PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),熟練掌握梯形圖的基本電路，并能夠靈活應(yīng)用；熟練掌握梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法：邏輯設(shè)計(jì)法、時(shí)序設(shè)計(jì)法、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法。掌握多種工作方式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。,基本要求,4-1梯形圖的基本電路,4-4梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,4-6繼電器控制電路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法,4-3梯形圖的時(shí)序設(shè)計(jì)方法,4-2梯形圖的邏輯設(shè)計(jì)方法,4-5梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)方法,4-7多種工作方式系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì),4-1-1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述,4-1概述,一.PLC控制系統(tǒng)的組成,PLC控制系統(tǒng),信號(hào)輸入元件：向PLC輸入指令信號(hào)或被控對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)。（如按鈕、限位開關(guān)、傳感器等）,信號(hào)輸出元件：控制被控對(duì)象的工作。（電磁閥、接觸器、信號(hào)燈等）,PLC：通過執(zhí)行軟件程序來完成控制功能。,信號(hào)輸入元件,輸出執(zhí)行元件,PLC,二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟,1.對(duì)控制任務(wù)作深入的調(diào)查研究,弄清哪些是PLC的輸入信號(hào)，是模擬量還是開關(guān)量信號(hào)，用什么方式來獲取信號(hào)；,哪些是PLC的輸出信號(hào)，通過什么執(zhí)行元件去驅(qū)動(dòng)負(fù)載；,弄清整個(gè)工藝過程和欲完成的控制內(nèi)容；,了解運(yùn)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)方式，是液壓、氣動(dòng)還是電動(dòng)；,了解系統(tǒng)是否有周期運(yùn)行、單周期運(yùn)行、手動(dòng)調(diào)整等控制要求等；,了解哪些量需要監(jiān)控、報(bào)警、顯示，是否需要故障診斷，需要哪些保護(hù)措施等；,了解是否有通信聯(lián)網(wǎng)要求等。,2.確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,在深入了解控制要求的基礎(chǔ)上，確定電氣控制總體方案。,確定主回路所需的各電器，確定輸入、輸出元件的種類和數(shù)量；,3.確定系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,確定保護(hù)、報(bào)警、顯示元件的種類和數(shù)量；,計(jì)算所需PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，并參照其他要求選擇合適的PLC機(jī)型。,4確定PLC的輸入/輸出點(diǎn)分配,確定各輸入/輸出元件并作出PLC的I/O分配表。,根據(jù)控制要求，擬訂幾個(gè)設(shè)計(jì)方案，經(jīng)比較后選擇出最佳編程方案。,當(dāng)控制系統(tǒng)較復(fù)雜時(shí)，可分成多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子任務(wù)，分別對(duì)各子任務(wù)進(jìn)行編程，最后將各子任務(wù)的程序合理地連接起來。,5設(shè)計(jì)應(yīng)用程序,6應(yīng)用程序的調(diào)試,編寫的程序必須先進(jìn)行模擬調(diào)試。經(jīng)過反復(fù)調(diào)試和修改，使程序滿足控制要求。,在開始制作控制柜及控制盤之前，要畫出電氣控制主回路電路圖。,7制做電氣控制柜和控制盤,要全面地考慮各種保護(hù)、連鎖措施等問題。