第七章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(2)

1、 PLC原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用第七章第七章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第七章第七章 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)7.1 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)7.2 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與選型7.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例7.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言1梯形圖梯形圖(Ladder Diagram)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。這種程序設(shè)

2、計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系，梯級(jí)中描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是：(1) 與電氣原理圖相對(duì)應(yīng)，直觀、形象和實(shí)用；(2) 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，電氣技術(shù)人員易于掌握和學(xué)習(xí)；(3) 梯形圖中的能流(Power Flow)不是實(shí)際意義的物理電流，而是概念電流；內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，每個(gè)繼電器和輸入接點(diǎn)都是存儲(chǔ)器中的一位，因此梯形圖中的繼電器接點(diǎn)在編制用戶程序時(shí)能無限使用，可常開又可常閉；(4) 梯形圖中的輸入接點(diǎn)和輸出線圈不是物理接點(diǎn)和線圈。用戶程序的邏輯解算結(jié)果可馬上為后面的程序所

3、利用。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言 2助記符助記符(Boolean Mnemonic)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言助記符程序設(shè)計(jì)語言是用助記符來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言，與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似。所謂助記符語言編程就是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符代表PLC的某種操作功能。助記符語言也可稱為命令語句表達(dá)式語言，它的一般格式為： 操作碼操作數(shù)或 操作碼標(biāo)識(shí)符參數(shù) 其中，操作碼用來指定CPU要執(zhí)行的功能；操作數(shù)內(nèi)包含執(zhí)行該操作所必需的信息。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言助記符程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)：(1) 采用助

4、記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握的特點(diǎn)；(2) 在編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于鍵入，可在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合下進(jìn)行編程設(shè)計(jì)； (3) 與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，電氣技術(shù)人員對(duì)程序易于理解和檢查； (4) 在編程支路的元素?cái)?shù)量不受限額。這種方法也存在對(duì)較復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)較難描述清楚的缺點(diǎn)。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言3功能表圖功能表圖(Sequential Function Chart)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言功能表圖主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作(或命令)組成。最基本的思想是：將控制系統(tǒng)的一個(gè)工作周期分為若干個(gè)順序相連的階段，這些

5、階段稱為步；實(shí)際上步就是工位的某一個(gè)狀態(tài)，它由PLC的內(nèi)部元件來代表。步是以輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，一般用矩形框表示，框中的數(shù)字是該狀態(tài)的編號(hào)，原始狀態(tài)(0狀態(tài))用雙線框表示。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言3功能表圖功能表圖(Sequential Function Chart)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言兩個(gè)相鄰狀態(tài)之間的有向線段代表轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)移條件，用與轉(zhuǎn)移線段垂直的短線表示。短線旁的文字、圖形符號(hào)或邏輯表達(dá)式標(biāo)明轉(zhuǎn)移條件的內(nèi)容。轉(zhuǎn)移條件可能來自外部輸入信號(hào)或PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)。用轉(zhuǎn)移條件控制代表各步的編程元件，使它們的

6、狀態(tài)按一定的順序變化，然后去控制各輸出繼電器。動(dòng)作或命令就是狀態(tài)框旁與之對(duì)應(yīng)的各步內(nèi)容的文字描述，可用矩形框?qū)⑺鼈儑饋?，以短線連接到狀態(tài)框。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言功能表圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是： (1) 以功能為主線，條理清楚，便于對(duì)程序操作的理解和溝通； (2) 對(duì)大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)時(shí)間和調(diào)試時(shí)間； (3) 兩個(gè)步(或轉(zhuǎn)移)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)移(或步)將它們隔離； (4) 初始步必不可少，一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待啟動(dòng)的初始狀態(tài)； (5) 僅當(dāng)某一步所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步，

