西門子SPLC教程

1、第第7 7章章 應用設計應用設計第第7 7章章 7.1 7.1 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計 7.2 7.2 7.37.3設計實例設計實例 第第7 7章章 應用設計應用設計本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 應用設計的基本知識應用設計的基本知識 系統(tǒng)設計，包括系統(tǒng)設計的步驟和幾種常用系統(tǒng)設計，包括系統(tǒng)設計的步驟和幾種常用的設計方法的設計方法 程序設計，比較詳細地介紹在程序設計時功程序設計，比較詳細地介紹在程序設計時功能流程圖的使用能流程圖的使用 應用實例應用實例 本章要求對應用系統(tǒng)設計的方法和步驟掌握會用，本章要求對應用系統(tǒng)設計的方法和步驟掌握會用，重點是掌握程序設計方法中的功能流程圖法。重點是掌握程序設計方法

2、中的功能流程圖法。返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應用設計應用設計7.1 7.1 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計 7.1.1 系統(tǒng)設計的原則系統(tǒng)設計的原則 7.1.2系統(tǒng)設計的步驟系統(tǒng)設計的步驟 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應用設計應用設計7.1.1 系統(tǒng)設計的原則系統(tǒng)設計的原則 在可編程序控制器控制系統(tǒng)的設計中，應該最大在可編程序控制器控制系統(tǒng)的設計中，應該最大限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要限度地滿足生產(chǎn)機械或生產(chǎn)流程對電氣控制的要求，在滿足控制要求的前提下，力求求，在滿足控制要求的前提下，力求PLC控制系控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、可靠、操作和維修方便，統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、安全、

3、可靠、操作和維修方便，而且應使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。而且應使系統(tǒng)能盡量降低使用者長期運行的成本。設計一個設計一個PLC控制系統(tǒng)有多種途徑：可以在原有控制系統(tǒng)有多種途徑：可以在原有的繼電接觸控制系統(tǒng)基礎上加以改造，形成可編的繼電接觸控制系統(tǒng)基礎上加以改造，形成可編程序控制器的控制系統(tǒng)。程序控制器的控制系統(tǒng)。 返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應用設計應用設計7.1.2系統(tǒng)設計的步驟系統(tǒng)設計的步驟 1. 熟悉被控對象熟悉被控對象2. 制定控制方案制定控制方案 3. 詳細描述控制對象詳細描述控制對象 4. 詳細描述操作員站詳細描述操作員站 5. 配置可編程序控制器配置可編程序控制器6.

4、程序設計程序設計 返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應用設計應用設計7.2程序設計程序設計 7.2.1功能流程圖概述功能流程圖概述 7.2.2由功能流程圖到程序由功能流程圖到程序 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應用設計應用設計程序設計的內(nèi)容包括：編寫程序、編譯程序、模程序設計的內(nèi)容包括：編寫程序、編譯程序、模擬運行及調(diào)試程序等。擬運行及調(diào)試程序等。 程序設計的方法是指用什么方法和編程語言來編程序設計的方法是指用什么方法和編程語言來編寫用戶程序。寫用戶程序。程序設計有多種方法：如果控制系統(tǒng)是改造原有程序設計有多種方法：如果控制系統(tǒng)是改造原有成熟的繼電接觸控制系統(tǒng)，則可由電氣控制電路成熟的

5、繼電接觸控制系統(tǒng)，則可由電氣控制電路圖很容易地轉(zhuǎn)化為梯形圖，生成控制程序。圖很容易地轉(zhuǎn)化為梯形圖，生成控制程序。 本節(jié)主要介紹功能流程圖法。本節(jié)主要介紹功能流程圖法。 第第7 7章章 應用設計應用設計7.2.1功能流程圖概述功能流程圖概述 功能流程圖，簡稱功能圖，又叫狀態(tài)流程圖或狀功能流程圖，簡稱功能圖，又叫狀態(tài)流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它是專用于工業(yè)順序控制程序設計的態(tài)轉(zhuǎn)移圖。它是專用于工業(yè)順序控制程序設計的一種功能說明性語言，能完整地描述控制系統(tǒng)的一種功能說明性語言，能完整地描述控制系統(tǒng)的工作過程、功能和特性，是分析、設計電氣控制工作過程、功能和特性，是分析、設計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。

6、系統(tǒng)控制程序的重要工具。第第7 7章章 應用設計應用設計1. 組成組成 （1）步）步步是控制系統(tǒng)中的一個相對不變的性質(zhì)，它對應于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。步是控制系統(tǒng)中的一個相對不變的性質(zhì)，它對應于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。在功能流程圖中步通常表示某個執(zhí)行元件的狀態(tài)變化。步用矩形框在功能流程圖中步通常表示某個執(zhí)行元件的狀態(tài)變化。步用矩形框表示，框中的數(shù)字是該步的編號，編號可以是該步對應的工步序號，表示，框中的數(shù)字是該步的編號，編號可以是該步對應的工步序號，也可以是與該步相對應的編程元件（如也可以是與該步相對應的編程元件（如PLC內(nèi)部的通用輔助繼電器、內(nèi)部的通用輔助繼電器、步標志繼電器等）。步的圖形符號如圖步標志繼