,在控制柜布置和敷線時(shí)，要采取有效的措施抑制各種干擾信號(hào)。,要注意解決防塵、防靜電、防雷電等問題。,8聯(lián)機(jī)調(diào)試程序,調(diào)試前要制定周密的調(diào)試計(jì)劃，以免由于工作的盲目性而隱藏了故障隱患。,程序調(diào)試完畢，必須運(yùn)行一段時(shí)間，以確認(rèn)程序是否真正達(dá)到控制要求。,9編寫技術(shù)文件,整理程序清單并保存程序，編寫元件明細(xì)表，整理電氣原理圖及主回路電路圖，整理相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，編寫控制系統(tǒng)說明書等。,三、PLC的應(yīng)用程序,1應(yīng)用程序的內(nèi)容,應(yīng)能最大限度地滿足控制要求。,（1）初始化程序。,將某些數(shù)據(jù)區(qū)清零；使某些數(shù)據(jù)區(qū)恢復(fù)所需數(shù)據(jù)；對(duì)某些輸出位置位/復(fù)位；顯示某些初始狀態(tài)等。,初始化程序可以為系統(tǒng)啟動(dòng)作好必要的準(zhǔn)備，如：,應(yīng)用程序還應(yīng)包括以下內(nèi)容：,（2）檢測(cè)、故障診斷、顯示程序。,這些內(nèi)容可以在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)再進(jìn)行添加。有時(shí)，它們也是相對(duì)獨(dú)立的程序段。,（3）保護(hù)、連鎖程序。其作用為：,杜絕由于非法操作等引起的邏輯混亂，保證系統(tǒng)安全、可靠地運(yùn)行。,通常在PLC外部也要設(shè)置連鎖和保護(hù)措施。,2應(yīng)用程序的質(zhì)量,（1）程序的正確性。,正確的程序必須能經(jīng)得起系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)。,（2）程序的可靠性。,能保證系統(tǒng)在正常和非正常（短時(shí)掉電、某些被控量超標(biāo)、某個(gè)環(huán)節(jié)有故障等）情況下都能安全可靠地運(yùn)行。,能保證在出現(xiàn)非法操作（如按動(dòng)或誤觸動(dòng)了不該動(dòng)作的按鈕等）情況下不至于出現(xiàn)系統(tǒng)失控。,（3）參數(shù)的易調(diào)整性好。,經(jīng)常修改的參數(shù)，在程序設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮怎樣編寫才能易于修改。,（4）程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練。,簡(jiǎn)練的程序，可以減少程序掃描時(shí)間、提高PLC對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)速度。,（5）程序的可讀性好。,4-1-2梯形圖的基本電路,1.啟保停電路,2.雙向控制電路,其中SB1為啟動(dòng)按鈕，SB2為停止按鈕。,（其中SB3為停止按鈕）,定時(shí)未到，為ON,為ON，自鎖,3.定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用,（1）.單脈沖電路,控制要求：在控制信號(hào)的上升沿產(chǎn)生脈寬一定的單脈沖,無論00000接通時(shí)間長(zhǎng)短，01000產(chǎn)生的脈寬均為TIM000定時(shí)時(shí)間2s。,閉合,為ON,為ON,為ON,開始定時(shí),定時(shí)到，斷開,為OFF,（2）.閃爍電路,作用：產(chǎn)生周期性方波脈沖,當(dāng)00000為OFF時(shí)，停止脈沖輸出。,定時(shí)到,定時(shí)到,定時(shí)2s,定時(shí)3s,復(fù)位TIM000,復(fù)位TIM001,（3）.周期性脈沖序列發(fā)生器,作用：產(chǎn)生一定周期的脈沖序列,（a）.自復(fù)位定時(shí)器,作用：在控制信號(hào)的作用下，用定時(shí)器產(chǎn)生一定周期的脈沖序列,下一個(gè)周期，TIM000線圈得電，開始第二次定時(shí)、循環(huán)。由于Ts很小，可以近似認(rèn)為脈沖序列的周期為5s。,定時(shí)5s,定時(shí)到,TIM000復(fù)位,（b）.自復(fù)位定時(shí)器,作用：在控制信號(hào)的作用下，用計(jì)數(shù)器產(chǎn)生一定周期的脈沖序列,25500為0.1s時(shí)鐘脈沖序列，計(jì)數(shù)器的SV50500.15s可以實(shí)現(xiàn)5s的定時(shí)。