7、只有在活動(dòng)步的命令和操作被執(zhí)行后，系統(tǒng)才對(duì)活動(dòng)步后的轉(zhuǎn)移進(jìn)行掃描，因此，整個(gè)程序的掃描時(shí)間較用其他語言編制的程序的掃描時(shí)間要大大縮短。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言4功能模塊圖功能模塊圖(Function Block)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言功能模塊圖程序設(shè)計(jì)語言的特點(diǎn)是： (1) 以功能模塊為單位，功能模塊用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性；(2) 適用于控制規(guī)模較大、控制關(guān)系較復(fù)雜的系統(tǒng)，它將控制功能的關(guān)系較清楚地表達(dá)出來，因此編程和組態(tài)時(shí)間可以縮短，調(diào)試時(shí)間也能大大減少；(3) 由于每種功能模塊需要

8、占用一定的內(nèi)存，功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此這種設(shè)計(jì)語言在大中型可編程序控制器和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言是用結(jié)構(gòu)化的描述語句來描述的一種程序設(shè)計(jì)語言，它是一種類似于高級(jí)語言的程序設(shè)計(jì)語言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言來描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)也常使用這種語言。結(jié)構(gòu)化語句描述程序設(shè)計(jì)語言采用計(jì)算機(jī)的描述語句來描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成用戶所需的功能和操作。大多數(shù)PLC制造廠商采用的語句描述程序設(shè)計(jì)語言

9、與BASIC語言、C語言等高級(jí)語言相類似。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言5結(jié)構(gòu)化語句描述結(jié)構(gòu)化語句描述(Structured Text)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言具有下列特點(diǎn)：(1) 采用高級(jí)語言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算；(2) 常被用于其他語言(如功能模塊圖等)較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的方案實(shí)施，例如自適應(yīng)控制功能的實(shí)現(xiàn)。該方法也存在對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員無法完成，直觀性和易操作性較差等缺點(diǎn)。7.3.1 可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言可編程序控制器應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言5結(jié)構(gòu)化語句描述結(jié)構(gòu)化語句描述(Structur

10、ed Text)程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)語言7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 利用各種典型控制環(huán)節(jié)和基本單元控制電路，依靠經(jīng)驗(yàn)直接用PLC設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)，來滿足生產(chǎn)機(jī)械和工藝過程的控制要求的設(shè)計(jì)方法稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。使用該法設(shè)計(jì)用戶程序時(shí)可以大致按下面幾步來進(jìn)行：分析控制要求、選擇控制原則；設(shè)計(jì)主令元件和檢測(cè)元件，確定輸入/輸出信號(hào)；設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序；檢查、修改和完善程序。1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 在設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序時(shí)，一般又可分為以下幾個(gè)步驟：按所給的要求將生產(chǎn)機(jī)械的

11、運(yùn)動(dòng)分成各自獨(dú)立的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，分別設(shè)計(jì)這些簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的基本控制程序；根據(jù)制約關(guān)系，選擇連鎖觸點(diǎn)，設(shè)計(jì)連鎖程序；根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)選擇控制原則，設(shè)計(jì)主令元件、監(jiān)測(cè)元件及繼電器等；設(shè)置必要的保護(hù)措施。1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 【例1】 如圖所示，有一送料車自動(dòng)循環(huán)送料。小車處于起始位置時(shí)，CK0閉合；系統(tǒng)啟動(dòng)后，小車在起始位置裝料，20秒后向右運(yùn)動(dòng)，到CK1位置時(shí)，CK1閉合；小車下料后再返回起始位置，再用20秒的時(shí)間裝料，其后向右運(yùn)動(dòng)到CK2位置，此時(shí)CK2閉合；小車下料后返回起始位置。以后重復(fù)上述過程，直至有復(fù)位信號(hào)輸入。 7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 1經(jīng)

