第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖的經(jīng)驗設計法和順序功能圖的設計方法課件

本章教學內(nèi)容

1.掌握一些常見的PLC控制電路梯形圖(如啟保停電路、定時器擴展、閃爍電路)。2.熟練掌握順序功能圖的組成與結構3.熟練掌握順序功能圖的繪制規(guī)則教學要求

4.1梯形圖的經(jīng)驗設計法4.2順序控制設計法與順序功能圖第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序的經(jīng)驗設計方法和功能圖的設計

本章教學內(nèi)容1.掌握一些常見的PLC控制電路梯形圖(如啟保經(jīng)驗法設計梯形圖用經(jīng)驗法設計梯形圖要求設計者具有較豐富的實踐經(jīng)驗，特別是要懂得電氣控制線路，掌握較多的典型應用程序的基本環(huán)節(jié)，突出一個經(jīng)驗。一般是根據(jù)被控對象和控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機地組合起來。其設計過程是逐步完善的過程，一般不易獲得最佳方案，程序初步設計后，還需反復調試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求。可見沒有一個準確的方法可行，完全憑實踐經(jīng)驗。適用于簡單的程序設計。所以只作一般要求。順序功能圖法設計梯形圖由順序功能圖法設計梯形圖，有具體的方法可尋，編程方法簡單、易學，規(guī)律性強，不以實踐經(jīng)驗為主。是設計程序的主要方法，重點要求。PLC梯形圖的設計方法有多種，最常用的設計方法有兩種：經(jīng)驗法設計梯形圖用經(jīng)驗法設計梯形圖要求設計者具有較4.1梯形圖的經(jīng)驗設計法(繼電器電路轉換法）設計的主要思想:由繼電器電路轉換為梯形圖。設計方法:用兩個具體實例來講解用經(jīng)驗法（繼電器電路轉換法）設計梯形圖4.1梯形圖的經(jīng)驗設計法(繼電器電路轉換法）設計的主要思24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB1220V4.1.1梯形圖中的基本電路1.起動保持和停止電路24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB12.延時接通/短開電路有？2.延時接通/短開電路有？3.閃爍電路3.閃爍電路4.1.2經(jīng)驗法設計設計方法:繼電器電路轉換法通過兩個具體實例來講解用經(jīng)驗法設計梯形圖。4.1.2經(jīng)驗法設計設計方法:例一：電機的起保?？刂齐娐稭3~刀閘起隔離作用自保持起動按鈕ABC停止按鈕接觸器例一：電機的起保M刀閘起自保持起動ABC停止接觸器拍照實物拍照實物電路符號圖M3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起動按鈕停止按鈕自鎖觸頭發(fā)熱元件主電路控制電路熱繼電器觸頭觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB2）

線圈（KM）通電電機轉動；觸頭（KM）打開按下按鈕（SB1）

線圈（KM）斷電電動機停轉。動作過程：電路符號圖MABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起停止按鈕發(fā)熱元件KMSB1KMSB2FRM3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR一般控制電路部分可以這樣簡化：自鎖觸頭起動按鈕熱繼電器觸頭停止發(fā)熱KMSB1KMSB2FRMABCKMFUQKFRSBKMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1電源1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMFRSB1SB2停止起動LDI0.1OQ0.1ANI0.0=Q0.1把控制電路圖轉換為梯形圖該語句可省略用硬件代替KMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1電源M3~UVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMR例二：電動機的正反轉控制電路將控制部分用PLC程序實現(xiàn)MUVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMRFRSB1SBFSBRKMFI0.0I0.1Q0.1Q0.0Q0.0I0.2Q0.0Q0.1Q0.1控制電路用PLC實現(xiàn)SBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMRSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0優(yōu)化后的梯形圖移動I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0梯形圖的優(yōu)化思考:該程序實現(xiàn)了的電機的正反轉,但要想切換必需使電機停下來才可.在電機不停下的情況下如何實現(xiàn)切換呢?請補充程序.I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0經(jīng)驗設計法總結