,00000為ON，則R為OFF，不復(fù)位。,CNT000開始對(duì)25500計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)到CNT000線圈得電,CNT000常開點(diǎn)閉合,CNT000復(fù)位,CNT000常開點(diǎn)打開,在下一個(gè)掃描周期，因?yàn)镃NT000常開點(diǎn)已經(jīng)打開，不復(fù)位。CNT000開始對(duì)25500計(jì)數(shù).如此循環(huán)。,0.1s時(shí)鐘脈沖,（4）.定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍的擴(kuò)展,PLC中定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的定時(shí)、計(jì)數(shù)范圍有限（定時(shí)器：0999.9s、高速定時(shí)器：099.99s；計(jì)數(shù)器：09999），若想實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)、計(jì)數(shù)，可以用兩個(gè)以上的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器串聯(lián)。,例：用兩個(gè)計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)1小時(shí)定時(shí),60s自復(fù)位定時(shí)器,對(duì)1分鐘脈沖計(jì)數(shù),4.移位寄存器的應(yīng)用,（1）.在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用,某生產(chǎn)線有5個(gè)工位,1號(hào)工位：檢查站，檢查產(chǎn)品是否合格,合格：00000為OFF,不合格：00000為ON,5號(hào)工位：剔除站，不合格產(chǎn)品被機(jī)械手剔除,產(chǎn)品要從1工位移入2工位，檢測(cè)結(jié)果裝入20000中，經(jīng)過4次移動(dòng)移到5號(hào)站，檢測(cè)結(jié)果裝入20003中，產(chǎn)品合格則繼續(xù)下面的工藝，產(chǎn)品不合格則被機(jī)械手剔除。,傳送帶的主動(dòng)軸上裝有移位信號(hào)傳感器，產(chǎn)品每移一位，傳感器發(fā)出一個(gè)移位脈沖，由00001輸入。00002為工作控制信號(hào)，01000帶動(dòng)機(jī)械手工作。,（2）.彩燈控制,移位寄存器2000020007通過0100001007控制外接8個(gè)彩燈，20007用作移位寄存器的數(shù)據(jù)輸入，形成環(huán)形移位。,00102用作移位方向控制。用2000020007的狀態(tài)控制對(duì)應(yīng)彩燈的明暗，循環(huán)移位，即構(gòu)成彩燈循環(huán)顯示。,用移位寄存器控制8個(gè)彩燈，實(shí)現(xiàn)彩燈的循環(huán)移位。,自復(fù)位定時(shí)器產(chǎn)生2s的周期脈沖序列，作為移位脈沖。,外接開關(guān)0000000007設(shè)置各彩燈的初始值，設(shè)為ON或OFF。,脈沖發(fā)生器,右移,左移,設(shè)置彩燈初始狀態(tài),梯形圖,5.用一個(gè)按鈕控制啟動(dòng)和停止,（1）.用基本輸入輸出指令實(shí)現(xiàn),（2）.用KEEP指令實(shí)現(xiàn),00000為ON，20000為ON一個(gè)周期，01000為ON，一個(gè)周期后，20000的常閉觸點(diǎn)為ON，01000自鎖。再次按下00000，01000為ON，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開，20000常閉觸點(diǎn)為OFF一個(gè)周期，01000失電。,00000為ON，20000為ON一個(gè)周期，01000常閉點(diǎn)為ON，常開觸點(diǎn)為OFF，KEEP指令使01000置位為ON。再次按下00000，20000為ON一個(gè)周期，由于01000常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，KEEP指令復(fù)位01000。