顺序控制梯形图的设计方法

第5章顺序控制梯形图的设计方法本章要点使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法系统有自动和手动两种工作方式。SM0.0的常开触点一直闭合，每次扫描都会执行公用程序。I2.0是自动/手动切换开关，当它为1状态时调用手动程序，为0状态时调用自动程序。为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的编程元件的地址作为步的代号，并用编程元件的地址来标注转换条件和各步的动作或命令。系统进入初始状态后，应将与顺序功能图的初始步相应的编程元件置为1，为转换的实现做好准备，并将其余各步对应的编程元件置为0状态，这是因为在没有并行序列或并行序列为处于活动步时，只能有一个活动步。5.1使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法根据顺序功能图设计梯形图时，可以用存储器位M来代表步。某一步为活动步时，对应的存储器位为1状态，某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。5.1.1单序列的编程方法起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的PLC。设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。根据转换实现的基本规则，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。5.1.1单序列的编程方法起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的PLC。设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。根据转换实现的基本规则，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。在起保停电路电路中，则应将代表前级步的常开触点和代表转换条件的常开触点串联，作用控制后续步的起动电路。将后续步为1状态作为使前级步变为0的条件，即将后续步的常闭触点与前级步的线圈串联。在起保停电路中，必须使用有记忆功能的电路来控制代表步的存储器位。设计顺序控制梯形图的输出电路部分的方法由于步是根据输出变量的状态变化来划分的，它们之间的关系极为简单，可以分为两种情况来处理：（1）某一输出量仅在某一步中为1，可将它的线圈与对应步的存储器位的线圈并联。（2）如果某一输出在几步中都为1，应将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。5.1.2选择序列与并行序列的编程方法1、选择序列的分支的编程方法如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步去，则应将这N个后续步对应的存储器位的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。2、选择序列的合并的编程方法一般来说，对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换，即有N条分支进入该步，则控制代表该步的存储器位的起保停电路的启动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的存储器位的常开触点与相应的转换条件对应的触点或电路串联而成。3、仅有两步的闭环的处理如果在顺序功能图中仅由两步组成的小闭环，用起保停电路设计的梯形图不能正常工作。4、并行序列的分支的编程方法如上图所示的步M0.2之后有一个并行序列的分支，当步M0.2是活动步并且转换条件I0.3满足时，步M0.3与步M0.5应同时变为活动步，这是用M0.2和I0.3的常开触点组成的串联电路分别作为M0.3和M0.5的起动电路来实现的；与此同时，步M0.2应变为不活动步。步M0.3和步M0.5是同时变为活动步的，只需将M0.3或M0.5的常闭触点与M0.2的线圈串联就行了。5、并行序列的合并的编程方法步M0.0之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步都是活动步和转换条件满足。由此可知，应将M0.4、M0.6和I0.6的常开触点串联，作为控制M0.0的起保停电路的起动电路。任何复杂的顺序功能图都是由单序列、选择序列和并行序列组成的，掌握了单序列的编程方法和选择序列、并行序列的分支、合并的编程方法，就不难迅速设计出任意复杂的顺序功能图描述的数字量控制系统的梯形图。5.1.3应用举例1、选择序列应用举例液体混合装置如图5-6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A、阀B和阀C为电磁阀，线圈通电时关闭。在初始状态时容器是空的，各阀门均为关闭，各传感器均为0状态。按下起动按钮后，打开阀A，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器。液面升到上限位开关时，关闭阀B，电动机M开始运行，搅拌液体，60s后停止搅拌，打开阀C，放出混合液，当液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀C，打开阀A，又开始下一周期的操作。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。2、并行序列应用举例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。两个都到位之后，工件被松开，松开到位后，加工结束，系统返回初始状态。5.2以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法5.1单序列的编程方法在顺序功能图中，如果某一转换所有的前级步都是活动步并且满足相应的转换条件，则转换实现。即所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。在以转换为中心的编程方法中，将该转换所有前级步对应的存储器位的常开触点与转换对应的触点或电路串联，该串联电路即为起保停电路中的起动电路，用它作为使所有后续步对应的存储器位置位（使用S指令），和使所有前级步对应的存储器位复位（使用R指令）的条件。