點小車最初停A處，按下起動按鈕SB1，小車按圖示路線運動，最后返回并停在A處。SQ1SQ2SQ3SQ4例1：小車運動控制順序功能圖設(shè)計。輸入輸出輔助元件輸入元件元件號輸出元件元件號步元件號起動SB1I0.0左行線圈KM1Q0.1初始步M0.0限位開關(guān)SQ1I0.1右行線圈KM2Q0.2步1（右行）M0.1限位開關(guān)SQ2I0.2步2（左行）M0.2限位開關(guān)SQ3I0.3步3（右行）M0.3限位開關(guān)SQ4I0.4步4（左行）M0.4元件分配表順序控制功能圖M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.0I0.4I0.2I0.3I0.1SM0.1Q0.2Q0.1Q0.2Q0.1注意其設(shè)計技巧按順序排列的步相繼激活，動作一個接一個完成，每步僅連接一個轉(zhuǎn)換，每個轉(zhuǎn)換也僅連接著一個步。I0.3I0.0I0.2I0.1123Q0.0Q0.1Q0.2二、順序控制功能圖的基本結(jié)構(gòu)1.單序列

I1.1I0.0I0.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.712637845I0.0在某一步后有若干個單序列等待選擇，一次僅能選擇進入一個序列。選擇序列中的各單序列是互相排斥的，其中任何兩個單序列都不會同時執(zhí)行。選擇序列的開始稱為“分支”，選擇序列的結(jié)束稱為“合并”。2.選擇序列

每次3個轉(zhuǎn)換條件中只有1個滿足I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1278I0.23456在某一轉(zhuǎn)換條件下，同時起動若干個單序列。并行序列的開始也稱為“分支”，結(jié)束也稱為“合并”。并行序列的開始用雙水平線表示，同時結(jié)束若干個序列也用雙水平線表示。3.并列序列

當(dāng)X001觸點閉合后，步3、5、7同時啟動當(dāng)步4、6、7同時為活動步，且I0.4觸點閉合時，才能啟動步8I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1278I0.23456(a)跳步序列I0.5I0.4I0.3I0.0I0.5I0.1I0.23456I0.5I0.1I0.2I0.4I0.30567I0.2I0.4I0.3I1.0I0.14567(b)重復(fù)序列(c)循環(huán)序列4．跳步、重復(fù)和循環(huán)序列箭頭不能省略三、用“啟-保-停”電路實現(xiàn)順序控制功能圖到梯形圖的轉(zhuǎn)換順序控制的特征是：各工序按順序有條不紊地執(zhí)行，上一工序步執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)換條件滿足后，立即啟動下一工序，同時要關(guān)斷上一工序。1.單序列I0.3I0.0I0.2I0.1M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.2例：以M0.2步控制為例M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3Q0.1控制梯形圖“啟-保-停”電路其他步編程類似I0.3I0.0I0.2I0.1M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.2例2：把下列順序控制功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.0I0.4I0.2I0.3I0.1SM0.1Q0.2Q0.1Q0.2Q0.1M0.0M0.0I0.1M0.4SM0.1M0.1M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2M0.2M0.1I0.4M0.2M0.3M0.3M0.2I0.2M0.3M0.4M0.4M0.3I0.3M0.4M0.0Q0.1M0.2M0.4Q0.2M0.1M0.3注意輸出的處理，防止雙線圈輸出2.選擇序列I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0順序控制功能圖M0.0Q0.0M0.1的控制梯形圖M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2Q0.0M0.4M0.62.選擇序列M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3相應(yīng)輸出M0.2的控制梯形圖M0.4、M0.6的控制類似I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0順序控制功能圖M0.0Q0.0M0.8的控制梯形圖M0.8M0.3I0.3M0.8M0.9相應(yīng)輸出M0.5I0.6I1.1M0.7I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0順序控制功能圖M0.0Q0.0M0.93.并行序列I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1順序控制功能圖M0.2相應(yīng)輸出M0.2的控制梯形圖M0.1I0.0M0.2M0.3M0.5M0.73.并行序列M0.3M0.2I0.1M0.3M0.4相應(yīng)輸出M0.3的控制梯形圖M0.5的控制類似I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1順序控制功能圖3.并行序列M0.4M0.3I0.2M0.4M0.8相應(yīng)輸出M0.4的控制梯形圖M0.6M0.5I0.3M0.6M0.8相應(yīng)輸出M0.6的控制梯形圖I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1順序控制功能圖M0.7M0.2I0.1M0.7M0.8相應(yīng)輸出M0.7的控制梯形圖M0.8的控制梯形圖M0.8M0.4M0.6M0.8M0.7相應(yīng)輸出I0.4M0.9I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1順序控制功能圖M0.9例：把下列順序控制功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。M0.0M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3