,返回,4-2梯形圖的邏輯設(shè)計(jì)方法,根據(jù)控制功能，將輸入與輸出信號(hào)之間建立起邏輯函數(shù)關(guān)系（可先列出邏輯狀態(tài)表）；,對(duì)上述所得的邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡(jiǎn)或變換；,對(duì)化簡(jiǎn)后的函數(shù)，利用PLC的邏輯指令實(shí)現(xiàn)其函數(shù)關(guān)系（作出I/O分配，畫出PLC梯形圖）；,邏輯設(shè)計(jì)法的基本步驟,添加特殊要求的程序。,上機(jī)調(diào)試程序，進(jìn)行修改和完善。,例1：通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)1,設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視三個(gè)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況要求：兩個(gè)或兩個(gè)以上通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：信號(hào)燈持續(xù)亮一個(gè)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：信號(hào)燈以0.5Hz頻率閃爍三個(gè)通風(fēng)機(jī)都不運(yùn)轉(zhuǎn)：信號(hào)燈以2Hz頻率閃爍用一個(gè)控制開關(guān)控制系統(tǒng)工作：開關(guān)閉合：系統(tǒng)工作開關(guān)斷開：系統(tǒng)不工作,分析控制要求可知：,反映每臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)是PLC的輸入信號(hào)；,要用PLC的輸出信號(hào)來控制指示燈的亮、滅。,（1）.I/O分配,輸入：三個(gè)通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)：0000000002；控制開關(guān)：00003輸出：信號(hào)燈01000,（2）.梯形圖設(shè)計(jì),（3）.真值表,兩個(gè)或兩個(gè)以上通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：,一個(gè)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：,三個(gè)通風(fēng)機(jī)都不運(yùn)轉(zhuǎn)：,則20001可以用20000和20002表示：,（兩式相乘再整理）,0.5Hz信號(hào)產(chǎn)生電路,2Hz信號(hào)產(chǎn)生電路,2Hz閃,0.5Hz閃,控制開關(guān),把以上梯形圖組合起來，即構(gòu)成本題的梯形圖,常亮,返回,程序鏈接,例2：通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)2,設(shè)計(jì)一個(gè)通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視4個(gè)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況要求：3臺(tái)或3臺(tái)以上通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：綠燈常亮2臺(tái)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：綠燈以5Hz頻率閃爍1臺(tái)通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)：紅燈以5Hz頻率閃爍全部停機(jī)時(shí)：紅燈常亮。,（1）.I/O分配,輸入：四個(gè)通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)：0010100104；輸出：紅燈01101、綠燈01102,（2）.紅燈常亮的程序設(shè)計(jì),（3）.綠燈常亮的程序設(shè)計(jì),化簡(jiǎn)后：,梯形圖：,（4）.紅燈閃爍的程序設(shè)計(jì),設(shè)紅燈閃爍為“1”，狀態(tài)表為：,化簡(jiǎn)：,25501為0.2s脈沖信號(hào)，即5Hz脈沖信號(hào)。,梯形圖為：,（5）.綠燈閃爍的程序設(shè)計(jì),化簡(jiǎn)：,25501為0.2s脈沖信號(hào)，即5Hz脈沖信號(hào)。,梯形圖為：,設(shè)綠燈閃爍為“1”，狀態(tài)表為：,（6）.