电气控制与PLC应用技术 西门子PLC 理实一体化项目教程 教学课件 ppt 作者 周忠 模块五课件.ppt

模块五 PLC控制系统顺序控制法的编程和应用,【知识目标】 1．掌握顺序功能图的规则和根据控制系统绘制顺序功能图 2．掌握顺序控制梯形图程序设计方法 3．掌握SCR指令对顺序功能图的编程 4．掌握使用起保停电路设计顺序功能图的梯形图程序 5．掌握“以转换为中心”的顺序功能图的编程 6．掌握PLC控制系统多种工作方式编程能力目标】 1．能够根据控制要求绘制控制系统顺序功能图 2．能够根据控制要求应用基本指令实现PLC控制系统的编程 3．能正确连接PLC系统的电器回路 4．能合理分配I/O地址，绘制PLC控制接线图 5．能够按照顺序功能图通过不同的编程方法来灵活设计PLC程序 6．能够使用SCR指令进行顺序功能图的编程5.1知识链接,5.1.1 顺序控制法概述 经验设计方法对于一些较简单控制系统的设计比较奏效，这种设计方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，对于复杂的系统，经验设计方法一般设计周期长，不易掌握，系统交付使用后，维修困难所以对设计人员的要求比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉对于初学者也不易掌握，因此下面介绍顺序控制设计法 所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。

这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法5.1.2 顺序控制设计法的设计步骤 采用顺序控制设计法进行程序设计的基本步骤及内容如下： 1．步的划分 顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器M或状态器S）来代表各步如图5-1a所示，步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的步的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态之间有着极为简单的逻辑关系步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象 工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的 如图5-19b所示，某液压滑台的整个工作过程可划分为 停止（原位）、快进、工进、快退四步但这四步的 状态改变都必须是由PLC输出状态的变化引起的，否则 就不能这样划分，例如从快进转为工进与PLC输出无关， 那么快进和工进只能算一步。

2．转换条件的确定 使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合如图5-1b所示的SB、SQ1、SQ2、SQ3均为转换条件 顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制各输出继电器 3．功能表图的绘制 根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤绘制功能表图的具体方法将后面详细介绍 4．梯形图的编制 根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序有关编程方式将在后面介绍如果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序5.1.3 顺序功能图的绘制,1993 年 5 月公布的 IEC PLC 标准（IEC1131）中，顺序功能图被定为 PLC 位居首位的编程语言，顺序功能图主要由步序、有向连线、转移及转移条件和动作（或命令）组成功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。

我国于1986年颁布了功能表图的国家标准（GB6988.6-86） 如图5-2所示为功能表图的一般形式，它主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成图5-2 功能表图的一般形式,功能表图的基本结构 （1）单序列 单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步，如图5-4a所示图5-4 单序列、选择序列和并行序列,绘制顺序功能图的注意事项,（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开 （2)两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开 （3）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，初始步可能没有输出处于ON状态，但初始步是必不可少的 (4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回到初始步，系统停留在初始状态(单周期操作，如图5-6)，在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一个工作周期开始运行的第一步 (5)在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步单元一 学会画出系统的顺序功能图,图4-1 剪板机示意图,任务一 学会画出系统的顺序功能图,1 任务提出,开始时，压钳和剪刀在上限位置，限位开关I0.0和I0.1为ON，按下启动按钮I1.0。

工作过程如下：首先板料右行（Q0.0为ON）至限位开关I0.3动作，然后压钳下行（Q0.1为ON并保持），压紧板料后，压力继电器I0.4为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行（Q0.2为ON），剪断板料后，I0.2变为ON，压钳和剪刀同时上行（Q0.3和Q0.4为ON，Q0.1和Q0.2为OFF），他们分别碰到限位开关I0.0和I0.1后，停止上行，都停止后，又开始下一个周期的工作，剪完10块后停止并停在初始状态图4-2 锅炉的鼓风机和引风机控制,2. 相关新知识,图4-3 顺序功能图,,,,顺序功能图的组成元件:步、动作、转换、转换条件和有向连线,1.步：系统的一个工作周期根据输出量的不同所划分的各个顺序相连的阶段 使用位存储器M和顺序控制继电器S来代表各步，在顺序功能图中用矩 形方框表示，方框用数字或代表该步的编程元件M和S的地址作为步的 编号 2.初始步：系统等待起动命令的相对静止的状态，与系统初始状态相对应的 步用双线方框表示3.活动步：系统处于某一步所在的阶段, 其前一步称为“前级步”，其后一步 称为“后续步”，其他各步称为 “不活动步”4.动作：系统处于某一步需要完成的工，用矩形方框与步相连。

