1、 知识拓展 顺序功能图语言 S7 Graph 的使用 S7 Graph 语言是 S7-300 用于顺序控制程序设计的一种语言，遵从 IEC 61131-3 标准中的顺序控制语言的规定。下面给大家介绍一下该软件的使用。 1 S7 Graph 的安装： S7 Graph 软件属于可选的软件包，需要单独安装。安装步骤如下： （ 1） 双击 setup.exe 安装文件，安装开始。 （ 2） 弹出“安装语言”对话框。选择“ English” ，如图？所示。 图 选择安装语言 后面弹出的对话框，点击“下一步”或“是”即可。 （ 3）安装过程，要求安装授权。如图？所示。 图 安装授权 （ 4）最后，弹出下
2、面对话框，点击“ Finish” ，完成安装。 图 完成安装 2 S7 Graph 的结构： 用 S7 Graph 编写的顺序功能图程序以功能块 （ FB） 的形式被主程序 OB1 调用。 S7 Graph FB 包含许多系统定义的参数，通过参数设置对整个系统进行控制，从而实现系统的初始化和工作方式的转换等功能。 对于一个顺序控制项目至少需要 3 个块： 1） 一个调用 S7 Graph FB 的块，可以是组织块（ OB） 、功能（ FC）和功能块（ FB） 。 2） 一个 S7 Graph FB 块，用来描述顺序控制系统的任务及相互关系。 3） 一个 DB 块，作为背景数据块，保存顺序控制的
3、参数。 其中，一个 S7 Graph FB 最多包含 250 步和 250 个转换。 3 S7 Graph 编辑器： 图？中是 S7 Graph 的编辑器界面，左边的窗口是浏览窗口，右边的是程序编辑区。浏览窗口有三个选项： “ Graphic” （图形）选项卡、 “ Sequencer” （顺序控制器）和“ Variables”（变量选项卡） 。 “ Graphic” （图形）选项卡的中间是顺序控制器，其上下是永久性指令；“ Sequencer” （顺序控制器）可以方便的浏览总体结构； “ Variables” （变量选项卡）中的变量是编程时可能用到的各种基本元素。 图 S7 Graph 编辑
4、器 4应用实例： 还是以锅炉的鼓风机和引风机的控制要求为例，其工作过程是：按下起动按钮 I0.0 后，引风机开始工作，5s 后鼓风机开始工作，按下停止按钮 I0.1 后，鼓风机停止工作，5s 后引风机再停止工作。根据要求，我们画出其顺序功能图，如图所示。 1、 创建 FB 块 1) 打开 SIMATIC 管理器，找到目录中的“块”并选中，在右边的区域内点击右键，在弹出的快捷菜单中执行命令“插入新对象”“功能块” ，如图所示。 图 插入功能块 2）在弹出的“功能块属性”对话框中，选择语言为 S7-GRAPH 图 功能块属性 3）点击确定后，出现下面的对话框。可以看出在右侧区域多了一个 FB1 块
5、。 。 图 块的画面 4）双击打开，进入 S7 GRAPH 编辑环境，如图所示。 FB1 自动生成第 1 步（ STEP）和第 1 个转换（ TRANS） 。 图 控制系统工作原理 图 打开 S7-GRAPH 2、 S7 Graph 的两种编辑模式 上图中，左侧的“ Sequencer” （顺序控制器）工具条上的按钮用来放置步、转换、选择序列、 并行序列和跳步等等。 该工具条可以任意的拖放到工作区的其他位置。 如图？所示。 图 顺序控制器工具栏 编写时有两种模式： （ 1） 直接编辑模式： 执行菜单命令“ Insert”“ Direct” ，进入直接编辑模式。另外可以点击上图中第一个 图标，未
6、按下时为直接编辑模式。 在直接编辑模式下，如果希望在某一位置下面插入新的元件，首先用鼠标选中该位置， 然后在工具条中选择相应的按钮， 元件即可放置到相应的位置。 如果想连续插入相同的元件，可以连续点击，可插入多个。 （ 2） 拖放编辑模式： 执行菜单命令“ Insert”“ Drag-and-Drop” ，进入直接编辑模式。另外，可以选中上图 中第一个按钮。 （按钮按下） 在拖放模式下，如果选中工具条上的按钮，则鼠标将带着与被点击的按钮相类似的光标移动。在需要放置的位置，点击一下左键，即可完成放置。如果拖动鼠标时，带有“ ”标示，表示在该位置不能放置；若该图标消失，则表示可以放置。放置完毕，可
7、按下“ ESC”键，取消放置。 3、 基本框架 1） 在拖动模式下， 选中 “ ” ， 然后在编辑区 “ Trans1” 处点击， 添加 “ Step2” 和 “ Trans2” ；继续点击，可连续添加步。本例中，共四步，点击三次。 2）在工具栏中选中“ ” ，拖动到在最后一转换 T4，点击左键。此时，出现下面的画面， 如图？左图所示。 输入编号 1， 回车。 在 T4 下方出现一个标有 S1 的箭头， 如图？右图所示。 图？ 添加跳步 与此同时，在步 S1 上方的有向连线上，自动出现一个水平的箭头，右侧标有转换 T4。相当于在 S4 到 S1 形成了一条有向连线。至此， S1 S4 形成了一
