順序控制設計法課件

PLC應用系統(tǒng)的順序控制設計法

PLC應用系統(tǒng)的順序控制設計法

1、順序控制系統(tǒng)如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，這種系統(tǒng)叫順序控制系統(tǒng)，也稱為步進控制系統(tǒng)。2、順序控制設計法順序控制設計法就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設計方法。這種設計方法很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便。一般，PLC都會為順序控制系統(tǒng)的程序編制提供通用和專用的編程元件和指令，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的順序功能圖，使這種先進的設計方法成為當前PLC程序設計的主要方法。一、有關概念

1、順序控制系統(tǒng)一、有關概念順序控制的全部過程，可以分成有序的若干步序(STEP)，或說若干個狀態(tài)。各步都有自己應完成的動作(ACTION)。從每一步轉移到下一步，一般都是有條件(TRANSITION)的，條件滿足則上一步動作結束，下一步動作開始,上一步的動作會被清除，這就是順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart）的設計概念。順序功能圖又叫功能圖、功能流程圖、狀態(tài)轉移圖等。它是一種通用的技術語言。

1987年IEC(國際電工委員會)：IEC8481994年IEC(國際電工委員會)：IEC1131順序控制的全部過程，可以分成有序的若干步序(STEP)，或3、順序控制本質梯形圖XY控制電路XM輸出電路Y經(jīng)驗設計法：用輸入信號直接控制輸出信號，若無法直接控制，只好被動增加一些輔助元件和輔助觸點。

Y=F(X)順序控制設計法：用輸入信號控制代表各步的編程元件（M或S），再用M（或S）去控制輸出信號。

M=G(X)，

Y=H(M)3、順序控制本質梯形圖XY控制XM輸出Y經(jīng)驗設計法：用輸入信二、順控設計法的設計步驟

步（狀態(tài)）的劃分轉換條件的確定

順序功能圖的繪制

程序的編制

二、順控設計法的設計步驟步（狀態(tài)）的劃分二、順控設計法的設計步驟

1、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。在S7-200PLC中，步一般使用M、S等編程元件來代表。每一步一般都有與之對應的動作。步是根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分的，而控對象工作狀態(tài)的變化又是由PLC輸出狀態(tài)的變化來改變的，在同一步內，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。二、順控設計法的設計步驟1、步的劃分2、轉換條件的確定使系統(tǒng)由當前步轉入下一步的信號稱為轉換條件。轉換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關、限位開關的接通/斷開等，也可能是PLC內部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等，轉換條件也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。2、轉換條件的確定3、順序功能圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對象工作內容、步驟、順序和控制要求畫出順序功能圖。一般順序功能圖不涉及所描述控制功能的具體技術，是一種通用的技術語言，可用于進一步設計以及不同專業(yè)的人員之間進行技術交流。但有些PLC能直接使用順序功能圖作為編程語言。各個PLC廠家都開發(fā)了相應的順序功能圖，各國家也都制定了國家標準。我國1986年頒布了順序功能圖國家標準（GB6988.6-86）。3、順序功能圖的繪制4、程序的編制如果PLC支持順序功能圖語言，則可直接使用該順序功能圖作為最終程序。否則需要根據(jù)順序功能圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。4、程序的編制三、順序功能圖的繪制

1、順序功能圖的組成主要由步（狀態(tài)）、與步對應的動作（命令）、有向連線、轉換和轉換條件組成。三、順序功能圖的繪制1、順序功能圖的組成步與動作步（狀態(tài)）：步是控制系統(tǒng)中的一個相對不變的性質，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PLC內部的通用輔助繼電器、步標志繼電器等）。編號或代碼步或狀態(tài)的圖形符號步與動作編號或代碼步或狀態(tài)的圖形符號初始步：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。一個控制系統(tǒng)至少有一個初始步，初始步用雙線框表示。編號或代碼初始步或狀態(tài)的圖形符號步與動作初始步：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。一步與動作動作：一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動作或命令簡稱為動作。動作的表示：用與相應的步相連的矩形框中的文字或符號表示。步與動作步與動作活動步：當系統(tǒng)正處于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動時，相應的動作被執(zhí)行。保持型動作：若為保持型動作，則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。非保持型動作：若為非保持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。步與動作