7、電器等）。步的圖形符號如圖7.1（a）所示。）所示。初始步初始步初始步對應于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是系統(tǒng)運行的起點。一個控制初始步對應于控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)，是系統(tǒng)運行的起點。一個控制系統(tǒng)至少有一個初始步，初始步用雙線框表示，如圖系統(tǒng)至少有一個初始步，初始步用雙線框表示，如圖7.1（b）所示。）所示。第第7 7章章 應用設計應用設計圖圖7.1步和初始步步和初始步50(a)(b)第第7 7章章 應用設計應用設計（2）有向線段和轉(zhuǎn)移）有向線段和轉(zhuǎn)移有向線段和轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)移條件如圖有向線段和轉(zhuǎn)移及轉(zhuǎn)移條件如圖7.2所示。所示。圖圖7.2轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移第第7 7章章 應用設計應用設計（3）動作說明）動作說明一個步表

8、示控制過程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對應一個或一個步表示控制過程中的穩(wěn)定狀態(tài)，它可以對應一個或多個動作?？梢栽诓接疫吋右粋€矩形框，在框中用簡明多個動作?？梢栽诓接疫吋右粋€矩形框，在框中用簡明的文字說明該步對應的動作，如下圖的文字說明該步對應的動作，如下圖7.3所示。所示。圖中（圖中（a）表示一個步對應一個動作；圖（）表示一個步對應一個動作；圖（b）和（）和（c）表）表示一個步對應多個動作，兩種方法任選一種。示一個步對應多個動作，兩種方法任選一種。第第7 7章章 應用設計應用設計2. 使用規(guī)則使用規(guī)則 （1）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；）步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開；（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能

9、直接相連，必須用步分開；）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用步分開；（3）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連線采用有向）步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連線采用有向線段，畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到線段，畫功能圖的順序一般是從上向下或從左到右，正常順序時可以省略箭頭，否則必須加箭頭。右，正常順序時可以省略箭頭，否則必須加箭頭。（4）一個功能圖至少應有一個初始步。）一個功能圖至少應有一個初始步。第第7 7章章 應用設計應用設計3. 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式 （1）順序結(jié)構(gòu)）順序結(jié)構(gòu) （2）分支結(jié)構(gòu)）分支結(jié)構(gòu) 選擇性分支選擇性分支 并發(fā)性分支并發(fā)性分支 （3）循環(huán)結(jié)構(gòu)）循環(huán)結(jié)構(gòu) （4）復合結(jié)構(gòu)）復合結(jié)構(gòu) 第第7 7章

10、章 應用設計應用設計（1）順序結(jié)構(gòu)）順序結(jié)構(gòu) 圖圖7.4順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)210電機M2起動電機M1起動等待T1延時時間到按下停止按鈕按下起動按鈕第第7 7章章 應用設計應用設計（2）分支結(jié)構(gòu)）分支結(jié)構(gòu) 圖圖7.5選擇性分支選擇性分支3 3 73 3 63333323333543 3 83 3 1AFCJHEBIGD第第7 7章章 應用設計應用設計并發(fā)性分支并發(fā)性分支 圖圖7.6并發(fā)性分支并發(fā)性分支第第7 7章章 應用設計應用設計（3）循環(huán)結(jié)構(gòu)）循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個順序過程的多次或順序過程的多次或往復執(zhí)行。功能圖往復執(zhí)行。功能圖畫法如圖畫法如圖7.7所示，所示，這種結(jié)構(gòu)可看

11、作是這種結(jié)構(gòu)可看作是選擇性分支結(jié)構(gòu)的選擇性分支結(jié)構(gòu)的一種特殊情況。一種特殊情況。 圖圖7.7并發(fā)性分支并發(fā)性分支第第7 7章章 應用設計應用設計（4）復合結(jié)構(gòu)）復合結(jié)構(gòu) 圖圖7.8功能流程圖舉例功能流程圖舉例返回本節(jié)返回本節(jié)3 3M01.03 3M00.63 3M00.73 3M01.13 3M00.0I0.4I1.0I0.6I0.03 3M00.43333M00.3M00.23 3M00.53 3M00.1I0.1I0.3I0.2Q0.3Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0等 待Q0.1Q0.4Q0.2Q0.0Q0.2Q0.5等 待Q1.0I0.5I1.1I1.2第第7