12、驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法小車CK0CK1CK2送料小車工作示意圖 小車CK0CK1CK27.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法小車的工作循環(huán)過程如下： 啟動(dòng)裝料第一次向右運(yùn)動(dòng)（CK1）第一次返回第二次裝料第二次向右運(yùn)動(dòng)（CK2）第二次返回根據(jù)小車的工作循環(huán)過程可以畫出CK0、CK1、CK2及定時(shí)器的時(shí)間關(guān)系圖。因?yàn)樾≤囋诘谝淮蔚竭_(dá)CK1時(shí)要改變運(yùn)動(dòng)方向，而第二次和第三次到達(dá)CK1時(shí)不改變運(yùn)動(dòng)方向，所以可以利用計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)功能來決定到達(dá)CK1時(shí)是否要改變小車的運(yùn)動(dòng)方向。定時(shí)器用來記錄裝料時(shí)間。由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法可知小車控制屬于一種雙向控制，非常適

13、合采用PLC控制。其PLC控制的I/O分配如表7.3.1所示。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法小車CK0CK1CK2表7.3.1 送料小車控制系統(tǒng)I/O分配表輸入輸出啟動(dòng)按鈕復(fù)位按鈕CK0CK1CK20000900010000000000100002小車右行小車左行0100001002定時(shí)器計(jì)數(shù)器TIM000，20 sCNT001 7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法圖7.3.2 送料小車控制梯形圖7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程

14、序設(shè)計(jì)方法 1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法輸入輸出啟動(dòng)按鈕復(fù)位按鈕CK0CK1CK20000900010000000000100002小車右行小車左行0100001002定時(shí)器計(jì)數(shù)器TIM000，20 sCNT001 中間輔助繼電器20000作為系統(tǒng)工作允許繼電器，啟動(dòng)信號(hào)00009使20000置“ON”，復(fù)位信號(hào)00010使之置“OFF”。只有當(dāng)20000為“ON”時(shí)，小車才能循環(huán)工作，當(dāng)20000為“OFF”時(shí)，小車回到起始位置后停止工作。 小車位于CK0時(shí)，開始定時(shí)裝料，20秒后定時(shí)器接通，小車右行即01000得電。當(dāng)小車離開CK0時(shí)，定時(shí)器TIM000復(fù)位，但01000的自鎖功能使之仍得電，小

15、車仍右行。 小車行至CK1時(shí)，計(jì)數(shù)器減一，由于CK1的常閉觸點(diǎn)斷開，使01000失電，小車停止右行。 小車停止右行使中間繼電器20001失電產(chǎn)生一個(gè)脈沖，使01002得電即小車左行。01002的自鎖功能使得小車左行直至達(dá)到CK0位置。 定時(shí)器重新定時(shí)，小車第二次裝料，之后小車右行，均與第一次相同。但是當(dāng)小車行至CK1時(shí)，計(jì)數(shù)器減一至零，使CNT001的常開觸點(diǎn)接通，所以此時(shí)小車?yán)^續(xù)右行直至達(dá)到CK2位置，CK2的常閉觸點(diǎn)斷開，01000失電，小車停止右行，再次改變?yōu)樽笮小?左行過程中經(jīng)過CK1位置時(shí)使計(jì)數(shù)器復(fù)位，為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備。小車左行至CK0位置停止，等待下一次循環(huán)。0000900010

16、20000000002000020000TIM000000010000101002CNT001CPRCNT00100001TIM00001000010000002CNT00101000DIFD 2000120001000000100201002#0200#0002CNT001邏輯設(shè)計(jì)方法的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)方法既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性和明確可行的設(shè)計(jì)步驟，又具有簡(jiǎn)便、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言常采用這類設(shè)計(jì)方法。從某種意義上說，PLC是“與”、“或”、“非”三種邏輯線路的組合體，而梯形圖程序的基本形式也是“與”、“或”、“非”的邏輯組合。當(dāng)

