1、第6章,顺序控制设计法,顺序控制设计法,顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(step)，并用编程元件(例如存储器位M)来代表各步。a.步的划分:根据输出量的状态,在任何一步之内，各输出量的ONOFF状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。b. 转换条件:使系统由当前步进入下一步的信号。,顺序控制设计方法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。 顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计的顺序控制程序的有力工具。,顺序功能图,功用：描述控制系统
2、的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。组成：步、有向连线、转换、转换条件、动作,顺序控制功能图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。,由步、转换、转换条件、有向连线、动作来组成。,顺序功能表图的组成,用矩形框表示各步。框内的数字，编程元件的地址表示步的编号。,动作用矩形框表示，框内的文字表示动作的内容,步与步之间用有向连线连接，箭头表示转换的方向,转换用与有向连线垂直的短划线表示，转换将相邻两步分开。,初始步,当系统正处在某一步所在的阶段，进行相应的动作
3、时，叫做该步处于活动状态，该步称为活动步。,当转换条件满足时，上一步的活动结束，下一步的活动开始。,转换条件用短划线旁边用文字、表达式或符号说明。,示例：,单序列由一系列相继激活的步组成。没有分支，每一步的后面只有一步，步与步的之间仅有一个转换条件。,选择序列的开始称为分支。*某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步。 *无论转向哪个分支，当其后续步成为活动步时，步5自动变为不活动步； *当已选择了转向某一个分支，则不允许另外几个分支的首步成为活动步，所以应该使各选择分支之间联锁。,选择序列的结束称为合并。几个选择序列合并到同一个序列上，各个序列上的步在各自转换条件满足时转换
4、到同一个步。,单序列结构,选择序列结构,基本结构,并行序列结构,并行序列的开始称为分支,用双线表示并行序列的分支只允许有一个转换条件，标在表示同步的水平双线之上。,并行序列的结束称为合并。当并行序列上的各步都为活动步，且某一个转换条件满足时，同时转换到同一个步。,复杂顺序功能图举例,顺序功能图中转换实现的基本规则,1.转换实现的条件 (1)该转换所有的前级步都是活动步。(2)相应的转换条件得到满足。如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现。为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。,2.转换实现应完成的操作(1)使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。(2
5、)使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。,注意事项,(1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。(2)两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。(3)初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，始步是必不可少。顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有输出，只是做好预备状态；,(5)只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步 。 -有断电保护功能的存储器（M）代表各步的编程元件 -没有断电保护功能的存储器（M）代表各步的编程元件 -系统有自动、手动两种工作方式,(4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步和有向
6、连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态(单周期，图5-12)，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。,单序列设计,单序列：动作一个接一个完成，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接着一个步。,示例：,控制锅炉的鼓风机和引风机的要求。按下起动按钮SB1（I0.0点输入）后，应先开引风机，延时5s后再开鼓风机。按下停止按钮SB2（I0.1点输入）后，应先停鼓风机，5s后再停引风机。KM1为引风机交流接触器（Q4.0点驱动），KM2为鼓风机交流接触器（Q4.1点驱动）。,顺序功能图,根据Q4.0和Q4.1接通/断开状
7、态的变化，显然工作期间可以分为3步，分别用S1、S2、S3来代表这3步，用S0来代表等待起动的初始步。起动按钮I0.0及停止按钮I0.1的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。,选择序列设计,（1）选择序列的分支的编程方法,选择序列是指在某一步后有若干个单序列等待选择，一次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。,（2）选择序列的合并的编程方法,（1）并行序列的分支的编程方法,并行序列是指在某一转换条件下，同时起动若干个单序列。并行序列的开始用双水平线表示，同时结束若干个序列也用双水平线表示，,（2）并行序列的合并的编程方法,