SM0.1M0.0M0.3I0.3SM0.1M0.0M0.1M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2Q0.0M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3Q0.2M0.3M0.2I0.2M0.3M0.0Q0.3M0.1M0.2Q0.1注意Y1輸出處理，防止雙線圈輸出該轉(zhuǎn)換的相鄰前級步必須是“活動步”；相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。（1）順序功能圖中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)（2）轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應(yīng)完成的操作用“啟-保-停”電路實現(xiàn)順序控制功能圖到梯形圖的轉(zhuǎn)換的總結(jié)使相應(yīng)的相鄰后續(xù)步變?yōu)椤盎顒硬健?；使相?yīng)的相鄰前級步變?yōu)椤安换顒硬健?；【例】根?jù)圖7-5所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。將結(jié)合本例介紹常用的編程方法。1）使用起保停電路模式的編程方法?！纠扛鶕?jù)圖7-5所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。將結(jié)合本例介紹常用的編程方法。2）使用置位、復(fù)位指令的編程方法置位、復(fù)位指令編制的梯形圖【例7-3】根據(jù)圖7-5所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。將結(jié)合本例介紹常用的編程方法。3）使用順序控制指令的編程方法圖7-10用順序控制指令編程【例7-4】根據(jù)圖7-13所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序。3）使用順序控制指令的編程?！纠?-5】根據(jù)圖7-19所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序1）使用起保停電路模式的編程【例7-5】根據(jù)圖7-19所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序2）使用置位、復(fù)位指令的編程【例7-5】根據(jù)圖7-19所示的功能流程圖，設(shè)計出梯形圖程序3）使用順序控制指令的編程（4）循環(huán)、跳轉(zhuǎn)流程及編程方法跳轉(zhuǎn)流程：當(dāng)步2為活動步時，若條件f=1，則跳過步3和步4，直接激活步5。循環(huán)流程：當(dāng)步5為活動步時，若條件e=1，則激活步2，循環(huán)執(zhí)行。編程方法和選擇流程類似，不再詳細介紹。需要注意的是：轉(zhuǎn)換是有方向的，若轉(zhuǎn)換的順序是從上到下，即為正常順序，可以省略箭頭。若轉(zhuǎn)換的順序從下到上，箭頭不能省略。只有兩步的閉環(huán)的處理。在順序功能圖中只有兩步組成的小閉環(huán)如圖7-24a所示，因為M0.3既是M0.4的前級步，又是它的后續(xù)步，所以對應(yīng)的用起保停電路模式設(shè)計的梯形圖程序如圖7-24b所示。從梯形圖中可以看出，M0.4線圈根本無法通電。解決的辦法是：在小閉環(huán)中增設(shè)一步，這一步只起短延時（≤0.1s）作用，由于延時取得很短，對系統(tǒng)的運行不會有什么影響，如圖7-24c所示?？捎脿顟B(tài)轉(zhuǎn)移圖描述控制系統(tǒng)的控制過程，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖具有直觀、簡單的特點，是設(shè)計PLC順序控制程序的一種有力工具。