17、一個(gè)邏輯函數(shù)用邏輯變量的基本運(yùn)算式表示出來后，實(shí)現(xiàn)該邏輯函數(shù)功能的線路也隨之確定，并進(jìn)一步由梯形圖直接寫出對(duì)應(yīng)的指令語句程序。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)一般可分為下面幾步： 首先明確控制任務(wù)和控制要求，通過分析工藝過程繪制工作循環(huán)和檢測(cè)元件分布圖，取得電氣執(zhí)行元件功能表。 詳細(xì)地繪制電控系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表(通常由輸出信號(hào)狀態(tài)表、輸入信號(hào)狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令表和中間記憶裝置狀態(tài)表四部分組成)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換表可全面、完整地展示電控系統(tǒng)各部分、各時(shí)刻的狀態(tài)和狀態(tài)之間的聯(lián)系及轉(zhuǎn)換，它是進(jìn)行電控系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)的有效工具。7.3.

18、2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法 進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)，列出中間記憶元件的邏輯函數(shù)表達(dá)式和執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)表達(dá)式，這兩個(gè)函數(shù)表達(dá)式，既是生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程內(nèi)部邏輯關(guān)系和變化規(guī)律的表達(dá)形式，又是構(gòu)成電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體程序。如果設(shè)計(jì)者需要使用梯形圖程序作為一種過渡，或者選用的PLC編程器也具有圖形輸入的功能，則也可以首先由邏輯函數(shù)式轉(zhuǎn)換為梯形圖程序； 完善和補(bǔ)充程序，包括手動(dòng)調(diào)整工作方式的設(shè)計(jì)、手動(dòng)工作方式的選擇、自動(dòng)工作循環(huán)、保護(hù)措施等。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法狀

19、態(tài)流程圖又叫SFC或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是完整的描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性的一種圖形，是分析和設(shè)計(jì)電控程序的重要工具。所謂“狀態(tài)”是指特定的功能，因此狀態(tài)的轉(zhuǎn)移實(shí)際上就是控制系統(tǒng)的功能的轉(zhuǎn)移。狀態(tài)流程圖能清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。SFC適合于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言，利用狀態(tài)流程圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)就是順序控制設(shè)計(jì)法，它具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)，不僅使梯形圖設(shè)計(jì)變得容易，大大節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間，而且初學(xué)者容易掌握，有一定的方法和步驟可遵循。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法1) 狀態(tài)流

20、程圖的組成圖7.3.3 流程圖 12啟動(dòng)7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖從結(jié)構(gòu)上來分，可分為以下幾種： 單序列結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的功能表圖沒有分支，每個(gè)步后只有一個(gè)步，步與步之間只有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件。 選擇性序列結(jié)構(gòu)。 并發(fā)性序列結(jié)構(gòu)。 循環(huán)性結(jié)構(gòu)。 復(fù)合性結(jié)構(gòu)。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法2) 狀態(tài)流程圖的類型圖7.3.4 選擇性序列結(jié)構(gòu)的狀態(tài)流程圖13524abcfdeg7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編

21、程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法圖7.3.5 并發(fā)性序列結(jié)構(gòu)的狀態(tài)流程圖13824dbce657a7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖編程的步驟分為以下幾步： 把整個(gè)系統(tǒng)的工作過程劃分為若干個(gè)清晰的階段，每個(gè)階段(稱為步)完成一定任務(wù)的操作； 確定各步之間的轉(zhuǎn)換條件，它是系統(tǒng)由前一步轉(zhuǎn)入下一步的基礎(chǔ)，經(jīng)常以PLC輸入點(diǎn)或其他元件定義狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實(shí)際內(nèi)容不止一個(gè)時(shí)，每個(gè)具體內(nèi)容定義一個(gè)PLC元件編號(hào)，并以邏輯組合的形式表現(xiàn)為有效轉(zhuǎn)換條件； 根據(jù)前兩步畫出系統(tǒng)