12、7章章 應用設計應用設計7.2.2由功能流程圖到程序由功能流程圖到程序 1. 邏輯函數(shù)法邏輯函數(shù)法 2. 功能流程圖實例功能流程圖實例 3. 步標志繼電器法步標志繼電器法 第第7 7章章 應用設計應用設計1. 邏輯函數(shù)法邏輯函數(shù)法 （1）通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 （2）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 （3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 第第7 7章章 應用設計應用設計（1）通用輔助繼電器的）通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式邏輯函數(shù)式函數(shù)規(guī)則：函數(shù)規(guī)則：除第一步外，每一步用一除第一步外，每一步用一個通用輔助繼電器（以下個通用輔助繼電器（以下簡稱繼

13、電器）表示本步是簡稱繼電器）表示本步是否被執(zhí)行，即步狀態(tài)。如否被執(zhí)行，即步狀態(tài)。如圖圖7.9所示。所示。 圖圖7.9步與繼電器步與繼電器第第7 7章章 應用設計應用設計（2）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式圖圖7.8中的中的Yj、Yk、Yp分別表示這分別表示這3個步所對應的動作或個步所對應的動作或輸出，可以是執(zhí)行元件或其他繼電器，也可以是指令盒。輸出，可以是執(zhí)行元件或其他繼電器，也可以是指令盒。一般情況下，一個步對應一個動作，當功能流程圖中有一般情況下，一個步對應一個動作，當功能流程圖中有多個步對應同一個動作時，其輸出可用這幾個步對應的多個步對應同一個動作時，其輸出可用這幾個步對應的

14、繼電器繼電器“或或”來表示。來表示。（3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖可由每個邏輯函數(shù)式中的與或邏輯關(guān)系，用串聯(lián)或并聯(lián)可由每個邏輯函數(shù)式中的與或邏輯關(guān)系，用串聯(lián)或并聯(lián)觸點對應線圈的形式畫出所有梯級的梯形圖。觸點對應線圈的形式畫出所有梯級的梯形圖。 第第7 7章章 應用設計應用設計（1）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 （2）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 （3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 2. 功能流程圖實例功能流程圖實例 第第7 7章章 應用設計應用設計用起動優(yōu)先規(guī)則。用起動優(yōu)先規(guī)則。（1）寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式）

15、寫通用輔助繼電器的邏輯函數(shù)式 第第7 7章章 應用設計應用設計（2）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式）寫執(zhí)行元件的邏輯函數(shù)式 圖圖7.9中除步中除步M00.2和步和步M00.6對應同一個執(zhí)行元件輸出對應同一個執(zhí)行元件輸出觸點外，其他每一步對應一個不同的執(zhí)行元件輸出觸點。觸點外，其他每一步對應一個不同的執(zhí)行元件輸出觸點。多步對應一動作多步對應一動作f (Q0.2)=M00.2+M00.6一步對應一動作一步對應一動作f (Q0.0)=M00.0f (Q0.3)=M00.3f (Q0.5)=M00.7f (Q1.0)=M01.1其他輸入點的邏輯函數(shù)式寫法也都用相同方式。其他輸入點的邏輯函數(shù)式寫法也都用相同方式

16、。第第7 7章章 應用設計應用設計（3）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖）由邏輯函數(shù)式畫梯形圖 根據(jù)上述邏輯函數(shù)式可畫出對應的梯形圖，根據(jù)上述邏輯函數(shù)式可畫出對應的梯形圖，如右圖如右圖7.10所示。為節(jié)省篇幅，本程序中的所示。為節(jié)省篇幅，本程序中的所有標題欄所有標題欄Network都省略，且只列出了部都省略，且只列出了部分輸出。分輸出。第第7 7章章 應用設計應用設計 圖圖7.10轉(zhuǎn)化為梯形圖轉(zhuǎn)化為梯形圖(1)第第7 7章章 應用設計應用設計圖圖7.10轉(zhuǎn)化為梯形圖轉(zhuǎn)化為梯形圖(2)第第7 7章章 應用設計應用設計3. 步標志繼電器法步標志繼電器法 圖圖7.11順序繼電器指令（順序繼電器指令（1）第第7

17、7章章 應用設計應用設計圖圖7.11順序繼電器指令（順序繼電器指令（2）返回本節(jié)返回本節(jié) 第第7 7章章 應用設計應用設計7.3設計實例設計實例 1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 2. 制定控制方案制定控制方案 3. 系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表 4. 設計主電路及設計主電路及PLC外部接線圖外部接線圖 5. 設計功能流程圖設計功能流程圖 6. 建立步與繼電器對照表建立步與繼電器對照表 7. 寫邏輯函數(shù)式寫邏輯函數(shù)式 8. 畫梯形圖畫梯形圖 返回本章首頁返回本章首頁第第7 7章章 應用設計應用設計1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 1. 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述設計一個設計一個3工位旋轉(zhuǎn)工作臺，其工作示