有向連線、轉換與轉換條件有向連線：順序功能圖中步的活動狀態(tài)的順序進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行?；顒訝顟B(tài)的進展方向習慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應在有向連線上用箭頭注明進展方向。轉換：轉換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉換實現(xiàn)來完成的。轉換條件：轉換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注在表示轉換的短線的旁邊。ab有向連線、轉換與轉換條件ab轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉換實現(xiàn)的條件：在順序功能圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉換實現(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?/p>

2）使所有的前級步都變?yōu)榉腔顒硬讲?0步3步4c步11轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則步10步3步4c步11繪制順序功能圖應注意的問題兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開。兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。順序功能圖中初始步是必不可少的，一般對應系統(tǒng)的等待啟動的初始狀態(tài)。自動控制系統(tǒng)應能多次重復執(zhí)行同一工藝過程（封閉）。只有當某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有可能變成活動步。PLC開始進入RUN方式時各步均處于“0（非活動）”狀態(tài)，因此必須要有初始化信號，將初始步預置為活動步，否則順序功能圖中永遠不會出現(xiàn)活動步，系統(tǒng)將無法工作。初始步繪制順序功能圖應注意的問題初始步例（液壓滑臺）SQ3SQ2工作臺液壓元件SBSQ1例（液壓滑臺）SQ3SQ2工作臺液壓元件SBSQ1SQ3SQ2工作臺液壓元件SBSQ1SQ3SQ2工作臺液壓元件SBSQ1順序控制設計法ppt課件說明：SM0.1為特殊寄存器位。其特點：在梯形圖掃描的第一個周期為1，而在其他時間則輸出為0.PLC開始進入RUN方式時各步均處于“0（非活動）”狀態(tài)。在第一個掃描周期，SM0.1為1，系統(tǒng)自動進入初始步，后期為0，自動進入條件不再滿足。說明：PLC開始進入RUN方式時各步均處于“0（非活動）”狀四、順序功能圖的結構

順序功能圖的基本結構

（1）單序列（2）選擇序列

（3）并行序列四、順序功能圖的結構順序功能圖的基本結構（1）單序列（1）單序列（1）單序列（2）選擇序列選擇結構

（2）選擇序列選擇結構 （3）并行序列并行結構（3）并行序列并行結構功能流程圖舉例功能流程圖舉例順序功能圖的基本結構①跳步：在生產(chǎn)過程中，有時要求在一定條件下停止執(zhí)行某些原定動作，可用圖（a)所示的跳步序列。這是一種特殊的選擇序列，當步1為活動步時，若轉換條件f成立，b不成立時，則步2、3不被激活而直接轉入步4。②重復：在一定條件下，生產(chǎn)過程需重復執(zhí)行某幾個工步的動作，可按圖(b)繪制順序功能圖。它也是一種特殊的選擇序列，當步4為活動步時，若轉換條件e不成立而h成立時，序列返回到步3，重復執(zhí)行步3、4，直到轉換條件e成立才轉入步7。③循環(huán)：在序列結束后，用重復的辦法直接返回到初始步，就形成了系統(tǒng)的循環(huán)，如圖(c)所示。一般順序功能圖都是循環(huán)的，表示順控系統(tǒng)是多次重復同一工作過程。（a）跳步（b）重復（c）循環(huán)順序功能圖的基本結構（a）跳步（b）重復（c）循環(huán)作業(yè)(畫順序功能圖)作業(yè)(畫順序功能圖)順序功能圖轉梯形圖的方法一、順序功能圖轉梯形圖的編程方式二、順序功能圖的結構及其編程順序功能圖轉梯形圖的方法一、順序功能圖轉梯形圖的編程方式概述功能流程圖完整地表現(xiàn)了控制系統(tǒng)的控制過程、各個步的功能、步與步轉換的順序和條件。它可以表示任意順序過程，是可編程序控制器程序設計中很方便的工具。但中小型PLC一般不具有直接輸入功能流程圖的能力，因而必須人工轉化為梯形圖或語句表，然后下載到PLC執(zhí)行。將功能流程圖向梯形圖轉換的常用方法有3種：1）使用通用指令的編程方式（起保停電路的編程方式）（重點）2）使用置位、復位指令的編程方式（以轉換為中心的編程方式）（重點）3）使用順控指令的編程方式此外，還有移位寄存器指令、RS觸發(fā)器指令等的編程方法，不再講述。為了便于分析，我們假設剛開始執(zhí)行用戶程序時，系統(tǒng)已處于初始步（用初始化脈沖SM0.1將初始步置位），代表其余各步的編程元件均為OFF，為轉換的實現(xiàn)做好了準備。