經(jīng)驗設計法要求設計者具有較豐富的實踐經(jīng)驗，特別是要懂得電氣控制線路，掌握較多的控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，突出一個經(jīng)驗。憑經(jīng)驗選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機地組合起來。其設計過程是逐步完善的過程，一般一次不易獲得最佳方案，程序初步設計后，還需反復調試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求,最后獲得最佳方案?？梢姏]有一個準確的方法可行，完全憑實踐經(jīng)驗。適用于簡單的程序設計。所以只作一般要求。如果我們要尋求一種準確的有規(guī)律的方法----順序功能圖法經(jīng)驗設計法總結經(jīng)驗設計法要求設計者具有較豐富的實踐1)什么叫順序功能圖在某一系統(tǒng)的循環(huán)過程中，把一個周期按照時間順序，劃分成若干清晰相聯(lián)的階段。在每個階段內(nèi)都要對應地發(fā)生(做)一件或幾件事?！ぁぁぁぁるA段1階段2階段3階段4事件1事件2事件3事件4如：我們在一天的生活過程中,不同的階段要發(fā)生(做)不同的事件.聯(lián)系1聯(lián)系2聯(lián)系3聯(lián)系4我們把在控制過程中，一個周期里的不同階段，對應完成的事件，以及階段之間的聯(lián)系，用框圖和有向線段描述出來，稱之為順序功能圖。過程的一個周期且這些階段上下之間有著必然的聯(lián)系，且又是不同的事件。以上是用漢語文字表述的順序功能圖，我們可以進一步把它表示成用PLC編程元件（命令符號）表示的順序功能圖。其中階段劃分要以事件變化的狀態(tài)為依據(jù)。如從一種事件的發(fā)生變?yōu)榱硪环N事件的發(fā)生了，那就應該考慮是另一時段了。4.2順序功能圖與設計法4.2.1順序功能圖及其組成1.順序功能圖1)什么叫順序功能圖在某一系統(tǒng)的循環(huán)過程中，劃分成若干清晰相階段2階段3階段4階段1事件1事件2事件3事件4聯(lián)系2聯(lián)系3聯(lián)系4聯(lián)系5在順序功能圖中把不同階段叫做順序步，用數(shù)字1,2,3,…，或編程元件M0.0,M0.1…或S0.0,S0.1…等表示。把對應于每一階段發(fā)生的事件叫做動作，常用PLC的一些輸出命令表示，如Q0.0,Q0.1,Q0.2…等。把階段之間的聯(lián)系稱為轉換條件，常用一些輸入控制信號表示如I0.0,I0.1,I0.3…或T0~255等表示。另外，規(guī)定每一個順序功能圖中必須要有一個開始稱初始步，用M0.0表示。2)順序功能圖的表示2341動作1動作2動作3動作4轉換條件2轉換條件3轉換條件4轉換條件5初始步0M0.2M0.3M0.4M0.1Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0開始I0.0轉換條件1聯(lián)系1PLC順序功能圖M*.*是PLC位存儲器地址PLC的輸出點PLC的輸入點階段2階段3階段4階段1事件1事件2事件3事件4聯(lián)系2聯(lián)系32.順序功能圖的組成規(guī)定:①步與步之間不能直接相依要用轉換隔開，轉換之間不能直接相依要用步隔開。②每個功能圖必須用一個初始步開始。③除了初始步每一步必須要有動作。有向線段(工作的流程線)步(工作的步驟)動作(工作命令)轉換轉換條件(工作步驟的切換)由:M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0有向線段有向線段步轉換與轉換條件動作2.順序功能圖的組成規(guī)定:有向線段(工作的流程線)由:步與步的劃分