8、个闭环。 4、 步与动作 表示步的方框内有步的编号（ S1、 S2、 S3、 S4）和步的名称（ Step1、 Step2、 Step3、Step4） ，点击可以修改名称，但不能用汉字名称。 通过下图中所示的两种方式，可以显示或关闭各步的动作和转换条件。 图 显示和关闭动作和转换条件 在直接编辑模式下，选中某一步后面的动作框后，点击“Sequencer” （顺序控制器）上的动作按钮“ ” ，此时在动作框下面会插入一个动作行，连续点击，会不断添加。 在拖动编辑模式下，选中“ ”后， “Sequencer” （顺序控制器）上的动作按钮“ ” ，此时动作随鼠标进行放置。当鼠标指向到“Step1”处时
9、， “ ”消失时，表示该处可以放置动作，点击左键，即可放置一个动作；若连续点击，可连续放置多个动作。 下面介绍几个常用的动作命令： 1） 命令 S：置位，当步为活动步时，使得输出为 1 并保持； 2） 命令 R：复位，当步为活动步时，使得输出为 0 并保持； 3） 命令 N：当该步为活动步时，输出为 1；当该步为不活动步时，输出为 0； 4） 命令 D：延时指令，延时时间在右下方的方框中设置，例如，T#5S；上方的方框设置的一个位变量，该位反映的是延时时间到或没到的标志。延时时间到，若该步为活动步，则动作输出为 1；若为不活动步，则输出为 0。 5） 命令 CALL：该步为活动步时，调用命令中
10、的逻辑块。 根据上面的介绍，我们将例子中的顺序功能图写入该软件，因为 Q0.0 在第 2、3 和 4步都出现，所示用了“S” （置位）指令；而在初始步（S1）将 Q0.0 复位。对于第 2 步和第4 步，需要延时 5s，输入命令 D（延时） ，地址输入 M1.0 和 M1.1，在地址下面的空格中输入时间常数“T#5s” ；其中，M1.0 和 M1.1 作为转换的条件，作为延时时间到的标志。 图 顺序控制图的步和动作 5、 转换条件 转换条件采用梯形图和功能块图来表示， 在 “ VIEW” （视图） 菜单中用 “ LAD” 或 “ FBD”命令切换两种表示方法。选中“ LAD”来生成转换条件。如
11、图？所示，点击图示的虚线框，添加触点；然后点击窗口最左边垂直放置的工具条中的“ ” “ ”和比较器按钮“ ” （相当一个触点） ，用它们的串并联电路作为转换的条件。生成触点后，点击触点上方的“ ” ，输入绝对地址。例如在步 S1 到步 S2 的转换条件，插入一个常开触点，点击“ ”并输入“ I0.0” 。右键点击该地址，选择“编辑符号” ，在出现的对话框中输入地址对应的符号、数据类型和注释等。如图？所示。点击“确定”后，在图中显示的是符号地址“ start” 。如图？所示。按同样的方法，添加后几步的转换条件。 图 对转换条件编程 图？ 插入符号 图 显示符号地址 图 添加转换条件 6、 保存和
12、关闭编辑窗口 编辑完成后，对块进行保存，保存时自动编译。如果程序有误，则在下面的对话框中显示错误提示和报警，改正后保存。保存后，可以关闭该块。 7、 设置参数集 在 S7 Graph 编辑器中，执行菜单命令“ Option” （选项）“ Block Setting” （块设置） ， 在出现的对话框中“ Compile/Save” （编译 /保存）选项卡的“ FB Parameters” （ FB 参数）区，将 FB1 的参数设置为“ Minimum” （最小） ，仅有一个输入参数 INIT_SQ（初始化顺序控制器） 。 图 功能块参数设置 8、 主程序中调用 S7 Graph FB 块 完成了
13、对 S7 Graph 功能块 FB 的编程后，在主程序中调用 FB1。打开 OB1，设置为梯 形图语言。打开左侧的“ FB 块”文件夹，将其中的 FB1 拖放到程序编辑区，如图 ?所示。 图 OB1 中调用 FB1 块 输入 INIT-SQ 的实参 M0.0，并在 FB1 上方的“ ”处，填入一个背景数据块，比如说“ DB1” 。如果 DB1 尚未生成，确认后则自动生成它。 9、 用 S7-PLCSIM 仿真调试 S7-Graph 程序 打开仿真器，将块的所有内容进行下载，将仿真器的状态开关打到“ Run” ，则程序开 始运行。图中分别是运行时 FB1 块的监控画面。上电后，第一步为初始步，处
14、于活动状态；当按下启动“ start”后，第二步成为活动步。同时启动定时器，定时时间到，则为 M1.0 置 位，第三步成为活动步。当按下停止按钮，第四步变为活动步。定时时间到，则返回到初始步，初始步有变为活动步。 图 初始步为活动步 图 第二步为活动步 图 第三步为活动步 图 第四步成为活动步 思考与练习 1.画出图 4-27 所示波形对应的顺序功能图。 2.画出实现红黄绿三种颜色信号灯循环显示 (要求循环间隔时间为 0.5S)的顺序功能图。 3. 小车在初始状态时停在中间，限位开关 I0.0 为 ON，按下起动按钮 I0.3，小车按图4-28 所示的顺序运动，最后返回并停在初始位置。画出控制