總梯形圖：把各部分梯形圖合并,程序鏈接,4-3梯形圖的時(shí)序設(shè)計(jì)方法,若PLC各輸出信號(hào)的狀態(tài)變化有一定的時(shí)間順序，可由時(shí)序圖入手進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。,(1)根據(jù)各輸入、輸出信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系，畫出輸入和輸出信號(hào)的工作時(shí)序圖。,(2)把時(shí)序圖劃分成若干個(gè)區(qū)段，確定各區(qū)段的時(shí)間長(zhǎng)短。找出區(qū)段間的分界點(diǎn)，弄清分界點(diǎn)處各輸出信號(hào)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換條件。,一般方法為：,(3)確定所需的定時(shí)器個(gè)數(shù)，分配定時(shí)器號(hào)，確定各定時(shí)器的設(shè)定值。,(4)明確各定時(shí)器開始定時(shí)和定時(shí)到兩個(gè)時(shí)刻各輸出信號(hào)的狀態(tài)。最好作一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換明細(xì)表。,(5)作PLC的I/O分配表。,(6)根據(jù)時(shí)序圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換明細(xì)表和I/O分配表，畫出PLC梯形圖。,(7)作模擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步修改、完善程序。,時(shí)序圖設(shè)計(jì)法舉例,圖為十字路口上的紅、黃、綠交通信號(hào)燈。綠燈亮放行、紅燈亮禁行。,控制要求：,.放行時(shí)間：南北方向?yàn)?0秒，東西方向?yàn)?0秒。,.禁行預(yù)告：欲禁行方向的黃燈和欲放行方向的紅燈以5Hz的頻率閃爍5秒，5秒后另一個(gè)方向放行。,.只用一個(gè)控制開關(guān)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行控制。,（1）分析控制要求，確定輸入和輸出信號(hào)。,原則：在滿足控制要求的前提下，應(yīng)盡量少占用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。,對(duì)本例，由控制開關(guān)輸入的信號(hào)是輸入信號(hào)；指示燈的亮、滅由PLC的輸出信號(hào)控制。,由于同方向的同色燈在同一時(shí)間亮、滅，可將同色燈并聯(lián)，用一個(gè)輸出信號(hào)控制。這樣只占6個(gè)輸出點(diǎn)。,（2）畫出各方向三色燈的工作時(shí)序圖。,（3）由時(shí)序圖分析各輸出信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)系。,紅燈和綠燈常亮的時(shí)間相同（30s/20s）；黃燈和紅燈閃爍的時(shí)間相同（5s）。,一個(gè)循環(huán)有4個(gè)時(shí)間分界點(diǎn)：t1、t2、t3、t4。在這4個(gè)分界點(diǎn)處信號(hào)燈的狀態(tài)將發(fā)生變化。,（4）確定信號(hào)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換點(diǎn)。,用TIM000TIM0034個(gè)定時(shí)器控制信號(hào)燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。,（5）確定定時(shí)器的個(gè)數(shù)及編號(hào)。,TIM000,TIM001,TIM002,TIM003,（6）列出定時(shí)器的功能明細(xì)表。,（6）根據(jù)定時(shí)器功能明細(xì)表和I/O分配，畫出PLC的梯形圖。,（7）作PLC的I/O分配表。,本例要求用一個(gè)控制開關(guān)進(jìn)行控制。這里將全部程序放在指令I(lǐng)L/ILC之間，用00000作為指令I(lǐng)L的執(zhí)行條件，即可實(shí)現(xiàn)控制要求。,南北黃/東西紅閃5秒定時(shí),東西黃、南北紅閃5秒定時(shí),東西綠/南北紅亮20秒定時(shí),南北綠/東西紅亮30秒定時(shí),系統(tǒng)啟動(dòng),返回,程序鏈接,4-4梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,有一些簡(jiǎn)單的梯形圖可以借鑒電氣控制原理圖的設(shè)計(jì)，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，進(jìn)行修改和完善，得到符合控制要求的梯形圖。