使用这种编程方法时，不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联，这是因为控制置位复位的串联电路接通的时间只有一个扫描周期，转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路断开，而输出位（Q）的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通。所以应根据顺序功能图，用代表步的存储器位的常开触点或它们的并联电路来驱动输出位的线圈。5.2.2选择序列的编程方法如果某一转换与并行序列的分支、合并无关，它的前级步和后续步都只有一个，需要复位、置位的存储器位也只有一个，因此对选择序列的分支与合并的编程方法实际上与对单序列的编程方法完全相同。图5-9选择序列与并行序列与并行序列的分支、合并无关的转换对应的梯形图是非常标准的，每一个控制置位、复位的电路块都是由前级步对应的一个存储器位的常开触点和转换条件对应的触点组成的串联电路、一条置位指令和一条复位指令组成。5.2.3并行序列的编程方法并行序列的分支：将前级步的常开触点与转换条件串联作为并行序列分支所有后续步置位的条件，前级步复位的条件。并行序列的合并：将所有前级步的常开触点与转换条件串联作为后续步置位的条件，所有前级步复位的条件。图5-9选择序列与并行序列图5-10转换的同步实现5.2.4应用举例如图某剪板机的示意图，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），它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块板料后停止工作并停在初始状态。信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭；南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮,东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持25秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始输入SD输出RYG输出RYGI0.0南北Q0.2Q0.1Q0.0东西Q0.5Q0.4Q0.35.3使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法5.3.1顺序控制继电器指令S7-200中的顺序控制继电器（SCR）专门用于编制顺序控制程序。顺序控制程序被划分为LSCR与SCRE指令之间的若干个SCR段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。1、装载指令装载顺序控制继电器（LoadSequenceControlRelay）指令“LSCRS-bit用来表示一个SCR段的开始。S-bit为顺序控制继电器S的地址顺序控制继电器为1状态时，执行对应的SCR段中的程序，反之不执行。2、结束指令顺序控制继电器结束（SequenceControlRelayEnd）指令SCRE用来表示SCR段的结束。3、转换指令顺序控制继电器转换（SequenceControlRelayTransition）指令“SCRTS-bit”用来表示SCR段之间的转换，即步的活动状态的转换。当SCRT线圈“得电”时，SCRT指令中指定的顺序功能图中的后续步对应的顺序控制继电器变为1状态，同时当前活动步对应的顺序控制继电器被系统程序复位为0状态，当前步变为不活动步。LSCR指令中指定的顺序控制继电器被放入SCR堆栈和逻辑堆栈的栈顶，SCR堆栈中S位的状态决定对应的SCR段是否执行。由于逻辑堆栈的栈顶装入了S位的值，所以将SCR指令直接连接到左侧母线上。使用SCR指令时需要注意以下几点：不能在不同的程序中使用相同的S位不能在SCR段之间使用JMP及LBL指令不能在SCR段中使用FOR、NEXT、END指令不能在不同步的SCR区内分别设置同一个线圈5.3.2单序列的编程方法在设计梯形图时，用LSCR和SCRE指令表示SCR段的开始和结束。在SCR段中用SM0.0的常开触点来驱动在该步中应为1状态的输出点（Q）的线圈，并用转换条件对应的触点或电路来驱动转换到后续步的SCRT指令。如果某一输出点不止在一步中有输出的话，必须在各SCR程序段之外，用相应的步所对应的常开触点所组成的并联电路来控制该线圈。5.3.3选择序列与并行序列的编程方法1、选择序列的编程方法在选择序列的分支处，如果当前步为活动步，该步之后出现选择分支，则转换条件满足的分支的后续步变为活动步。在选择序列的合并处，分别使用各分支的转换条件驱动转换指令，实现选择序列的合并。2、并行序列的编程方法在并行序列的分支处，当前步为活动步并且转换条件满足时，则所有的后续步都变为活动步，当前步变为不活动步。用转换条件同时驱动转换指令来实现，同时当前步自动复位。并行序列的合并处，用前级步所对应的常开触点和转换条件串联作为后续步置位和前级步复位的条件。5.4具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法5.4.1系统的硬件结构与工作方式1.硬件结构为了满足生产的需要，很多设备要求设置多种工作方式，例如手动和自动（包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态）工作方式。手动程序比较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。图5-16机械手示意图图5-17操作面板图5-18外部接线图2、工作方式系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式。手动工作方式，用I0.5-I1.2对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左行、右行和夹紧、松开。机械手在最上面和最左边，且夹紧装置松开时，称为系统处于原点状态（或称初始状态）。在进入单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果不满足这一条件，可以选择回原点工作方式，然后按启动按钮，使系统自动返回原点状态。在原点