22、的狀態(tài)流程圖。有了狀態(tài)流程圖，利用不同的指令就能設(shè)計(jì)出相應(yīng)的梯形圖，支持順序控制指令的執(zhí)行； 寫出程序清單，完成PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法 【例2】 某臺(tái)自動(dòng)清洗機(jī)，該機(jī)的動(dòng)作如下： 按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，打開噴淋閥門，同時(shí)清洗機(jī)開始移動(dòng)；當(dāng)檢測(cè)到物體到達(dá)清洗機(jī)時(shí)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)刷子開始清洗汽車；當(dāng)檢測(cè)到物體離開清洗機(jī)時(shí)，停止清洗機(jī)移動(dòng)，停止刷子旋轉(zhuǎn)并關(guān)閉閥門；當(dāng)按下停止開關(guān)時(shí)，任何時(shí)候都可以停止所有的動(dòng)作。7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3

23、狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法表表7.3.2 自動(dòng)清洗機(jī)的自動(dòng)清洗機(jī)的I/O分配表分配表輸入輸出I/O位名 稱01000第0步00000啟動(dòng)按鈕01001第1步00001檢測(cè)開關(guān)01002第2步00003停止按鈕01003第3步 01004清洗機(jī) 01005噴淋閥門 01006刷子7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法圖7.3.6 自動(dòng)清洗機(jī)的SFC圖1023打開水閥門移動(dòng)清洗機(jī)打開水閥門移動(dòng)清洗機(jī)啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)刷子啟動(dòng)檢測(cè)開關(guān)動(dòng)作檢測(cè)開關(guān)有動(dòng)作第2步失電7.3.2 可編程序控制器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)方法可編程序控制器的應(yīng)

24、用程序設(shè)計(jì)方法 3狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)方法圖7.3.7 自動(dòng)清洗機(jī)的梯形圖010030100201000010010000001000010010000301002010010000101001010020100300003010020000101002010030000101004010020100201006010057.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例7.4.1 植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)根據(jù)不同植物生長(zhǎng)的特點(diǎn)和要求，對(duì)灌溉系統(tǒng)提出以下控制功能要求：A區(qū)有兩小塊采用噴霧，每噴2分鐘，停5分鐘，工作時(shí)間要求每天7點(diǎn)開始，17點(diǎn)停止；B區(qū)采用旋轉(zhuǎn)式噴頭進(jìn)行噴灌

25、，分為兩組噴灌工作，每組每工作5分鐘，停20分鐘，每天9點(diǎn)開始，14點(diǎn)停止；C區(qū)也分為兩組，交替工作，每隔2天灌溉一天。考慮到系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，要求系統(tǒng)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能。系統(tǒng)在自動(dòng)(或手動(dòng))工作方式時(shí)，能自動(dòng)(或手動(dòng))控制供水水泵的運(yùn)行與停止和各電磁閥的開關(guān)；如果遇到陰雨天會(huì)自動(dòng)停止對(duì)沙床苗圃和盆栽花卉的灌溉。溫室滴灌不僅要受時(shí)間控制，而且要求具有溫度、濕度測(cè)控功能，即溫度、濕度達(dá)到某一控制點(diǎn)就報(bào)警并改變程序的運(yùn)行方式。根據(jù)上述控制對(duì)象的工作過程，在A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)分別設(shè)4個(gè)、2個(gè)、2個(gè)電磁閥，分別控制不同作物的灌溉，用1個(gè)繼電器控制供水的水泵。為了避免意外事故或故障的發(fā)生，系統(tǒng)設(shè)