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間，設(shè)計(jì)的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。,例1：送料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì),控制要求：小車在ST1處裝料，15s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到行程開關(guān)ST2后停下來卸料，10s后左行，碰到行程開關(guān)ST1又停下來裝料，這樣不停的循環(huán)工作。,在左行和右行過程中，按下停止按鈕SB3小車停止運(yùn)行。,裝料15s,卸料10s,（1）.控制按鈕設(shè)置,一個(gè)右行啟動(dòng)按鈕SB1；一個(gè)左行啟動(dòng)按鈕SB2；一個(gè)停止按鈕SB3。,（2）.I/O分配,（3）.梯形圖設(shè)計(jì),（A）.小車的左行、右行是典型的雙向控制電路，先畫出雙向控制電路。,（B）.考慮行程開關(guān)的作用。小車沒有到位行程開關(guān)不動(dòng)作，小車到位行程開關(guān)動(dòng)作，則相應(yīng)的小車運(yùn)行應(yīng)停止。,（C）.考慮裝料、卸料,故用00003控制TIM000延時(shí)10S，卸料，卸料完成左行用00004控制TIM001延時(shí)15S，裝料，裝料完成右行,按下停止按鈕SB3（00002），全部停止,程序鏈接,例2：兩處送料小車的自動(dòng)控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì),小車在ST1處裝料，在ST3、ST2處輪流卸料。小車右行第一次碰到ST3時(shí)停下卸料，第二次碰到ST3時(shí)不停，到ST2時(shí)停下卸料。,（1）.控制按鈕設(shè)置,一個(gè)右行啟動(dòng)按鈕SB1；一個(gè)左行啟動(dòng)按鈕SB2；一個(gè)停止按鈕SB3。,裝料15s,卸料10s,卸料10s,（2）.I/O分配,（3）.梯形圖設(shè)計(jì),小車左行、裝料過程與上例相同，故梯形圖相同。右行過程多了一個(gè)條件，即ST3，右行過程中，ST2或ST3動(dòng)作，停止右行。而且卸料過程小車不能右行也不能左行。,右行增加中間位置ST3（00005）,卸料時(shí)不能左行、右行,小車要在ST2、ST3處輪流卸料，就需要記住上次卸料位置，下次卸料時(shí)應(yīng)在另一位置。第一次卸料在00005處，第二次卸料應(yīng)在00003處。用簡(jiǎn)單的起停保梯形圖實(shí)現(xiàn)。,考慮左行過程中00005不起作用，故應(yīng)串入01001的常閉觸點(diǎn)，所以對(duì)以上梯形圖做修改如下。,程序鏈接,例3：有一部電動(dòng)運(yùn)輸小車供8個(gè)加工點(diǎn)使用，對(duì)小車的控制要求如下：,（1）.PLC上電后，車停在某工位，若沒有用車呼叫，則各工位的指示燈亮，表示各工位可以呼車。,（2）.若某工位呼叫（按本位的呼車按鈕）時(shí)，各工位的指示燈均滅，表示此后再呼車無效。,（3）.停車位呼車則小車不動(dòng)。當(dāng)呼車位號(hào)大于停車位號(hào)時(shí)，小車自動(dòng)向高位行駛，當(dāng)呼車位號(hào)小于停車位號(hào)時(shí)，小車自動(dòng)向低位行駛。當(dāng)小車到達(dá)呼車位時(shí)自動(dòng)停車。,（4）.小車到達(dá)呼車位時(shí)，應(yīng)停留30s供該工位使用，不應(yīng)立即被其他工位呼走。,（5）.臨時(shí)停電后再?gòu)?fù)電，小車不會(huì)自行啟動(dòng)。,（1）.I/O分配,（2）.工作過程流程圖,系統(tǒng)啟動(dòng),傳送停車位信號(hào),傳送呼車位信號(hào),有呼車？,呼車信號(hào)封鎖,何處呼車？,小車駛向高位,小車駛向高位,小車到達(dá)呼車位停30s,解除呼車信號(hào)封鎖,有,無,高位呼,低位呼,a,（3）.控制程序,啟停保，防止自啟動(dòng),呼叫指示,呼叫封鎖,c,比較停車和呼車位號(hào),呼車位號(hào)大于停車位號(hào),駛向高位,呼車位號(hào)小于停車位號(hào),駛向低位,呼車位號(hào)等于停車位號(hào),停30s。,注意：在小車行駛過程中，DM0000的內(nèi)容在變化。