順序功能圖轉梯形圖的編程方式概述順序功能圖轉梯形圖的編程方式一、使用通用指令的編程方式（起保停電路的編程方式）編程時用輔助繼電器來代表步。由于轉換條件大都是短信號，因此應使用有記憶（保持、自鎖）功能的電路。編程的關鍵是找出起動條件和停止條件。編程方式僅僅使用與觸點和線圈有關的指令，可適用于任意型號的PLC。M0.0M0.1M0.2I0.0I0.1步M0.0到M0.1轉換的編程方法

停止條件啟動條件保持一、使用通用指令的編程方式（起保停電路的編程方式）M0.0M例（液壓滑臺）：假設啟動按鈕SB接I0.0,行程開關SQ1、SQ2、SQ3分別接I0.1—I0.3，液壓元件YV1、YV2、YV3分別由Q0.0—Q0.2驅動。例（液壓滑臺）：假設啟動按鈕SB接I0.0,行程開關SQ1、步M0.3到步M0.0初始狀態(tài)步M0.0到步M0.1步M0.0、M0.2動作控制電路的編程步M0.3到步M0.0步M0.0到步M0.1步M0.0、M0選擇序列和并行序列的編程方法選擇序列分支的處理方法選擇序列合并的處理方法并行序列分支的處理方法并行序列合并的處理方法選擇序列和并行序列的編程方法選擇序列分支的處理方法選擇序列合選擇序列的編程方法選擇序列分支（停止條件）：如果某一步的后面有一個由N條分支組成的選擇序列，該步可能轉換到不同的N步去；將N個后續(xù)步的存儲位的常閉觸點與該步的線圈串聯(lián)，作為該步的停止條件。選擇序列合并（啟動條件）：如果某一步之前有N個轉換，代表該步的啟動條件由N條支路并聯(lián)而成，各支路由某一前級步對應的存儲器位的常開觸點與相應的轉換條件對應的觸點或電路并聯(lián)而成。選擇序列的編程方法選擇序列分支（停止條件）：如果某一步的后面并行序列的編程方法并行序列分支（停止條件）：由于并行序列是同時變?yōu)榛顒硬降模虼酥恍鑼⒉⑿行蛄兄心硹l分支的常閉觸點與該前級步線圈串聯(lián)，作為該步的停止條件。并行序列合并（啟動條件）：所有的前級步都是活動步且轉換條件得到滿足。啟動電路由并行序列中對應的存儲器位的常開觸點與相應的轉換條件對應的觸點或電路串聯(lián)而成。并行序列的編程方法并行序列分支（停止條件）：由于并行序列是同選擇序列分支并行序列合并并行序列分支選擇序列合并選擇序列分支并行序列合并并行序列分支選擇序列合并僅有兩步的小閉環(huán)的處理：(a)(b)僅有兩步的小閉環(huán)的處理：(a)(b)二、使用置位復位指令的編程方式（以轉換為中心的編程方式）以轉換為中心的順序控制梯形圖編程方法與轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴格的對應關系。在任何情況下，代表步的存儲器位的控制電路都可以使用這一統(tǒng)一的規(guī)則來設計，每一個轉換對應一個如下圖所示的控制置位和復位電路塊，有多少個轉換就有多少個這樣的電路塊。這種編程方法特別有規(guī)律，特別是在設計復雜的順序功能圖的梯形圖時，更能顯示出它的優(yōu)越性。M0.2M0.3I0.2M0.2I0.2以轉換為中心的編程方式（S）M0.31（R）M0.21二、使用置位復位指令的編程方式（以轉換為中心的編程方式）MSM0.1M0.0M0.1M0.2M0.3I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.0Q0.2Q0.1SM0.1M0.0M0.1M0.2M0.3I0.0I0.1I順序控制設計法ppt課件作業(yè)分別畫出下料單元、加蓋單元、穿銷單元、伸縮換向單元的順序功能圖，并轉換為梯形圖，兩種方法都試試作業(yè)分別畫出下料單元、加蓋單元、穿銷單元、伸縮換向單元的順序三、使用步進（順控）指令的編程方式1、S7-200順控制令狀態(tài)元件