8、并行序列设计,示例：,使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法,根据顺序功能图设计梯形图时,可以用辅助继电器M来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.,起保停电路只使用PLC最基本的与触点和线圈有关的指令。任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的可编程序控制器。,顺序功能图与梯形图的对应关系,步程序结构,某一步成为活动步的条件是：前一步是活动步且转换条件满足。所以图中将常开触点Si-1和Ci以及Si和Ci+1相串联作为步启动的条件。由于转换条件是短信号，因此每步要加
9、自锁当后续步成为活动步时，前一步要变为不活动步，所以图中将常闭触点Si+1和si+2与前一步的控制位线圈相串联。,控制电路,输出电路,M0.0,I0.0,I0. 1,M0. 2,T0,M0. 3,C2,M0. 4,M0. 5,T1,M0. 6,I0. 2,M0. 7,I0. 3,M0. 8,C3,I0. 5,M0. 9,T4,初始步（步M0.0）,并行序列的分支步（步M0. 1）步M0. 1的后面有2条并行序列的分支,并行序列的合并步（步M0.9）步M0.9的前面有2条并行序列的分支,M0. 1,M0.0,I0.0,I0. 1,M0. 2,T0,M0. 3,C2,M0. 4,M0. 5,T1,
10、M0. 6,I0. 2,M0. 7,I0. 3,M0. 8,C3,I0. 5,M0. 9,T4,M0. 1,M0.0,I0.0,I0. 1,M0. 2,T0,M0. 3,C2,M0. 4,M0. 5,T1,M0. 6,I0. 2,M0. 7,I0. 3,M0. 8,C3,I0. 5,M0. 9,T4,M0. 1,M0.0,I0.0,I0. 1,M0. 2,T0,M0. 3,C2,M0. 4,M0. 5,T1,M0. 6,I0. 2,M0. 7,I0. 3,M0. 8,C3,I0. 5,M0. 9,T4,M0. 1,应用举例：物料混合装置用来将粉末状的固体物料（粉料）和液体物料（液料）按一定的比
11、例混合在一起，经过一定时间的搅拌后便得到成品。粉料和液料都用电子称来计量。初始状态时粉料称料斗、液料称料斗和搅拌器都是空的，它们底部的排料阀关闭；液料仓的放料阀关闭，粉料仓下部的螺旋输送机的电机和搅拌机的电机停转；Q4.0Q4.4 均为0 状态。PLC 开机后用OB100 将初始步对应的M0.0 置为1 状态，将其余各步对应的存储器位复位为0 状态，并将MW10 和MW12 中的计数预置值分别送给减计数器C0 和C1。按下起动按钮I0.0，Q4.0, Q4.1 变为1 状态，开始进料。电子称的光电码盘输出与称斗内物料重量成正比的脉冲信号。减计数器C0 和C1 分别对粉料称和液料称产生的脉冲计数
12、。脉冲计数值减至0 时，其常闭触点闭合，称斗内的物料等于预置值。Q4.0, Q4.1 变为0 状态，停止进料。进入等待步后预置计数器。,转换条件=1,使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法,使用置位复位指令的顺序控制编程方法又称为以转换为中心的编程方法。,转换条件,转换后的状态（结果）,输出电路,示例：,示例：,具有多种工作方式系统的顺序控制,机械手控制系统设计1. 工艺过程及控制要求1) 工艺过程简易物料搬运机械手是一个水平/垂直位移的机械设备，其操作是将工件从左工作台(A点）搬运到右工作台(B点） 。机械手通常位于原点，它的动作全部由气缸驱动，而气缸则由相应的电磁阀控制。其中，上升/下降
13、和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制，放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀(称为夹紧电磁阀)控制。,机械手的任务是将工件从工作台A搬往工作台B。,2) 控制要求机械手控制系统设有 手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式。机械手在最上面和最左面且松开时，成为系统处于原点状态（或称为初始状态）。在进入单周期、单步、连续工作方式之前，系统应处于原点状态。,机械手控制的程序流程图,2. 可编程序控制器选型1) 硬件配置系统输入信号有启动、停止按钮，4个限位开关，6个手动输入信号，5个工作方式选择信号，共计17个数字量输入信号；输出信号有机械手上升/下降驱动信号左移/右移驱动信号和机械手夹紧驱动信号
14、，共有5个数字量输出信号。不需模拟量模块，选择S7-300系列的CPU313，加上数字量输入模块SM321及输出模块SM322就可以满足要求，而且还有一定的裕量。,2) I/O地址分配 将17个输入信号、5个输出信号与PLC的I/O端一一对应，编排好地址。,3) 其它地址分配 (1) 夹紧定时器T0，定时1s； (2) 放松定时器T1，定时1s； 自动方式起始步标志M0.0； (4)原点标志M0.5（I0.4、I0.2,Q4.1为ON，M0.5为ON,原点状态 ） (5) 转换允许 标志M0.6； (6)连续工作状态标志M0.7。,3. PLC控制系统程序设计,主程序的梯形图：,机械手程序设计
15、逻辑功能块(子程序)逻辑功能块包括公用程序(FC1)、手动方式控制(FC2)、自动方式或单动方式控制(FC3)和返回原点控制(FC4) 。,初始化程序梯形图设计：,M0.0为起始工步标志,公用程序梯形图设计：,M2.0M2.7为各工步标志,-用于处理自动程序和手动程序相互切换的处理。,手动程序梯形图设计：,Q4.0,Q4.1,自动程序梯形图设计：,原点标志M0.5（I0.4、I0.2,Q4.1为ON，M0.5为ON,原点状态 ） 转换允许 标志M0.6； 连续工作状态标志M0.7。,单周期/连续工作 状态,(I2.3或I2.4=1),原点标志M0.5（I0.4、I0.2,Q4.1为ON，M0.
16、5为ON,原点状态 ） 转换允许 标志M0.6； 连续工作状态标志M0.7。,M0.6,M0.6,M0.6,M0.6,M0.6,M0.6,M0.6,单步工作 状态,(I2.2=1),M0.6,M0.6,自动程序梯形图设计：,使用起保停电路的编程方法,输出电路编程,I0.1I0.4为单步运行设置的。,自动返回原点程序梯形图设计：,使用置位复位指令的编程方法,网络4：机械手下降到位，停止下降并启动夹紧控制,网络5：夹紧定时时间到，机械手上升,网络7：机械手右行到位，停止右移并启动下降控制,网络8：机械手下降到位，停止下降并启动松开控制,网络6：机械手上升到位，停止上升并启动右行,自动返回原点程序：,
