s7-200系列PLC顺控

1学习说明：本章是学习PLC程序设计知识。重点掌握：1顺序功能图的基本概念和实质2功能图的主要类型3使用顺序功能图设计PLC程序第八章S7-200系列PLC顺控继电器指令及顺序控制编程方法2用经验法设计梯形图时，没有一套相对固定的容易掌握的设计方法可以遵循。特别是在设计较复杂的系统时，需要用大量的中间单元完成记忆、联锁等功能。由于需考虑的因素太多，且这些因素又往往交织在一起，给编程带来许多困难。那么有没有办法化解这些交织，使编程变得容易呢？8.1顺序控制编程的初步认识3顺序功能图方法(或简称功能图)：首先根据系统的工艺要求，编制出控制系统的顺序功能图，然后再把顺序功能图转化成相应的梯形图。有的PLC为用户提供了功能图语言，在编程软件中生成功能图后便完成了编程工作。它是一种先进的设计方法。很容易掌握，对于有经验的工程师来说，也会提高设计效率，程序的修改阅读也很方便。使用顺序功能图法进行设计时关键是根据系统的工艺要求，编制出控制系统的顺序功能图。适用范围:各类按顺序工作的控制系统的程序设计8.1.1顺序功能图的产生4SQ3(I0.3)SQ2(I0.2)SB（I0.0）电动机MSQ1(I0.1)前进（Q1.0）后退（Q1.1）小车一个工作周期的动作要求如下：(1)按下启动按钮SB(I0.0)，小车电机正转(Q1.0)，小车第一次前进，碰到限位开关SQ1(I0.1)后小车电机反转（Q1.1)，小车后退。(2)小车后退碰到限位开关SQ2(I0.2)后，小车电机M停转。停5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3(I0.3)，再次后退。(3)第二次后退碰到限位开关SQ2(I0.2)时，小车停止。5M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M0.5初始状态SBI0.0I0.1I0.2t37I0.3I0.2SQ1SQ2SQ3SQ2SM0.1()第一次前进()第一次后退定时器t37()第二次前进()第二次后退三、顺序功能图67第二节顺序功能图的主要概念、基本类型及编程顺控编程的基本思想是将系统的一个控制过程分为若干个顺序相连的阶段。这些阶段称为步，也称为状态，并用编程元件来代表它。步的划分主要根据输出量的状态变化。在一步内，一般来说，输出量的状态不变，相邻两步的输出量状态则是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与各输出量间有着极明确的逻辑关系。8顺序功能图主要由步、转换、转换条件和动作组成。（1）步：步是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定的情形。步包括：初始步和工作步。初始步：控制系统的初始步是功能图运行的起点，一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线的矩形框表示。工作步：指控制系统正常运行的步。工作步又分活动步和静止步，活动步是指当前正在运行的步；静止步是当前没有运行的步。一、顺序功能图的主要概念9（2）有向连线：顺序功能图中连接代表步的方框的连线，表示状态转移的方向。当状态从上到下或从左至右进行转移时,有向线段的箭头不画。（3）转换：转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻的两个步框分开，步的活动状态的变动是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。（4）转换条件：当转条换件成立且当前一步为活动步，控制系统就从当前步转移到下一个相邻的步。（5）动作：动作指每个步序中的输出。控制过程中的每一步，它可以对应一个或多个动作（输出）。可以在步右边用简明的文字说明该步所对应的动作。10功能图的主要类型:1.单流程结构2.并行分支结构3.选择性分支结构4.跳转和循环结构二、顺序功能图的主要类型111．单序列单序列是由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步，如图8-6（a）所示。122．选择序列—个活动步之后，紧接着有几个后续步可供选择的结构形式称为选择序列。选择序列的各个分支都有各自的转换条件，转换条件只能标在水平线之内，选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为分支的合并，如图8-6（b）所示。133．并行序列当转换的实现导致几个分支同时激活时，采用并行序列。1415顺序功能图的构成规则（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开；（3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向连线，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始步。如果没有初始步，无法表示初始状态，系统也无法返回等待其动作的停止状态。（5）功能图一般来说是由步和有向线段组成的闭环，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，系统停在初始步，在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。16三、较复杂顺序功能图的编程及举例顺序功能图中对应顺序功能图某一步或称某一状态，在程序中要表达的有三个方面的内容：1、本步序要做什么？也即本步序的工作任务。2、满足什么条件发生步序的转换？3、下个要激活的步序是哪一个？或称激活步序将转到哪个步序。17下图是剪板机的结构示意图，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,压力开关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),他们分别碰到限位开关I0.0和I0.1后,分别停止上行.都停止后,又开始下一周期的工作,剪完10块料后,停止工作并停在初始状态.1819第三节顺控继电器指令及编程应用顺序控制编程方法规范，条理清楚，且易于化解复杂控制间的交叉联系，使编程变得容易。因而许多PLC的开发商在自己的PLC产品中引入了专用的顺序控制编程元件及顺序控制指令。