電氣控制與PLC應(yīng)用 課件 崔晶 5 S7-200PLC 綜合應(yīng)用

電氣控制與PLC應(yīng)用—S7-200PLC綜合應(yīng)用一、功能圖的基本概念二、功能圖的構(gòu)成規(guī)則三、功能圖的結(jié)構(gòu)

四、使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法五、順序控制指令介紹

六、使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法內(nèi)容功能圖的基本概念1

功能圖又稱為功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計的一種功能性說明語言。它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(shè)計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。

功能圖主要由“狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)移”及有向線段等元素組成。如果適當運用組成元素，就可以得到控制系統(tǒng)的靜態(tài)表示方法，再根據(jù)轉(zhuǎn)移觸發(fā)規(guī)則模擬系統(tǒng)的運行，就可以得到控制系統(tǒng)的動態(tài)過程。1.狀態(tài)

狀態(tài)是控制系統(tǒng)中一個相對不變的性質(zhì)，對應(yīng)一個穩(wěn)定的情形。狀態(tài)的符號如圖所示。矩形框中可寫上該狀態(tài)的編號或代碼。功能圖的基本概念1

（1）初始狀態(tài)初始狀態(tài)是功能圖運行的起點，一個控制系統(tǒng)至少要有一個初始狀態(tài)。初始狀態(tài)的圖形符號為雙線的矩形框，如圖6-2所示。在實際使用時，有時也是畫單線矩形框，有時畫一條橫線表示功能圖的開始。

（2）工作狀態(tài)工作狀態(tài)是控制系統(tǒng)正常運行時的狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)是否運行，狀態(tài)可分為動態(tài)和靜態(tài)兩種。動狀態(tài)是指當前正在運行的狀態(tài)，靜狀態(tài)是沒有運行的狀態(tài)。動狀態(tài)和靜狀態(tài)的概念不在此深入討論。功能圖的基本概念1

（3）與狀態(tài)對應(yīng)的動作在每個穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)下，可能會有相應(yīng)的動作。動作的表示方法如圖6-3所示。2.轉(zhuǎn)移

為了說明從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化，要用轉(zhuǎn)移概念，即用一個有向線段來表示轉(zhuǎn)移的方向。兩個狀態(tài)之間的有向線段上再用一段橫線表示這一轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的符號如圖6-4所示。功能圖的基本概念1

轉(zhuǎn)移是一種條件，當此條件成立時，稱為轉(zhuǎn)移使能。該轉(zhuǎn)移如果能夠使狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，則稱為觸發(fā)。一個轉(zhuǎn)移能夠觸發(fā)必須滿足：狀態(tài)為動狀態(tài)及轉(zhuǎn)移使能。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個狀態(tài)向另一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移的必要條件，通常用文字、邏輯方程及符號來表示。功能圖的構(gòu)成規(guī)則2

控制系統(tǒng)功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則：（1）狀態(tài)與狀態(tài)不能相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。（2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必須用狀態(tài)分開。（3）狀態(tài)與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與狀態(tài)之間的連接采用有向線段，從上向下畫時，可以省略箭頭；當有向線段從下向上畫時，必須畫上箭頭，以表示方向；（4）一個功能圖至少要有一個初始狀態(tài)。下面用一個例子來說明功能的繪制。功能圖的構(gòu)成規(guī)則2

舉例：

某一沖壓機的初始位置是沖頭抬起,處于高位;當操作者按動啟動按鈕時,沖頭向工件沖擊;到最低位置時,觸動低位行程開關(guān);然后沖頭抬起,回到高位,觸動高位行程開關(guān),停止運行.右圖所示為功能圖表示的沖壓機運行過程.沖壓機的工作順序可分為三個狀態(tài):初始、下沖和返回狀態(tài)。從初始狀態(tài)到下沖狀態(tài)的轉(zhuǎn)移須滿足啟動信號和高位行程開關(guān)信號同時為ON時才能發(fā)生；從下沖狀態(tài)到返回狀態(tài)，須滿足低位行程開關(guān)為ON時才能發(fā)生。功能表圖的結(jié)構(gòu)3

1、單序列結(jié)構(gòu)

單序列由一系列相繼激活的步組成。每一步的后面僅有一個轉(zhuǎn)換條件，每一個轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步

，如圖所示：功能表圖的結(jié)構(gòu)3

2、選擇序列結(jié)構(gòu)

選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束稱為合并。某一步的后面有幾個步，當滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時，轉(zhuǎn)向不同的步，如圖所示。

功能表圖的結(jié)構(gòu)3

3、并行序列結(jié)構(gòu)

并行序列的開始稱為分支，并行序列的結(jié)束稱為合并。當轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列，如圖所示。功能表圖的結(jié)構(gòu)3

4、綜合結(jié)構(gòu)