順控繼電器是構(gòu)成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本元件。S7-200系列PLC順控繼電器用S表示，每一個S位都表示功能圖中的一種狀態(tài)，狀態(tài)器位范圍為S0.0～S31.78.2順序控制指令順控繼電器用框圖表示?？騼?nèi)是順控繼電器元件號，旁邊的框信息是每一步輸出信號執(zhí)行的內(nèi)容，雙線框為初始狀態(tài)，單線框為正常工作狀態(tài)。對于單序列流程圖任意一個時候只有一個順控繼電器在運行。圖6-1是一個簡單狀態(tài)轉(zhuǎn)移輸送實例。（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，可以省略箭頭；當(dāng)有向線段從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向；（4）一個功能圖至少要有一個初始狀態(tài)。在圖6-1中,狀態(tài)器S0.0有效時，當(dāng)操作者按下啟動按鈕，程序從初始狀態(tài)S0.0轉(zhuǎn)移到S0.1運行，執(zhí)行減壓起動過程，當(dāng)起動完畢，起動時間到，從S0.0狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S0.1狀態(tài)，執(zhí)行全壓運行，某個時刻按下停止按鈕，從S0.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移回到S0.0，等待下一輪的工作。繪制控制系統(tǒng)功能圖必須滿足以下條件：

SCR指令包括LSCR（程序段的開始）、SCRT（程序段的轉(zhuǎn)移）、SCRE（程序段的結(jié)束）指令.8.1.2S7-200順序控制指令（1）輸出驅(qū)動，在該段狀態(tài)器有效時，可以輸出信號驅(qū)動負載；也可以不輸出信號，不執(zhí)行任何內(nèi)容。（2）轉(zhuǎn)換條件，滿足條件后，實現(xiàn)SCR程序段的轉(zhuǎn)移。（3）轉(zhuǎn)換目標，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換后，置位下一個狀態(tài)的同時，自動復(fù)位原狀態(tài)。從LSCR開始到SCRT結(jié)束的所有指令組成一個SCR程序段。一個SCR程序段對應(yīng)順序功能圖中的一個順序步。LSCR指令標記一個SCR段的開始，當(dāng)該段的狀態(tài)器置位時，允許該SCR段工作。SCR段必須用SCRT指令結(jié)束。當(dāng)SCRT指令的輸入端有效時，一方面置位下一個SCR段的狀態(tài)器，使下一個SCR段開始工作；另一方面又同時使該段的狀態(tài)器復(fù)位，使該段停止工作。因此，每一個SCR程序段中均包括三個內(nèi)容：8.1.3順序控制指令使用說明（1）順控指令對元件S有效，順控繼電器S也具有一般繼電器的功能，所以對它能夠使用其他指令。（2）SCR段程序能否執(zhí)行取決于該狀態(tài)位S是否被置位，SCRE與下一個LSCR之間的指令邏輯不影響下一個SCR段程序的執(zhí)行。（3）不能把同一個S位用于不同程序中，例如：如果在主程序中用了S0.1，則在子程序中就不能在使用它。（4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，就是說不允許跳入、跳出或在內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，但可以在SCR段附近使用跳轉(zhuǎn)和標號指令。（5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。（6）在狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，所有的SCR段的元件一般也要復(fù)位，如果希望繼續(xù)輸出，可使用置位/復(fù)位指令。（7）在使用功能圖時，狀態(tài)器的編號可以不按順序編排。單流程功能圖是動作一個接一個地完成，某一狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一狀態(tài)后，前一狀態(tài)自動復(fù)位。每個狀態(tài)僅連接一個轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移也僅連接一個狀態(tài)。如圖6-2為單流程的功能圖。8.2功能圖的基本類型8.2.1單流程圖6-3為單流程的梯形圖和語句表：圖6-3梯形圖對應(yīng)的語句表：LDSM0.1SS0.0,1//在初始化脈沖下啟動，置S0.0=1LSCRS0.0//S0.0=1，激活第一個SCR程序段LDI0.0SCRTS0.1//滿足I0.0=1，轉(zhuǎn)移到程序段S0.1SCRE//結(jié)束第一個SCR程序段LSCRS0.1//S0.1=1，激活第二個程序段·LDSM0.0=M0.1=Q0.2TONT37,+100//啟動M0.1、Q0.2、T37LDT37SCRTS0.2//T37延時到，激活第三個程序段SCRE//結(jié)束第二個SCR程序段LSCRS0.2//S0.2=1，激活第三個程序段·LDSM0.0=M0.2=Q0.3//啟動M0.2、Q0.3LDI0.1SCRTS0.0//按下I0.1，轉(zhuǎn)回到初始狀態(tài)SCRE//順序控制程序結(jié)束LDM0.1OM0.2=Q0.1//M0.1、M0.2接通Q0.1，輸出信號8.2.2多分支狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的處理在生產(chǎn)實際中，對具有多流程的工作要進行流程選擇或者分支選擇。即一個控制流可能轉(zhuǎn)入多個可能的控制流中的某一個，但不允許多路分支同時執(zhí)行。到底執(zhí)行哪一個分支，取決于控制流前面的轉(zhuǎn)移條件哪一個滿足