18、意如圖工位旋轉(zhuǎn)工作臺，其工作示意如圖7.12所示。三個工位分所示。三個工位分別完成上料、鉆孔和卸件。別完成上料、鉆孔和卸件。（1）動作特性）動作特性工位工位1：上料器推進，料到位后退回等待。：上料器推進，料到位后退回等待。工位工位2：將料夾緊后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到：將料夾緊后，鉆頭向下進給鉆孔，下鉆到位后退回，退回到位后，工件松開，放松完成后等待。位后，工件松開，放松完成后等待。工位工位3：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回：卸料器向前將加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。到位后等待。（2）控制要求）控制要求通過選擇開關(guān)可實現(xiàn)自動運行、半

19、自動運行和手動操作。通過選擇開關(guān)可實現(xiàn)自動運行、半自動運行和手動操作。第第7 7章章 應用設計應用設計圖圖7.12工作臺示意圖工作臺示意圖返回本節(jié)返回本節(jié)工位1裝工件鉆孔工位2退回工位3退回卸工件卸料器上料器第第7 7章章 應用設計應用設計2. 制定控制方案制定控制方案 1）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方）用選擇開關(guān)來決定控制系統(tǒng)的全自動、半自動運行和手動調(diào)整方式。式。2）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。）手動調(diào)整采用按鈕點動的控制方式。3）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個）系統(tǒng)處于半自動工作方式時，每執(zhí)行完成一個工作循環(huán)，用一個起動按鈕來控制

20、進入下一次循環(huán)。起動按鈕來控制進入下一次循環(huán)。4）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復地循環(huán)執(zhí)行。）系統(tǒng)處于全自動運行方式時，可實現(xiàn)自動往復地循環(huán)執(zhí)行。5）系統(tǒng)運動不很復雜，采用）系統(tǒng)運動不很復雜，采用4臺電機臺電機 。6）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，）對于部分與順序控制和工作循環(huán)過程無關(guān)的主令部件和控制部件，采用不進入采用不進入PLC的方法以節(jié)省的方法以節(jié)省I/O點數(shù)。點數(shù)。7）由于點數(shù)不多，所以用中小型）由于點數(shù)不多，所以用中小型PLC可以實現(xiàn)?？捎每梢詫崿F(xiàn)?？捎肅PU 224與擴與擴展模塊，或用一臺展模塊，或用一臺CPU 226。返回本節(jié)返回本節(jié)第第7

21、7章章 應用設計應用設計3. 系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表系統(tǒng)配置及輸入輸出對照表 表表7.1輸入信號對照表輸入信號對照表第第7 7章章 應用設計應用設計表表7.2 輸出信號對照表輸出信號對照表 返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應用設計應用設計4. 設計主電路及設計主電路及PLC外部接線圖外部接線圖 圖圖7.13PLC外部接線圖外部接線圖PLC123SB11SB2SB4SB8SB9SB10SB7SB5SB6SQ1SB3SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SP1SP2YV4YV5YV6YV7YV8YV2YV3YV1KM4SA4第第7 7章章 應用設計應用設計圖圖7.13為為PLC外部接線的示意圖，實

22、際接線時，還應考外部接線的示意圖，實際接線時，還應考慮到以下幾個方面：慮到以下幾個方面：1）應有電源輸入線，通常為）應有電源輸入線，通常為220V，50Hz交流電源，允交流電源，允許電源電壓有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，許電源電壓有一定的浮動范圍。并且必須有保護裝置，如熔斷器等。如熔斷器等。2）輸入和輸出端子每）輸入和輸出端子每8個為一組共用一個個為一組共用一個COM端。端。3）輸出端的線圈和電磁閥必須加保護電路，如并接阻容）輸出端的線圈和電磁閥必須加保護電路，如并接阻容吸收回路或續(xù)流二極管。吸收回路或續(xù)流二極管。返回本節(jié)返回本節(jié)第第7 7章章 應用設計應用設計圖圖7.14功能流程圖功能流程圖21983 3 113333433333763 3 143 3 103 3 53 3 123 3 13總起動信號自動半自動且系統(tǒng)原位手動位置半自動 運行信號送料到位退回到位夾緊完成下鉆到位上升到位放松完成推出到位退回到位轉(zhuǎn)畢且 SA處于半自動始終有效轉(zhuǎn)畢且 SA處于自動旋 轉(zhuǎn)等 待等 待放 松上 升等 待退 回送 料鉆 孔夾 緊退 回卸 件自動手 動 調(diào)整5. 設計功能流程圖設計功能流程圖第第7 7章章 應用設計應用