功能表的綜合結(jié)構(gòu)如圖所示

使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法4

舉例：動力頭進給運動示意圖如圖所示。使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法4

舉例：動力頭進給運動示意圖如圖所示。1）I/O分配輸入:啟動停止I0.0ST1I0.1ST2I0.2ST3I0.3輸出:快進Q0.0工進Q0.1快退Q0.22）

畫出功能表圖使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法4

順序控制指令介紹5

順序控制指令是PLC生產(chǎn)廠家為用戶提供的可使功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。S7-200PLC提供了三條順序控制指令，它們的STL形式、LAD形式和功能如表所示。順序控制指令介紹5

從表中可以看出，順序控制指令的操作對象為順控繼電器S，S也稱為狀態(tài)器，每一個S位都表示功能圖中的一種狀態(tài)。S的范圍為：S0.0~S31.7。注意：我們使用的是S的位信息。

從LSCR指令開始到SCRE指令結(jié)束的所有指令組成一個順序控制繼電器（SCR）段。LSCR指令標記一個SCR段的開始，當該段的狀態(tài)器置位時，允許該SCR段工作。SCR段必須用SCRE指令結(jié)束。當SCRT指令的輸入端有效時，一方面置位下一個SCR段的狀態(tài)器，以便使下一個SCR段開始工作；另一方面又同時使該段的狀態(tài)器復(fù)位，使該段停止工作。由此可以總結(jié)出每一個SCR程序段一般有以下三種功能：（1）驅(qū)動處理即在該段狀態(tài)器有效時，要做什么工作，有時也可以不做任何工作。（2）指定轉(zhuǎn)移條件和目標即滿足什么條件后狀態(tài)轉(zhuǎn)移到何處。（3）轉(zhuǎn)移源自動復(fù)位功能狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移后，置位下一個狀態(tài)的同時，自動復(fù)位原狀態(tài)。使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法61、舉例

在該例中，初始化脈沖SM0.1用來置位S0.1，即把S0.1（狀態(tài)1）狀態(tài)激活；在狀態(tài)1的SCR段要做的工作是置位Q0.4、復(fù)位Q0.5和Q0.6，T37同時計時。1s計時到后狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)移，T37即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件，T37的常開觸點將S0.2（狀態(tài)2）置位（激活）的同時，自動使原狀態(tài)S0.1復(fù)位。在狀態(tài)2的SCR段，要做的工作是輸出Q0.2，同時T38計時，20s計時到后，狀態(tài)從狀態(tài)2(S0.2)轉(zhuǎn)移到狀態(tài)3（S0.3），同時狀態(tài)2復(fù)位。注意：在SCR段輸出時，常用特殊中間繼電器SM0.0（常ON繼電器）執(zhí)行SCR段的輸出操作。因為線圈不能直接和母線相連，所以必須借助于一個常ON的SM0.0來完成任務(wù)。使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法6總結(jié)重點：

功能圖的構(gòu)成規(guī)則及結(jié)構(gòu)使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計步驟難點：順序控制指令使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計特點謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用—S7-200PLC綜合應(yīng)用一、起保停電路二、脈沖發(fā)生器電路三、閃爍電路

四、一小時定時電路內(nèi)容S7-200應(yīng)用啟保停電路S7-200應(yīng)用1ms定時器：1ms定時器每隔1ms就刷新，定時器位和當前值的更新不與掃描周期同步。對于大于1ms的程序掃描周期，在一個掃描周期內(nèi)，其當前值在一個掃描周期內(nèi)不一定保持一致。10ms定時器：10ms定時器由系統(tǒng)在每個掃描周期開始時自動刷新，由于是每個掃描周期只刷新一次，故在一個掃描周期內(nèi)定時器位和定時器的當前值保持不變。100ms：100ms定時器在定時器指令執(zhí)行時被刷新。因此為了保證正確的定時值，要確保在一個程序掃描周期中，只執(zhí)行一次100ms定時器令。（什么時候執(zhí)行到所在程序，什么時候才刷新）

脈沖發(fā)生電路定時器的刷新S7-200應(yīng)用脈沖發(fā)生電路S7-200應(yīng)用脈沖發(fā)生電路S7-200應(yīng)用閃爍電路S7-200應(yīng)用一小時定時電路S7-200應(yīng)用一小時定時電路SM0.4分脈沖SM0.5秒脈沖SM0.0SM0.1S7-200應(yīng)用延時接通/斷開電路總結(jié)重點：