將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件來代表各步。步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步內(nèi)，各個輸出狀態(tài)是穩(wěn)定不變的，但是相鄰步之間的各個輸出狀態(tài)總是不同的。這也是劃分步的主要原則。步有兩種狀態(tài)：“活動步、“非活動步”，當前工作的步稱為活動步，非當前工作的步稱非活動步。從非活動步到活動步的進展決定著控制過程的狀態(tài)。對應控制過程開始階段的步稱為初始步，每一個功能圖必須有一個初始步，初始步用雙線矩形框表示。如鼓風機和引風機的例子劃分步M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0步與步的劃分M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2例：鼓風機和引風機的例子劃分步例：鼓風機和引風機的例子劃分步動作

在順序功能圖中，對應每一步要執(zhí)行的操作稱動作（命令），用矩形框文字和字母符號表示，與對應步的符號相連。一個步被激活稱活動步，對應該步的動作或命令才被執(zhí)行。即對應活動步的動作被執(zhí)行。若某步為非活動步，對應的動作返回到該步活動之前的狀態(tài)。動作在順序功能圖中，對應每一步要執(zhí)行的有向連線

有向連線將各步按進展的先后順序連接起來，它將步連接到轉換，并將轉換連接到步。有向連線指定了從初始步開始向活動步進展的方向與路線。在功能表圖中，進展的走向總是從上至下、從左至右，因此有向連線的箭頭可以省略。如果不遵守上述進展規(guī)則，必須加注箭頭。有向連線有向連線將各步按進展的先后順序連接轉換

在功能表圖中，步與步之間要用轉換隔開,轉換的符號是一根短畫線，與有向連線相交，轉換將相鄰的兩個步隔開。兩步之間不能直接相連。轉換在功能表圖中，步與步之間要用轉換隔開,轉轉換條件

轉換條件就是系統(tǒng)由當前步轉入下一步的信號條件。標注在轉換符號旁邊，這個信號可以是外部輸入信號，如按鈕、指令開關、限位開關的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等，也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。轉換條件的值為真(1)時轉換條件滿足，轉換到下一步；值為假(0)時轉換條件不滿足，不執(zhí)行轉換。轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉換實現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉換的實現(xiàn)來完成。轉換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件：1）該轉換所有的前級步都是活動步；2）相應的轉換條件得到滿足。轉換實現(xiàn)應完成的操作：轉換的實現(xiàn)應完成兩個操作：1）使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?/p>

轉換條件轉換條件就是系統(tǒng)由當前步轉入下一步的信號4.2.2順序功能圖的基本結構

在實際生產(chǎn)中，系統(tǒng)有著不同的控制要求，根據(jù)不同的控制要求和控制步之間的進展形式順序功能圖常有下面幾種結構。(1)單序列結構(2)選擇序列結構(3)并行序列結構(4)循環(huán)序列結構4.2.2順序功能圖的基本結構在實際生產(chǎn)中，系單序列結構由一系列相繼步組成。每一步的后面僅有一個轉換條件，每一個轉換條件后面僅有一步,這種結構稱單序列結構。單序列結構的工作過程是：任何時候只有一步在工作，該步稱為活動步。設第1步為活動步且條件a成立時，就會轉到第2步，2步變?yōu)榛顒硬酵瑫r1步變?yōu)榉腔顒硬剑崔D換）。就這樣以次轉換。132abc*把當前工作的步稱為活動步。（1）單序列結構單序列結構由一系列相繼步組成。每一步的后面僅

從某一步開始(某一點)出現(xiàn)了先擇分支，分支處用水平單橫線表示。選擇分支有選擇分支開始和選擇分支結束。這種結構稱選擇序列結構。選擇序列結構的工作過程是：進入分支后，只有一條分支在工作。如:當步5活動，條件e、f、g哪個成立就走相應的分支，其中條件e、f、g中要求只能有一個成立，也就是說幾條分中只有一條分支在工作，其他分支不工作。選擇分支開始選擇分支結束51269egf1615811hkj（2）選擇序列結構從某一步開始(某一點)出現(xiàn)了選擇分支開始選擇分支結束