20顺控继电器指令顺控继电器也称为状态器，顺控继电器指令用于步进顺控程序的编制。顺序控制用3条指令描述程序的顺序控制步进状态。段开始指令（装载SCR指令）段转移指令（SCR传输指令）段结束指令（状态程序段的结束指令）21S0.0S0.1S0.2S0.3S0.4S0.5初始状态SBI0.0I0.1I0.2t37I0.3I0.2SQ1SQ2SQ3SQ2SM0.1()第一次前进()第一次后退定时器t37()第二次前进()第二次后退送料小车往复运动的顺序功能图22使用顺控指令，则可以更加规范地编程序。等待启动信号：23第一次前进：24第一次后退：25第一次后退：26计时：27第二次前进：28第二次后退：29输出：30顺序控制指令使用的注意事项1)顺序控制指令的操作数只能为S；2）SCR段能否执行取决于该状态器（S）是否被置位；3）不能把同一个S位用于不同的程序中；4）SCR段中不允许使用跳转指令和循环指令和有条件结束指令；5）在状态转移发生后，当前SCR段所有的动作元件一般均复位，除非使用置位指令；6）顺序功能图中的状态器的编号可以不按顺序编排；7）同一功能图不允许有双线圈输出。31例8-1：三台电动机MA1、MA2、MA3按启动按钮后,MA1立即启动，随后MA2、MA3按时间顺序自动启动。停止时，按停止按钮，MA3立即停止，随后MA2、MA1按时间顺序自动停止。顺序功能图的编程步骤:①分析控制要求，找出控制设备现场的实际输入和输出点，选择PLC型号并分配I/O地址②PLC端子接线③编制控制系统的顺序功能图④将顺序功能图转化成梯形图或语句表单流程结构举例1328-1应用举例(续)（1）分析控制要求，找出控制设备现场的实际输入和输出点，选择PLC型号并分配I/O地址（2）PLC端子接线---省略33编制功能图的方法:1.分析控制系统的工作原理;2.按照设备的工作顺序,找出设备的各个工作状态及相应的动作;3.找出相邻状态之间的转移条件.34（4）将功能图转化成梯形图35（4）将功能图转化成梯形图（续）36并行分支结构的功能图和梯形图功能图:梯形图:37并行分支举例1：某专用钻床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,操作人员放好工件后,按下启动启动按钮I0.1,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,回到限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置分别停止上行,两个都到位后,工件被松开,松放开到位后,加工结束,系统返回初始状态钻床的结构图38输入信号名称地址编号夹紧检测开关I0.0启动按钮I0.1大钻头下限位开关I0.2大钻头上限位开关I0.3小钻头下限位开关I0.4小钻头上限位开关I0.5放松检测开关I0.6输出信号名称地址编号工件夹紧Q0.0大钻头下降Q0.1大钻头上升Q0.2小钻头下降Q0.3小钻头上升Q0.4工件放松Q0.5顺序功能图的编程步骤:（1）分析控制要求，找出控制设备现场的实际输入和输出点，选择PLC型号并分配I/O地址（2）PLC端子接线---省略39（2）PLC端子接线图AC220VS7-200CPU224I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6启动SQ0SQ2SQ3SQ4SQ5SQ624+KM2KM1KM2KM1KM4KM3KM4KM3FR1FR2FR31LKM6KM5KM6KM5KM2FU1KM1M3～FRQL1L3L240（3）编制钻床的顺序功能图工件夹紧大钻头小钻头41某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，开始自动运行时两个钻头在最上面的位置，限位开关I0.3和I0.5为ON。操作人员放好工件后，按下起动按钮I0.0，Q0.0变为ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器I0.1为ON，Q0.1和Q0.3使两只钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关I0.2和I0.4设定的深度时，Q0.2和Q0.4使两只钻头分别上行，升到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时，分别停止上行，设定值为3的计数器C0的当前值加1。两只钻头都上升到位后，若没有钻完3个孔，C0的常闭触点闭合，Q0.5使工件旋转120°，旋转到位时限位开关I0.6为ON，旋转结束后又开始钻第2对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，C0的常开触点闭合，Q0.6使工件松开，松开到位时，限位开关I0.7为ON，系统返回到初始状态。42434445并行分支举例2：某化学反应的装置由四个容器组成，容器之间用泵连接，以此进行化学反应。每个容器都装有检测容器已满、已空的传感器，2＃容器还带有加热器和温度传感器，3＃容器带有搅拌器，当1＃容器和2＃容器中的液体抽入3＃容器时，启动搅拌器。3＃、4＃容器是1＃、2＃容器体积的两倍，可以由1＃、2＃容器的液体装满。工作原理：按动启动按钮后，1＃、2＃容器分别用泵P1、P2从碱和聚合物库中将其灌满，灌满后传感器发出信号，P1、P2关闭，然后2＃容器加热到600C时，温度传感器发出信号，关断加热器。P3、P4分别将1＃、2＃容器的液体送到3＃反应池中，同时启动搅拌器，搅拌时间为60s。一旦3#满或1#、2#空。则泵P3、P4停止并等待。当搅拌时间到，P5将混合液抽到4#容器中，直到4#满或3#空。成品用P6抽走，直到4#空。整个过程结束，再次按动启动按钮，新的循环开始。46输入信号名称地址编号手动启动按钮I0.01#容器满I0.11#容器空I0.22#容器满I0.32#容器空I0.43#容器满I0.53#容器空I0.64#容器满I0.74#容器空I1.0温度传感器信号I1.1输出信号名称地址编号泵P1接触器Q0.0泵P2接触器Q0.1泵P3接触器Q0.2泵P4接触器Q0.3泵P5接触器Q0.4泵P6接触器Q0.5加热器接触器Q0.6搅拌器接触器Q0.7顺序功能图的编程步骤:（1）分析控制要求，找出控制设备现场的实际输入和输出点，选择PLC型号并分配I/O地址（2）PLC端子接线--