[說明]分支選擇條件I0.0和I0.1不能同時接通。在狀態(tài)器S0.0時，根據(jù)I0.0和I0.3的狀態(tài)決定執(zhí)行哪一條分支。當(dāng)狀態(tài)器S0.1或S0.3接通時，S0.0自動復(fù)位。圖6-4是可選擇的分支與匯合的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖。8.2.3并行分支和聯(lián)接在許多實例中，一個順序控制狀態(tài)流必須分成兩個或多個不同分支控制狀態(tài)流。當(dāng)一個控制狀態(tài)流分成多個分支時，所有的分支控制狀態(tài)流必須同時激活，在所有的分支控制流都必須完成后，才能進行并行分支的匯合。在轉(zhuǎn)移條件滿足時，并行分支匯合轉(zhuǎn)移到下一個狀態(tài)。并行分支一般用雙水平線表示，結(jié)束時也用雙水平線表示。

[說明]當(dāng)轉(zhuǎn)換條件I0.0接通時，由狀態(tài)器S0.0分兩路同時轉(zhuǎn)入狀態(tài)器S0.1和S0.3，完成新狀態(tài)的啟動。在狀態(tài)S0.2和S0.4的SCR程序段中，由于沒有使用SCRT指令，所以S0.2和S0.4的復(fù)位不能自動進行，最后要用復(fù)位指令對其進行復(fù)位。下圖是并行的分支與匯合的狀態(tài)圖和梯形圖8.3.1機械手運動控制圖6-6所示的機械手工作過程圖。機械手將工件從A點向B點移送。機械手的上升、下降與左移、右移都是由雙線圈兩位電磁閥驅(qū)動氣缸來實現(xiàn)的。抓手對物件的松開、夾緊是由一個單線圈兩位電磁閥驅(qū)動氣缸完成，只有在電磁閥通電時抓手才能夾緊。該機械手工作原點在左上方，按下降、夾緊、上升、右移、下降、松開、上升、左移的順序依次運行。8.3順序控制指令應(yīng)用舉例本例中輸入/輸出點地址分配如表6-1。表6-1I/O地址分配表輸入信號輸出信號啟動按鈕SB1I0.0原始位置指示燈HLQ0.0啟動按鈕SB2

I0.5下行電磁閥Q0.1下限位開關(guān)LS1

I0.1上行電磁閥Q0.2上限位開關(guān)LS2

I0.2右行電磁閥Q0.3右限位開關(guān)LS3

I0.3左行電磁閥Q0.4左限位開關(guān)LS4

I0.4夾緊電磁閥Q0.5

原理說明：S0.0為初始狀態(tài)，用雙線框表示。當(dāng)輔助繼電器M1.0、M1.1接通時，狀態(tài)從S0.0向S0.1轉(zhuǎn)移，下降輸出Q0.0動作。當(dāng)下限位開關(guān)I0.1接通時，狀態(tài)S0.1向S0.2轉(zhuǎn)移，下降輸出Q0.0切斷，夾緊輸出Q0.5接通并保持。同時啟動定時器T37。5s后定時器T37的接點動作，轉(zhuǎn)至狀態(tài)S0.3，上升輸出Q0.2動作。當(dāng)上升限位開關(guān)I0.2動作。轉(zhuǎn)至S0.4.右移輸出Q0.3動作。當(dāng)右移限位開關(guān)I0.3接通，轉(zhuǎn)至S0.5狀態(tài)，機械手下行。下降輸出Q0.0再次動作。當(dāng)下降限位開關(guān)I0.1又接通時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移至S0.6，使輸出Q0.5復(fù)位，即夾鉗松開，同時啟動定時器