起保停電路

閃爍電路難點：脈沖發(fā)生器電路一小時定時電路謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用——編制梯形圖程序三人搶答PLC控制運料小車自動控制系統(tǒng)12內(nèi)容水塔水位控制3三人搶答PLC控制1任務(wù)引入1.1三人搶答器PLC控制:三人搶答器控制模塊結(jié)構(gòu)如右圖所示，主持人配有搶答結(jié)束按鈕和搶答指示燈，A、B、C三人分別配有搶答按鈕和搶答成功指示燈。當主持人起動搶答結(jié)束按鈕后，搶答開始指示燈點亮，第一輪搶答開始；當一人搶答成功時，其指示燈點亮，同時搶答開始指示燈熄滅，其他人再搶答則無效；當主持人再次起動搶答結(jié)束按鈕后，搶答者的搶答成功指示燈熄滅，搶答開始指示燈點亮，開始新一輪搶答。任務(wù)分析1.2根據(jù)任務(wù)要求，主持人決定搶答開始與結(jié)束，可以采用置位/復(fù)位指令實現(xiàn)；三人僅能有一人成功搶答，可以采用互鎖電路，成功搶答者必須確保搶答有效，可以采用自鎖電路，也稱為起保停電路。任務(wù)實施1.3一、設(shè)備配置（1）1臺S7-200CPU224PlC。（2）1個三人搶答器控制模塊。（3）1臺裝有STEP7-Micro/WN32V4.0SP9編程軟件的PC。（4）1根PC/PPI電纜。

（5）連接導(dǎo)線若干。二、I/O分配及功能PLC接線圖1.4在斷電情況下，連接好PC/PPI電纜及PLC外圍電路接線。編寫梯形圖程序1.5運料小車自動控制系統(tǒng)2任務(wù)引入2.1送料小車可以左行，也可以右行，到左端碰到行程開關(guān)ST1后，小車就開始裝料，15s后，小車就自動右行，右行到右端的行程開關(guān)ST2，小車就開始卸料，10s后，小車就開始自動左行，左行到左端碰到行程開關(guān)ST1后，就又開始裝料。15s后，又開始右行……如此循環(huán)往復(fù)。任務(wù)實施2.2I/O分配及功能輸入:右行啟動按鈕SB1I0.0左行啟動按鈕SB2I0.1停止按鈕SB3I0.2右端行程開關(guān)ST2I0.3左端行程開關(guān)ST1I0.4輸出:右行接觸器Q0.0左行接觸器Q0.1裝料電磁閥Q0.2卸料電磁閥Q0.3編寫梯形圖程序2.3水塔水位控制3任務(wù)引入3.1水箱水位PLC控制，被控對象為保持一定壓力的供水水箱，給定量為滿水位的75％，控制量為對水箱注水的調(diào)速電動機的速度，調(diào)節(jié)量是其水位（單極性信號），由水位計檢測后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入PLC，PLC執(zhí)行PID指令后以單極性信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換送出，以控制電動機的調(diào)速，使水箱水位實現(xiàn)恒定水位控制。任務(wù)分析3.2根據(jù)任務(wù)要求，選定PI控制方式并給定參數(shù)值見表，并且系統(tǒng)運行后先由手動控制電動機，直到水位上升達到75％時，通過輸入點I0.0的置位切換自動狀態(tài)。PLC接線圖3.3在斷電情況下，連接好PC/PPI電纜及PLC外圍電路接線。編寫梯形圖程序3.4謝謝電氣控制與PLC應(yīng)用—— PLC控制系統(tǒng)連接連接S7-200CPU流水燈顯示PLC控制12內(nèi)容十字交通燈控制3連接S7-200CPU1 給S7-200CPU供電1.1第一個步驟就是要給S7-200CPU供電。下圖給出了直流供電和交流供電兩種CPU模塊的連接方式。在安裝和拆除任何電氣設(shè)備之前，必須確認該設(shè)備的電源已斷開。在安裝和拆除S7-200之前，必須遵守相應(yīng)的安全防護規(guī)范，并務(wù)必將其電源斷開。

連接RS-232/PPI多主站電纜1.2右圖為連接S7-200與編程設(shè)備的RS-32/PPI多主站電纜，連接電纜:◆連接RS-232/PPI多主站電纜的RS-232端（標識為“PC”）到編程設(shè)備的通信口上（本例中為COM1）。◆連接RS-232/PPI多主站電纜的RS-485端（標識為“PPI”）到S7-200的端口0或者端口1。◆設(shè)置RS-232/PPI多主站電纜的DIP開關(guān)。 打開STEP7-Micro-/WIN1.3單擊STEP-Micro/WIN的圖標，打開一個新的項目，右圖為一個新項目。注意左側(cè)的操作欄，可以用操作欄中的圖標，打開STEP7-Micro/WIN項目中的操作。右圖創(chuàng)建STEP7-Micro/WIN項目單擊操作欄中的通信圖標進入通信對話框，可以用這個對話框為STEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)。

為STEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)1.4在示例項目中使用的是STEP7-Micro/WIN和RS232/PPI多主站電纜的默認設(shè)置。檢查下列設(shè)置，如右圖所示。為STEP7-Micro/WIN設(shè)置通信參數(shù)◆PC/PPI電纜的通信地址設(shè)為“0”。◆接口使用COM1?！魝鬏敳ㄌ芈视?.6kbps與S7-200建立通信1.5◆在通信對話框中雙擊刷新圖標。STEP7-Micro/WIN搜尋并顯示所連接的S7-200CPU圖標。