,程序鏈接,例4：保留例3的全部功能，但把第4個(gè)控制要求改為：給位號(hào)高的加工位以優(yōu)先用車的機(jī)會(huì)，8號(hào)位優(yōu)先權(quán)最高。,分析：用CMP指令一個(gè)個(gè)比較判斷呼車位的位號(hào)，程序繁瑣。但用編碼和譯碼指令，程序就簡(jiǎn)單多了。,編程思路：在呼車封鎖解除的時(shí)間內(nèi)，用編碼指令對(duì)呼車信號(hào)通道001進(jìn)行編碼，則高位號(hào)的工位就可以優(yōu)先用車了。編碼之后再進(jìn)行譯碼，把譯碼結(jié)果通道201的內(nèi)容與停車位信號(hào)通道000的內(nèi)容進(jìn)行比較，就可以決定小車的運(yùn)行方向了。,（2）.工作過程流程圖,（1）.I/O分配（同例3）,系統(tǒng)啟動(dòng),對(duì)呼車位編碼,對(duì)呼車位譯碼,有呼車？,無,（3）.控制程序,呼車指示燈,對(duì)呼車位號(hào)編碼,對(duì)呼車位號(hào)譯碼,判斷有無呼車信號(hào),比較呼車和停車位號(hào),呼車等待,駛向高位,駛向低位,到位，清呼車信號(hào),返回,程序鏈接,4-5-1概述,很多工業(yè)過程是順序進(jìn)行的，設(shè)計(jì)順序控制系統(tǒng)的梯形圖有一套固定的方法和步驟可以遵循。這種方法與經(jīng)驗(yàn)法相比有許多優(yōu)點(diǎn)：,1.簡(jiǎn)單易學(xué)，設(shè)計(jì)周期短；,2.規(guī)律性強(qiáng)，克服了經(jīng)驗(yàn)法的試探性和隨意性；,3.程序結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)。,4-5梯形圖的順序控制設(shè)計(jì)方法,一.順序設(shè)計(jì)的特點(diǎn),以送料小車控制系統(tǒng)為例。系統(tǒng)啟動(dòng)后,裝料15s,卸料10s,用功能圖描述：,二.功能表圖及其對(duì)應(yīng)的梯形圖,功能表圖,是描述控制系統(tǒng)過程、功能和特性的一種圖形。利用它可以很方便的設(shè)計(jì)順序控制梯形圖。功能表圖又叫做狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、狀態(tài)圖或流程圖。,功能表圖,用矩形框表示，框內(nèi)的數(shù)字為步的編號(hào)。,用矩形框表示，框內(nèi)的內(nèi)容表示動(dòng)作內(nèi)容，該框與對(duì)應(yīng)的步框相連。,表示轉(zhuǎn)換方向,步與步之間用轉(zhuǎn)換條件隔開，用與有向連線垂直的短線表示，并在短線邊用文字、表達(dá)式或符號(hào)說明。,步,動(dòng)作,有向連線,轉(zhuǎn)換條件,轉(zhuǎn)換條件：當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，上一步的活動(dòng)結(jié)束，下一步的活動(dòng)開始。,步,與初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步為初始步。用雙線框表示,系統(tǒng)正處于某一步所在的階段，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，則該步處于活動(dòng)狀態(tài)，或稱該步為活動(dòng)步。,初始步,活動(dòng)步,2.功能表圖的幾種結(jié)構(gòu),1）.單序列結(jié)構(gòu),由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換條件，每一個(gè)轉(zhuǎn)換條件后面僅有一步。,2）.選擇序列結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）,某一步的后面有幾個(gè)轉(zhuǎn)換條件，當(dāng)滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時(shí)，轉(zhuǎn)向不同的步。,A）.分支結(jié)構(gòu),B）.分支合并結(jié)構(gòu),3）.并行序列結(jié)構(gòu),當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，幾個(gè)序列同時(shí)被激活，這些序列稱為并行序列。為了強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)，水平線用雙線表示。,A）.并行序列分支結(jié)構(gòu),B）.