15、系统的顺序功能图。 I0.2Q0.0Q0.1Q0.2I0.0 I0.1 I0.3图 4-27 题 1 的波形图 4. 冲床的运动示意图如图 4-29 所示。初始状态时机械手在最左边，I0.4 为 ON；冲头在最上面，I0.3 为 ON；机械手松开（Q0.0 为 OFF） 。按下起动按钮 I0.0，Q0.0 变为 ON,工件被夹紧并保持，2s 后 Q0.1 变为 ON，机械手右行，直到碰到限位开关 I0.1，以后将顺序完成以下动作：冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开（Q0.0 被复位） ，延时 2s后，系统返回初始状态，各限位开关和定时器提供的信号是相应步之间的转换条件。画出控制系统的顺
16、序功能图。 5. 某组合机床动力头进给运动示意图如图 4-30 所示，设动力头在初始状态时停在左边，限位开关 I0.1 为 ON。按下起动按钮 I0.0 后，Q0.0 和 Q0.2 为 1，动力头向右快速进给（简称快进） ，碰到限位开关 I0.2 后变为工作进给（简称工进） ，Q0.0 为 1，碰到限位开关I0.3 后，暂停 5s；5s 后 Q0.2 和 Q0.1 为 1，工作台快速退回（简称快退） ，返回初始位置后停止运动。画出控制系统的顺序功能图并设计梯形图程序。 Q0.1 Q0.0I0.1I0.0I0.2M0.1M0.2M0.3图 4-28 题 3 的示意图 I0.4(2)右行 Q0.1
17、(5)左行 Q0.2I0.1(1)夹紧Q0.0置位(6)放开Q0.0复位I0.3I0.2(4)上行 Q0.4(3)下行 Q0.3图 4-29 题 4 示意图 6.设计下列顺序功能图的梯形图程序。 7. 试画出图 4-32 所示信号灯控制系统的顺序功能图并设计梯形图程序，I0.0 为启动信号。 8. 使用 SCR 指令设计下列顺序功能图的梯形图程序。 I0.3I0.2I0.1工进快退快进图 4-30 题 5 示意图 I0.0I0.1Q0.0Q0.15S6S4S图 4-32 题 6 示意图 M0.0M0.1M0.2SM0.1I0.0I1.4I3.7 Q0.2Q0.4Q0.2M0.3Q0.3I4.5
18、I2.3M0.1SM0.1I2.3Q0.1Q0.5Q0.4M0.3M0.2 M0.4I2.7 I0.2 M0.0I4.51） 2） 图 4-31 题 6 的顺序功能图 9. 初始状态时某冲压机的冲压头停在上面，限位开关 I0.2 为 ON，按下起动按钮 I0.0，输出位 Q0.0 控制的电磁阀线圈通电并保持，冲压头下行。压到工件后压力升高，压力继电器动作，使输入位 I0.1 变为 ON，用 T37 保压延时 5s 后，Q0.0 变为 OFF，Q0.1 为 ON，上行电磁阀线圈通电，冲压头上行。返回初始位置时碰到限位开关 I0.2，系统回到初始状态，Q0.1 变为 OFF，冲压头停止上行。画出控
19、制系统的顺序功能图。 10. 某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的 6 个孔（见图 4-34） 。开始自动运行时两个转头在最上面的位置，限位开关 I0.3 和 I0.5 为 ON。操作人员放好工件后，按下起动按钮 I0.0，Q0.0 变为 ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器 I0.1 为 ON，Q0.1 和 Q0.3 使两只钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关 I0.2 和 I0.4 设定的深度时，Q0.2 和 Q0.4 使两只钻头分别上行，升到由限位开关 I0.3 和 I0.5 设定的起始位置时，分别停止上行，设定值为 3 的计数器 C0 的当前值加 1。两个都上升到位后，若没有钻完 3
20、 对孔，C0 的常闭触点闭合，Q0.5 使工件旋转 120。旋转到位时限位开关 I0.6 为 ON，旋转结束后又开始钻第 2对孔。3 对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值 3，C0 的常开触点闭合，Q0.6 使工件松开，松开到位时，限位开关 I0.7 为 ON，系统返回初始状态。画出 PLC 的外部接线图和控制系统的顺序功能图。 S1.0S0.1 S0.2SM0.1I0.0 I0.2Q0.5Q0.2Q0.4Q0.1Q0.3S0.3S0.5S0.4I0.4 S0.0I0.6I1.0 S0.6 1Q0.6I0.1 I0.3I0.5 S0.7图 4-33 题 8 的顺序功能图图 4-34 题 10 的示意图