S7-200中，與順序控制編程有關的指令是SCR指令，與順序控制編程有關的編程元件是狀態(tài)元件S。SCR指令僅對于狀態(tài)元件S有效，但是狀態(tài)元件S具有一般輔助繼電器的功能，能夠使用LD、LDN、A、AN、O、ON、=、S、R等指令。三、使用步進（順控）指令的編程方式1、S7-200順控制令狀順序控制指令SCR的形式及功能STLLAD功能操作元件LSCRSX.X順控狀態(tài)開始SSCRTSX.X順控狀態(tài)轉移SSCRE順控狀態(tài)結束無SCRSCRTSCRESx.xSx.x順序控制指令SCR的形式及功能STLLAD功能操作元件LSC順序控制設計法ppt課件SM0.1S0.0S0.1S0.2S0.3I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.0Q0.2Q0.1LDSM0.1SS0.0,1LSCRS0.0LDI0.0SCRTS0.1SCRELSCRS0.1LDSM0.0=Q0.0LDI0.1SCRTS0.2SCRELSCRS0.2LDSM0.0=Q0.0=Q0.2LDI0.2SCRTS0.3SCRELSCRS0.3LDSM0.0=Q0.1LDI0.3SCRTS0.0SCRESM0.1S0.0S0.1S0.2S0.3I0.0I0.1IS0.0S0.1S0.3S0.2S0.4S0.5Q0.0Q0.1Q0.3Q0.2Q0.4Q0.5SM0.1I0.0I0.3I0.1I0.4I0.2I0.5I0.6選擇分支舉例S0.0S0.1S0.3S0.2S0.4S0.5Q0.0Q0S0.0S0.1S0.3S0.2S0.4S0.5Q0.0Q0.1Q0.3Q0.2Q0.4Q0.5SM0.1I0.0I0.1I0.2I0.6I0.3并行序列舉例S0.0S0.1S0.3S0.2S0.4S0.5Q0.0Q0S0.0S0.1Q0.1S0.2Q0.2S0.3Q0.3S0.4Q0.4S0.5Q0.5S0.6Q0.6I0.0SM0.1I0.2I0.1I1.0I1.0I0.2I1.1I1.1I0.4I0.5I0.6I1.2I1.2S0.0S0.1Q0.1S0.2Q0.2S0.3Q0.3S0獅子在哪里？獅子在哪里？3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計復位設計某行車左右往復運動的控制系統(tǒng)，往復運動由7.5KW電動機的正反轉實現(xiàn)。要求用PLC控制，有單步、單周期和自動連續(xù)運行3種工作方式。在單步方式，可以按左行或右行按鈕控制小車的運動，按鈕按下則運行，彈起則停止運行，運行到左端或右端自動停止。在單周期和自動方式啟動前，首先要進行復位，使小車處于最左端。在單周期方式，按啟動按鈕后，小車從左端開始向右運行，到達右端后自動停5秒，再向左運動，到達左端后停止。在自動運行方式，按啟動按鈕后，小車從左端開始向右運行，到達右端后自動停5秒，再向左運動，到達左端后自動停5秒，再向右運動，如此反復循環(huán)，直至按下停止按鈕。在系統(tǒng)運行過程中，能隨時控制其停止。要有必要的過載和短路保護、安全保護及工作指示。要求設計、實現(xiàn)該控制系統(tǒng)，并形成相應的設計文檔。MSQ1SQ2SQ3SQ43.6、自動往返控制系統(tǒng)設計復位設計某行車3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計程序控制流程圖是開始單步、單循環(huán)結束復位啟動行車右移行車到達右端位置啟動行車左移行車到達左端位置否控制方案確定本系統(tǒng)控制較簡單，本設計選用PLC單機控制。其控制流程圖如圖所示。復位3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計程序控制流程圖是開始單步、單循1、低壓電器的選型根據(jù)任務二中對電機、接觸器等電器元件的選擇原則進行設備選型。該控制系統(tǒng)中所需的三相異步電動機功率不大，可以通過兩個交流接觸器的主觸點控制直接采用全壓起動電動機的正反轉運行；過載保護可選用帶缺相保護的三極熱繼電器作為過載保護，將熱繼電器的發(fā)熱元件串到電動機的主電路中，常閉觸點串聯(lián)到接觸器的線圈控制電路中；短路保護可使用熔斷器串到電動機主電路中；為了能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的單步、單周期和自動連續(xù)控制，需要使用一個三位選擇開關1個,正轉起動按鈕、反轉起動按鈕和停止按鈕各1個，行程開關4個，電源指示燈、正轉指示燈、反轉指示燈各1個。另外系統(tǒng)還需要一低壓斷路器作為三相電源的引入開關。3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計1、低壓電器的選型根據(jù)任務二中對電機、接觸器等電器元件的選擇2、確定PLC型號在本例中，只要用到2個數(shù)字量輸出點控制接觸器的線圈，12個數(shù)字量輸入點作為電動機的起?？刂?，不需要模擬量I/O通道，一般的PLC都能勝任。通過分析，PLC選用S7-200，CPU選用CPU224AC/DC/繼電器。本PLCCPU本身帶有14個DC24V數(shù)字量輸入點，10個繼電器數(shù)字量輸出點。繼電器輸出帶的CJ20-25交流接觸器具有94VA的線圈起動功率和14VA的吸持功率，在220VAC電源下，沖擊電流I＝94VA/220V＝0.427A，這在PLC的繼電器輸出觸點2A電流開關能力之內，滿足設計要求。3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計2、確定PLC型號3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計3、分配PLC的輸入/輸出點，繪制PLC的輸入/輸出分配表

