7.2PLC顺序功能图

7.2顺序控制设计法与顺序功能图的绘制（一）顺序控制设计法顺序控制设计法：就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。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，这些分阶段称为步（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的。设计步骤：（1）首先将系统的工作过程划分为若干步（2）各相邻步之间的转换条件（3）画出顺序控制功能图或列出状态表（4）根据功能表或状态表，采用各种编程方法设计出系统的程序（二）顺序控制功能图的绘制顺序控制功能图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。I0.2I0.1I0.3I0.0M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0循环序列功能图功能表图的基本概念1、步：步是控制系统中一相对不变的状态，在功能表图中，步通常表示某个或某些执行元件的状态。•起始步：起始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制系统至少要有1个起始步，n为序号步的符号n10如NN为序号起始步符号•步：步是一个稳定的状态，表示过程中的一个动作。在该步的右边用1个矩形框表示，当一个步对应多个动作时，可用图表示。与步对应动作的表示方法N动作一步对应多个动作的表示方法N动作A动作B对应的动作有向线：在控制系统中动步是变化的，会向前转移的，转移的方向是按有向线规定的路线进行，习惯上是从上到下、由左至右；如不是上述方向，应在有向线上用箭头标明转移方向。转移条件：动步的转移是有条件的，转移条件在有向线上划一短横线表示，横线旁边注明转移条件。若同一级步都是动步，且该步后的转移条件满足，则实现转移，即后一静步变为动步，原来的动步变为静步。2、有向线和转移I0.2I0.1I0.3I0.0M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0循环序列功能图画控制系统功能表图必须遵循以下规则：步与步不能直接相连，必须用转移分开。转移与转移不能相连，必须用步分开。步与步之间的连接采用有向线，从上→下或由左→右画时，可以省略箭头。当有向线从下→上或由右→左时，必须画箭头，以明示方向。至少有1个起始步。功能表图的构成规则I0.2I0.1I0.3I0.0M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0循环序列功能图功能表图的基本形式1.单一序列：单一序列由一系列前后相继激活的步组成，每步的后面紧接一个转移，每个转移后面只有一个步0SM0.11I0.12I0.2T37选择序列的开始称为分支，见图(b)，转移符号只能标在水平连线之下。如果步5是活动的，并且转移条件e＝1，则发生由步5→步6的进展。选择序列的结束称为合并，见图(c)。59611(b)efg781213(c)mnp2.选择序列*：3468d(a)并发序列的分支并发序列的开始称为分支。当转移的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并发序列。当步3是活动的，并且转移条件d＝1时，步4、步6、步8这三步变为活动步。同时步3变为静步。为了强调转移的同步实现。水平连线用双线表示。步4、步6、步8被同时激活后，每个序列中活动步的进展是独立的。在表示同步的水平双线之上。只允许有一个转移符号。3.并发序列*并发序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转移符号。当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且转移条件e=1时，才会发生步2、步5、步7到步9的进展，即步2、步5、步7同时变为静步，而步9变为活动步。2579(b)e并发序列的合并（三）顺序功能图中转换实现的基本规则1、顺序功能图中转换的实现1）该转换的前级步必须是“活动步”；2）相应的转换条件得到满足。2、转换实现应完成的操作1）使所有由有向连线与相应转换条件相连的后续步都变为活动步；2）使所有由有向连线与相应转换条件相连的前级步都变为不活动步。3、绘制顺序功能图时的注意事项1）步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条件将它们隔开；2）转换条件与转换条件之间也不能直接相连，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，这一步可能没有输出，只是做好预备状态；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，应从最后一步退回初始步，系统停止在初始状态；I0.2I0.1I0.3I0.0M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0循环序列功能图5）在顺序功能图中，必须用初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步系统将无法工作。SM0.1：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。（四）顺序功能图设计法与经验设计法的比较1.设计方法方面：经验设计法实质上是试图用输入信号I直接控制输出信号Q，如果无法直接控制，或者为了实现记忆、连锁、互锁等，只好被动的增加一些辅助原件和辅助触点。顺序功能图法是用输入信号I控制代表步的编程元件，再用编程元件控制输出信号Q，而步是根据输出量的状态划分的，代表步的编程元件和输出量之间具有很简单的逻辑关系，输出电路的设计极为简单。2.特点：经验设计法：由于不同系统的输出量和输入量之间的关系不同，以及对连锁、互锁的要求不同，因此经验设计法不可能找到一种简单通用的设计方法。顺序功能图法：具有简单、规范和通用的特点。（五）顺序控制梯形图的设计方法1.直接根据功能表图的原理研制PLC，即将功能表图作为一种编程语言直接使用，目前已有此类产品，多数应用在大、中型PLC上，其编程主要通过CRT终端，直接使用功能表图输入控制要求。方法:使用起保停电路使用顺序控制继电器2.用功能表图说明PLC所要完成的控制功能，然后再据此找出逻辑关系并画出梯形图。这种应用法较多，本节主要讨论这种方法。以转换为中心根据顺序功能图设计梯形图时,可以用辅助继电器M来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.