26、有聲光報(bào)警系統(tǒng)。本系統(tǒng)只有數(shù)字開關(guān)量的輸入而無模擬量的輸入，憑可編程控制器本身的抗干擾能力已能滿足要求。該植物灌溉控制屬于一個(gè)典型的PLC控制系統(tǒng)。為了系統(tǒng)能正常運(yùn)行，特設(shè)計(jì)報(bào)警燈和報(bào)警器試驗(yàn)按鈕，系統(tǒng)每次運(yùn)行前可進(jìn)行檢查。系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程如下：7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1) I/O點(diǎn)數(shù)的估算系統(tǒng)輸入信號(hào)：自動(dòng)/手動(dòng)選擇開關(guān)，需要1個(gè)輸入端；報(bào)警器和報(bào)警燈試驗(yàn)有一個(gè)按鈕，占有一個(gè)輸入端；自動(dòng)工作方式時(shí)，總開、總停按鈕需要2個(gè)輸入端；故障報(bào)警消音按鈕，需要1個(gè)輸入端；1個(gè)雨量傳感器，需要1個(gè)輸入端；4只濕度傳感器，需要4個(gè)輸入端；4只溫度

27、傳感器，需要4個(gè)輸入端。以上共需14個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)，考慮到以后可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整與擴(kuò)充，所以留出15%的備用點(diǎn)，即1415%=2.1，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共需用17個(gè)輸入點(diǎn)。7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)輸出信號(hào)： A、B、C三個(gè)灌溉區(qū)共有8個(gè)電磁閥，需用8個(gè)輸出端；一臺(tái)水泵，需用1個(gè)控制輸出端；系統(tǒng)自動(dòng)和手動(dòng)指示、水泵運(yùn)行指示，需要三個(gè)輸出端； 溫度、濕度報(bào)警和報(bào)警器分別占用一個(gè)輸出端。以上共需要15個(gè)輸出點(diǎn)，考慮到以后可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整與擴(kuò)充，所以留出15%的備用點(diǎn)，即1515%=2.3，取3個(gè)點(diǎn)，這樣共需用18個(gè)輸出點(diǎn)。7.4 控制系統(tǒng)

28、設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)2) 用戶應(yīng)用程序占用內(nèi)存大小的估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此應(yīng)用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算：開關(guān)量輸入：1510=150字節(jié)；開關(guān)量輸出：18 8=144字節(jié)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：(103+23)2=72字節(jié)。共計(jì)366字節(jié)，再加上程序存儲(chǔ)空間和備用存儲(chǔ)空間，初步估計(jì)共需1 K字節(jié)。7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)3) PLC型號(hào)的選擇因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且

29、對(duì)控制速度要求也不高，所以可選用完全能滿足該控制要求的、由日本OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A系列40點(diǎn)編程控制器。7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)4) 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配表7.4.1 CPM2A I/O分配表輸入00002總開00003總停00004陰雨傳感器輸入觸點(diǎn)00005、00006、00007、00008均為溫度傳感器輸入觸點(diǎn)00100、00101、00102、00103均為濕度傳感器輸入觸點(diǎn)00010燈報(bào)警器試驗(yàn)開關(guān)00011泵試驗(yàn)開關(guān) 00104消音按鈕輸出01000、01001、01002、01003、01004、01005、01

30、006、01007分別為1號(hào)電動(dòng)閥到8號(hào)電動(dòng)閥輸出01101自動(dòng)指示燈 01102手動(dòng)指示燈01103溫度報(bào)警燈 01104濕度報(bào)警燈01105水泵運(yùn)行指示燈 01106報(bào)警器輸出01100水泵輸出內(nèi)部繼電器04000、02000、03000、22000、21000、20600等定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1M001TIM012CNT0210227.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖7.4.1 輸入/輸出端子接線圖(a) 輸入端子接線圖00005000060000700008COM00100001010010200103COM00104TD1TD2TD3TD4

31、DC24 VTD1SD2SD3SD4SD1DC24 V000020000300004COM0001000011COMDC24 VDC24 VKG1KG2總開按鈕總停按鈕陰雨傳感器觸點(diǎn)溫度傳感器觸點(diǎn)濕度傳感器觸點(diǎn)消音按鈕(a)7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)圖7.4.1 輸入/輸出端子接線圖(b) 輸出端子接線圖010000100101002COM0100301004010050100601100011010110201103011040110501106COM01007COMCOMCOMCOM水泵控制自動(dòng)指示燈手動(dòng)指示燈溫度報(bào)警燈濕度報(bào)警燈水泵