從某一步開始(某一點)出現(xiàn)了并行分支，用水平雙橫線表示。并行分支有并行分支開始和并行分支結束。這種結構稱并行序列結構。并行序列結構的工作過程是：進入分支后，幾個分支并行工作。如：當2為活動步時，若條件b成立就可進入并行分支，進入后3、6、9分支同時工作。若幾條分支的長度不等時要在第5、8、11步處等待）當5、8、11步都變?yōu)榛顒硬角覘l件d成立時進入12步，12步變?yōu)榛顒硬酵瑫r5、8、11變?yōu)榉腔顒硬健Ｍ顺鏊蟹种?。并行分支開始并行分支結束2936prqb121158d（3）并行序列結構從某一步開始(某一點)出現(xiàn)了并行分支開始并行分支結束（4）循環(huán)序列結構465abc78ef

在功能圖中當某一條件成立時，其中有幾步要被返復執(zhí)行，這種結構稱為循環(huán)序列結構。循環(huán)結構用于一個順序過程的多次或往復執(zhí)行。是選擇分支的一種特殊情況。循環(huán)序列結構的工作過程是：如，當7步為活動步時，若條件f成立就進入循環(huán)分支，當條件e成立時退出循環(huán)。（4）循環(huán)序列結構465abc78ef在功能圖例子:順序功能圖設計舉例一小車起始位處于SQ1處，SQ1為ON，按SB1開始裝料；15秒后裝料結束，小車右行；當碰到SQ2時，SQ2為ON，小車停下卸料；10秒后卸料結束，小車左行；當碰到SQ1時，小車停下再次裝料，如此循環(huán)復，直至按下SB2，小車返回初始狀態(tài)停下。卸料SQ1SQ2裝料SB2SB11234第四步左行⑴分析題目找出順序步該系統(tǒng)是一個順序循環(huán)工作過程，每一個周期都可分解為下面四個步驟(四個動作)：第一步裝料第二步右行第三步卸料例子:順序功能圖設計舉例一小車起始位處于SQ1處，SQ1為O1步、小車起始位SQ1處，按SB1開始裝料；2步、15秒后裝料結束，小車右行；3步、當碰到SQ2時，小車停下卸料；4步、10秒后卸料結束，小車左行；1步、當碰到SQ1時，小車停下裝料；2步、………………初始步1步裝料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒SQ1上電左邊順序功能圖中用的是中文文字或者是電器符號，需換成PLC編程元件的地址符號，見下一屏⑵根據(jù)順序步和每步動作及步與步之間的關系畫出順序功能圖裝料卸料SQ1SQ2停車1234SB2SB1等待1步、小車起始位SQ1處，按SB1開始裝料；初始步1步裝料2⑶I/O分配：起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行開關SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行開關SQ2I0.3左行KM2Q0.3輸入設備輸出設備FR11L1MQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3SB1SQ1SQ2KM1KM2YV1YV2SB21M1L根據(jù)題目分析需要用哪些輸入、輸出設備，并且這些設備分配到PLC哪些點上。SB1起裝料卸料SQ1SQ2MK1MK2YV1YV2SB2停⑶I/O分配：起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行開關SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行開關SQ2I0.3左行KM2Q0.3輸入設備輸出設備⑷文字型的功能圖變?yōu)镻LC地址符號的功能圖停車初始步1步裝料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒上電SQ1I0.0·I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38I0.2M0.0T37T38I0.1起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.順序功能圖法設計舉例二十字路口交通信號燈變化為：

某一方向紅燈亮50秒時，該方向其他燈都滅。另一方向紅燈不亮,綠燈亮48秒后熄滅，黃燈在綠燈滅之前的3秒閃爍提示，然后亮2秒后熄滅。北南東西東西方向紅綠黃紅綠黃南北方向50S50S48S3S2S3S2SQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.548S順序功能圖法設計舉例二十字路口交通信號燈變化為：北南東西東紅是一典型的并行結構。東西方向燈與南北方向燈是時工作的。即東西方向紅燈與南北方向綠、黃燈同時工作。或者說南北方向紅燈與東西方向綠、黃燈同時工作。北南東西按時間進程執(zhí)行按時間進程執(zhí)行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7