某一步可以 有几个动作，也可以没有动作，这些动作之间无顺序关系5.有向连线：将代表各步的方框按照它们成为活动步的先后次序连接起来的 线有向连线在从上到下或从左到右的方向上的箭头可以省略6.转换：步与步之间的有向连线上与之垂直的短横线，作用是将相邻的两步 分开7.转换条件：与转换对应的条件，是系统由当前步进入下一步的信号 可以是外部的输入条件，例如按钮、指令开关、限位开关的接 通或断开等；也可以是PLC内部产生的信号，例如定时器、计 数器等触点的接通；还可以是若干个信号的与、或、非的逻辑 组合顺序功能图的基本结构：单序列、选择序列和并行序列,单序列：由一系列相继激活的步组成，每一步后仅有一个转换，每一个 转换后也只有一个步 ； 选择序列：系统的某一步活动后，满足不同的转换条件能够激活不同的 步的序列； 并行序列：系统的某一步活动后，满足转换条件能够同时激活若干步的 序列；,单序列,选择序列,顺序功能图的基本原则：,1、转换实现的条件 （1）该转换所有的前级步都是活动步 （2）相应的转换条件得到满足 2、转换实现的操作 （1）使所有由有向连线和转换条件相连的后续步变为活动步 （2）使所有由有向连线和转换条件相连的前级步变为不活动步,说明：,(1) 选择序列的开始称为分支，其转换符号只能标在水平连线下方； 选择序列的结束称为合并，其转换符号只能标在水平连线上方； (2) 并行序列的开始称为分支，为强调转换的同步实现，水平连线用双线表示，水平双线上只允许有一个转换符号； 并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下只允许有一个转换符号。

3．任务解决方案,图4-5 剪板机顺序功能图,4．应用示例,例1 冲床的运动示意图如图4-6所示：初始状态时机械手在最左边，I0.4为ON；冲头在最上面，I0.3为ON；机械手松开（Q0.0为OFF）按下起动按钮I0.0，Q0.0变为ON，工件被夹紧并保持，2s后Q0.1变为ON，机械手右行，直到碰到右限位开关I0.1，以后将顺序完成以下动作：冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开（Q0.0被复位），延时2s后，系统返回初始状态，各限位开关和定时器提供的信号是相应步之间的转换条件画出控制系统的顺序功能图图4-6 冲床运动,系统的顺序功能图：,图4-7 冲床运动控制的顺 序功能图,例2 液体混合装置如图所示，上限位、下限位和中限位液位传感器被液体淹没时为1状态，阀门A、阀门B和阀门C为电磁阀，线圈通电时阀门打开，线圈断电时阀门关闭开始时容器时空的，各阀门均关闭，各传感器均为0状态按下起动按钮后，打开阀门A，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀门A，打开阀门B，液体B流入容器液面升到上限位开关时，关闭阀门B，电机M开始运行，搅拌液体30s后停止搅拌，打开阀门C，放出混合液体，当液面下降至下限位开关之后再过5s容器放空，关闭阀门C，打开阀门A，又开始下一个周期的操作。

按下停止按钮，当前工作周期的操作结束后，才停止操作，返回并停留在初始状态图4-9 液体混合系统的顺序功能图,系统的顺序功能图：,例3 某专用钻床如图所示，使用两只钻头同时钻两个孔，开始自动运行之前两个钻头在最上面，上限位开关I0.3和I0.5为ON放好工件后，按下起动按钮I0.0，工件被夹紧后两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关I0.2和I0.4设定的深度时分别上行，回到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时分别停止上行两个钻头都到位后，工件被松开，松开到位后，一个工作周期结束系统返回初始状态图4-10 专用钻床两只钻头示意图,图4-11 专用钻床顺序功能图,系统的顺序功能图：,单元二 学会使用起保停电路设计顺序功能图 的梯形图程序,1.任务提出,任务二 学会使用起保停电路设计顺序功能图 的梯形图程序,学会画顺序功能图只是顺序控制设计法的第一步，S7-200系列PLC提供的编程软件不能使用顺序功能图直接进行控制，还需要转换成梯形图程序对于剪板机的顺序功能图如何转变为梯形图程序呢？,2. 相关新知识,图4-12 顺序功能图,转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且满足相应的转换条件，如果步M0.1要变为活动步，条件是它的前级步M0.0为活动步，且转换满足转换条件I0.0。

在起保停电路中，将代表前级步的M0.0的常开触点和代表转换条件的I0.0的常开触点串联，作为控制M0.1的起动电路 当步M0.1为活动步且满足转换条件T37时，步M0.2变为活动步，这时步M0.1应变为不活动步，因此可以将M0.2为1作为使步M0.1变为不活动步的停止条件 同时在程序中将M0.0的常开触点与起动电路并联作为保持条件关键: 找出其起动条件和停止条件,对于步的动作中的输出量的处理分两种情况： ① 某一输出量仅在某一步中为ON时，可以将它 的线圈与对应步的存储器位的线圈并联； ②某一输出量在几步中都为ON时，则将代表各 有关步的存储器位的常开触点并联后一起驱动 该输出的线圈如果某些输出在连续的几步中 均为ON，可以用置位与复位指令进行控制注意：,3．任务解决方案,图4-13 顺序功能图,4．应用示例,例1 编写图所示顺序功能图的梯形图程序图4-14 顺序功能图,梯形图程序,步M0.0后有一个选择序列的分支，当M0.0为活动步时，满足。