輸入點輸出點設備輸入點設備輸出點單步左行按鈕SB1I0.0左行接觸器KM1Q0.0單步右行按鈕SB2I0.1右行接觸器KM2Q0.1自動運行啟動按鈕SB3I0.2停止按鈕SB4I0.3復位按鈕SB5I0.4左限位開關SQ1I0.6左保護開關SQ2I0.7右限位開關SQ3I1.0右保護開關SQ4I1.1選擇開關(單步)S1-1I1.2選擇開關(單周期)S1-2I1.3選擇開關(連續(xù))S1-3I1.43.6、自動往返控制系統(tǒng)設計3、分配PLC的輸入/輸出點，3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計4、電氣原理圖設計

（1）主電路原理圖

QFL1L2L3M3～FRKM1KM2FU1L11L21L31L22L32L12L33L23L13UVWPENNL34L35FU2FU33.6、自動往返控制系統(tǒng)設計4、電氣原理圖設計QFL1L3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計4、電氣原理圖設計

（2）控制電路和PLC輸入輸出電路原理圖

Q0.0

Q0.1

M1M2ML+

S7-200CPU224AC/DC/Relay

SB1SB2SB3KM1KM2KM2KM1FRL35NL1NNL34隔離變壓器1：1T～220V～220V～220VHL1123313233344414243HL2KM1KM2HL3567SB444SB545SQ146SQ247SQ348SQ4491LS150S251S352I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.43.6、自動往返控制系統(tǒng)設計4、電氣原理圖設計5、工藝設計

3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計SB5HL2HL35、工藝設計3.6、自動往返控制系統(tǒng)設計SB序號文字符號名

稱規(guī)格