使用起保停电路的设计方法一.单序列的编程方法单序列：动作一个接一个完成，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接着一个步。Q0.0T37Q0.0Q0.1Q0.0T38T38I0.0I0.1T37M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0(b)顺序功能图（a）波形图主轴电机油泵电机Q0.1Q0.0I0.1I0.05s5s(c)梯形图SM0.1M0.3T38M0.1M0.0M0.0M0.1M0.0I0.0M0.2M0.150T37M0.2M0.1T37M0.3M0.2Q0.1INTONPTM0.3M0.3M0.3T38M0.1M0.2Q0.0M0.2I0.1M0.0INTONPT50Q0.0T37Q0.0Q0.1Q0.0T38T38I0.0I0.1T37M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0(b)顺序功能图1.0MM0.0)SM0.1T38Μ0.3(Μ0.02.0MM0.1)0.0Μ0.0(Μ0.13.0MM0.2)37Μ0.1(Μ0.20.0MM0.3)1.0Μ0.2(Μ0.3总结：根据Q0.0和Q0.1接通/断开状态的变化，显然工作期间可以分为3步，分别用M0.1、M0.2、M0.3来代表这3步，用M0.0来代表等待起动的初始步。起动按钮I0.0及停止按钮I0.1的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。设计梯形图的输出电路部分方法：当某一输出量仅在某一步中为接通状态，可以将它的线圈与对应步的辅助继电器的线圈并联。当某一输出在几步中都为接通状态，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。PLC外部电气接线图及I/O地址分配西门子S7-200PLC+24V1MI0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SB11M1L+24VQ0.0Q0.1Q0.2KM1特例1：Q0.1延时接通/断开电路分析一、简单设计延时接通延时断开用经验法设计的梯形图程序M0.0M0.3T38M0.1M0.0SM0.1M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1M0.2M0.1T37M0.3M0.2+90T37INTONPT用功能图法—起保停设计的梯形图程序T38Q0.1T37I0.0I0.0T37M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0Q0.1T38用功能图法—起保停设计的梯形图程序（续）M0.3M0.2I0.0M0.0M0.3+70T38INTONPTM0.2M0.3Q0.1T38Q0.1T37I0.0I0.0T37M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0Q0.1T38PLC外部电气接线图及I/O地址分配西门子S7-200PLC特例2：闪烁电路分析+24V1MI0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SB11M1L+24VQ0.0Q0.1Q0.2灯特例2：闪烁电路分析亮3S灭2S用经验法设计的梯形图程序特例2：闪烁电路分析T38Q0.0T37I0.0T37M0.1M0.2SM0.1M0.0T38M0.0M0.2T38M0.1M0.0SM0.1M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1M0.2M0.1T37M0.0M0.2+20T37INTONPT+30T38INTONPTM0.2Q0.0用功能图法—起保停设计的梯形图程序•要求：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，电机KM△接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。•I/O分配：输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.2Q0.3KM1KM△KMY特例3：电机Y-△降压起动电路分析*时序图KM△Q0.2KM1Q0.0SB2I0.1SB1I0.02s输入信号信号元件及作用I0.0I0.1SB1：正转SB2：停止输出信号控制对象及作用Q0.0Q0.2Q0.3KM1KM△KMYKMYQ0.3I0.1Q0.0T37I0.0T37M0.1M0.2SM0.1M0.0Q0.2Q0.0Q0.3功能图I0.1Q0.0T37I0.0T37M0.1M0.2SM0.1M0.0Q0.2Q0.0Q0.3用功能图法—起保停设计的梯形图程序（）M0.2（）M0.2M0.1T37M0.0M0.1Q0.0M0.2（）Q0.2（）M0.0M0.2I0.1M0.1M0.0SM0.1M0.1M0.0I0.0M0.2M0.1+20T37INTONPT（）（）Q0.3例1PLC顺序控制简单设计：滑台由电动机正反转控制左右运动；正转接触器为KM1，反转接触器为KM2，A、B、C处各有行程开关SA、SB、SC。顺序控制要求如下：•1.按启动按钮SB0，滑台由A点开始右行到C点；•2.在C点碰行程开关SC后，滑台左行到B点停留30秒；•3.30秒后滑台右行到C点；•4.在C点碰行程开关SC后，滑台左行到A点；碰行程开关SA后停止。滑台BAC二、电机正反转电路设计根据以上要求，做：(1)设计绘出电机控制主回路；(2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；(3)画出功能流图梯形图。解：1.电机控制主回路2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配西门子S7-200PLC+24V1MI0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0SB01M1L+24VQ0.0Q0.1Q0.2KM1KM2SQ3SQ1SQ23．绘制功能图和梯形图Q0.1Q0.0I0.0I0.4I0.5M0.1M0.2M0.3SM0.1M0.0T37T37M0.4Q0.0I0.5M0.5Q0.1I0.31.按启动按钮SB0（I0.0)，滑台由A点开始右行到C点2.在C点碰行程开关SQ3(I0.5)滑台左行到B点4.30秒后(T37)滑台右行到C点SQ3(I0.5)；5.在C点碰行程