32、運(yùn)行燈報(bào)警器220 VKM1KM2220 VKM3220 VKM4220 VKM5220 VKM6KM7KM8220 V(b)電磁閥控制ACACACACACAC7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)5) 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)該系統(tǒng)軟件可以按各區(qū)功能編制不同的模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括主程序、A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和報(bào)警區(qū)模塊。可以先設(shè)計(jì)系統(tǒng)邏輯梯形圖，然后編寫程序，并進(jìn)行系統(tǒng)模擬調(diào)試，沒有錯(cuò)誤后再投入現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，最終使系統(tǒng)設(shè)計(jì)滿足用戶的控制要求。7.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例植物灌溉的植物灌溉的PLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)00002200000000320000

33、2000000010011002000004000000040000503000040000300004000T00202000TIM001#120004000T001TIM002#3000T00102000T002KEEP(11)04000010010300002000040000300001001TIM003#1200T003010020400003000T00401002TIM004#1200T004010030400003000T00501003TIM005#1200T005010040400003000T00601004TIM006#1200MOV(21)#0004DM001MOV(

34、21)#3000DM002STIM(69)#001DM00100004000253150400025315SBN(92) 00101005T010T011TIM010#300001006T010T011TIM011#3000RET(93)圖7.4.2 系統(tǒng)梯形圖20000T012C021TIM012#3600T01201007CNT021#24C0210100701007T01201008CNT022#48C0210100801000C02200002011010001000002011020001021000011030001022000011040001002000011052100000

35、0050000600007000082200000100001010010200103210000110622000206000010400010206002000000104END(01)圖7.4.2 (續(xù)圖) PLC原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用第八章第八章 編程工具及人機(jī)界面編程工具及人機(jī)界面 一、編程工具一、編程工具 C系列PLC的編程工具有編程器和CX-One軟件系統(tǒng)。編程器可直接安裝在PLC的CPU上，對(duì)PLC進(jìn)行編程和調(diào)試，是C系列PLC應(yīng)用最廣泛的編程工具。特別是在PLC未與上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的情況下，必須用編程器作為編程工具。CX-One軟件系統(tǒng)是在個(gè)人計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的一個(gè)工具軟件包，它

36、具有編程器的全部功能，既可離線編程又可在線編程，直接使用梯形圖進(jìn)行編程和監(jiān)控，使用靈活方便。一、編程工具一、編程工具 1、編程器簡(jiǎn)介、編程器簡(jiǎn)介 C系列PLC有兩類三種編程器：一類為圖形式編程器，直接利用梯形圖進(jìn)行程序輸入；另一類為助記符編程器，利用梯形圖語句表實(shí)現(xiàn)程序輸入。助記符式編程器一種為水平直插式，另一種為手持式。這兩種編程器的鍵盤、操作方法、實(shí)現(xiàn)的功能是完全一樣的。一、編程工具一、編程工具 1、編程器簡(jiǎn)介、編程器簡(jiǎn)介 編程器的面板由液晶顯示器、方式開關(guān)、鍵盤組成。 1鍵盤FUN*CHCHG97D 3E 4SETPLAYNOTRESETRECHRCNTCLRSHIFTVERSFTAND

37、LDOROUTTRLRTIMDM#CONT8EXTSRCHB 1F 56DELMONTRC 2INSWHITEA 0一、編程工具一、編程工具 1、編程器簡(jiǎn)介、編程器簡(jiǎn)介 2方式開關(guān) 方式開關(guān)有三個(gè)位置：RUN、MONITOR、PROGRAM。RUN為運(yùn)行方式，在這種方式下程序正常運(yùn)行，不能利用編程器干預(yù)程序的執(zhí)行，但可查詢。MONITOR為監(jiān)控方式，在這種方式下程序處在運(yùn)行狀態(tài)，利用編程器可對(duì)程序的執(zhí)行進(jìn)行全面干預(yù)，但不能改變程序。PROGRAM為編程方式，在這種方式下程序不運(yùn)行，可利用編程器對(duì)程序進(jìn)行修改、輸入等。一、編程工具一、編程工具 PLC上不加編程器時(shí)，上電后自動(dòng)處于運(yùn)行（RUN）方

38、式。PLC上加有編程器時(shí)，上電后的工作方式取決于編程器上的方式開關(guān)的位置。在對(duì)PLC存儲(chǔ)器中的程序不清楚時(shí)，定要把方式開關(guān)置于編程位置，否則一上電PLC就開始執(zhí)行程序。這是危險(xiǎn)的，一定要避免。 3顯示器 顯示器采用液晶顯示。顯示器由兩行顯示塊組成，每行16個(gè)顯示塊，每塊為86點(diǎn)陣液晶，可顯示各種字符。顯示器的第一行顯示地址，第二行顯示內(nèi)容或狀態(tài)。1、編程器簡(jiǎn)介、編程器簡(jiǎn)介 一、編程工具一、編程工具 2 CX-One軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) CX-One是歐姆龍公司針對(duì)其產(chǎn)品開發(fā)的軟件系統(tǒng)、包括CX-Programmer、CX-Designer等多種軟件，可對(duì)歐姆龍PLC、觸摸屏等產(chǎn)品進(jìn)行軟件編程。CX

39、-Programmer是適用于C系列PLC的梯形圖編程軟件，它在Windows系統(tǒng)下運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)梯形圖的編程、監(jiān)控和控制等功能，尤其擅長(zhǎng)于大型程序的編寫，彌補(bǔ)了手持編程器編程效率低的不足。CX-Programmer對(duì)歐姆龍所有的新機(jī)型都適用，只不過它不能用流程圖編程。一、編程工具一、編程工具 2 CX-One軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 一、編程工具一、編程工具 2 CX-One軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 二、人機(jī)界面二、人機(jī)界面 1、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過程控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來進(jìn)行系統(tǒng)集成。它提供了良好的用

40、戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大的提高了集成效率。二、人機(jī)界面二、人機(jī)界面 1、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 二、人機(jī)界面二、人機(jī)界面 1、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 力控軟件的組成力控軟件由以下幾個(gè)主要部分組成：（1）工程管理器（Project Manager）工程管理器用于創(chuàng)建工程、工程管理等用于創(chuàng)建、刪除、備份、恢復(fù)、選擇當(dāng)前工程等。（2）開發(fā)系統(tǒng)（Draw） 開發(fā)系統(tǒng)是一個(gè)集成環(huán)境，可以創(chuàng)建工程畫面，配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動(dòng)力控其它程序組件等。

41、 （3）界面運(yùn)行系統(tǒng)（View）界面運(yùn)行系統(tǒng)用來運(yùn)行由開發(fā)系統(tǒng)Draw創(chuàng)建的畫面，腳本、動(dòng)畫連接等工程。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（DB）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是力控軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理核心，構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求處理等。二、人機(jī)界面二、人機(jī)界面 1、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介、力控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 力控軟件的組成（5）I/O驅(qū)動(dòng)程序（I/O SERVER）I/O驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)力控與I/O設(shè)備的通信。它將I/O設(shè)備寄存器中的數(shù)據(jù)讀出后，傳送到力控的數(shù)據(jù)庫，然后在界面運(yùn)行系統(tǒng)的畫面上動(dòng)態(tài)顯示。（6）網(wǎng)絡(luò)通信程序（NetClient/NetServer）網(wǎng)絡(luò)通信程序采用TCP/IP通信協(xié)議，可利用Intranet/Internet實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上力控之間的數(shù)據(jù)通信。 （7）通信程序（PortServer）通信程序支持串口、電臺(tái)、撥號(hào)、移動(dòng)