并行序列合并結(jié)構(gòu),當(dāng)步1為活動(dòng)步，且a=1時(shí)，步2、3、4同時(shí)激活，步1變?yōu)椴换顒?dòng)步。,當(dāng)步1、2、3都為活動(dòng)步，且a=1時(shí)，步1、2、3同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步，則步4被激活。,注意：.并行序列分支只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)化條件，標(biāo)在表示同步的水平雙線之上。.并行序列合并只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)化條件，標(biāo)在表示同步的水平雙線之下。,3.典型步控制電路,1）.步的基本電路,步Si的前級(jí)步是Si-1，后級(jí)步是Si+1，Ci是該步的轉(zhuǎn)換條件,前級(jí)步Si-1是活動(dòng)的，Si-1=1，且它們之間的轉(zhuǎn)換條件Ci成立，Ci=1時(shí)，則步Si變?yōu)榛顒?dòng)步。,由于Ci信號(hào)為短信號(hào)，所以用Si的常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖。,當(dāng)后續(xù)步Si+1變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，Si應(yīng)斷開，所以Si+1的常閉觸點(diǎn)應(yīng)與Si的線圈相串聯(lián)。,2）.幾種典型的步控制電路,起始位,后有并行分支,單序列步,后有選擇分支，前面是并行,上有選擇合并,并行合并,（1）.起始步20000,前面有兩個(gè)分支，任一個(gè)分支滿足條件，20000均被激活。,（2）.步20001,其后面有3條并行序列支路，步20001的后續(xù)并行步為20002、20005、20009，用其中之一的常閉觸點(diǎn)與20001線圈串聯(lián)。,當(dāng)步20001為活動(dòng)步時(shí)，當(dāng)TIM000為ON時(shí)，則步20002、20005、20009同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，而步20001變?yōu)椴换顒?dòng)步。,（3）.步20006，單序列步,前級(jí)步為20005，后級(jí)步為20007，轉(zhuǎn)換條件為20100,（4）.步20009,后面有兩條選擇序列分支，前面是并行序列分支，TIM000=ON時(shí)3個(gè)并行分支同時(shí)被激活。轉(zhuǎn)換條件為TIM000，前級(jí)步為20001，后級(jí)步為20010和20013,（5）.步20012,前面有兩條選擇序列分支，后面是并行序列合并，轉(zhuǎn)換條件為20102和CNT004，前級(jí)步為20011和20014，后級(jí)步為20015。,（6）.步20015,前面有3條并行序列分支，后面是起始步。轉(zhuǎn)換條件為20103，前級(jí)步為20004、20008和20012，后級(jí)步為20000。,（三個(gè)并行分支均為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件為ON時(shí)，轉(zhuǎn)到當(dāng)前步）,三、用順序控制設(shè)計(jì)法編寫用戶程序,用順序控制設(shè)計(jì)法編程的基本步驟：,1.根據(jù)控制要求將控制過程分成若干個(gè)工作步。,.明確每個(gè)工作步的功能，弄清步的轉(zhuǎn)換是單向進(jìn)行（單序列）還是多向進(jìn)行（選擇或并行序列）；,.確定各步的轉(zhuǎn)換條件（可能是多個(gè)信號(hào)的“與”、“或”等邏輯組合）。,.必要時(shí)可畫一個(gè)工作流程圖，它有助于理順整個(gè)控制過程的進(jìn)程。,2.為每個(gè)步設(shè)置控制位，確定轉(zhuǎn)換條件。,控制位最好使用同一個(gè)通道的若干連續(xù)位。,3.確定所需輸入和輸出點(diǎn)，選擇PLC機(jī)型，作出I/O分配。,4.在前兩步的基礎(chǔ)上，畫出功能表圖。,5.根據(jù)功能表圖畫梯形圖。,6.添加某些特殊要求的程序。,4-5-2順序控制程序設(shè)計(jì)舉例,順序控制的關(guān)鍵在于繪制功能表圖，即把系統(tǒng)的工作過程劃分為若干階段或步，并確定各相鄰步的轉(zhuǎn)換條件。在各步內(nèi)，系統(tǒng)各輸出量的狀態(tài)保持不變，若輸出量的通/斷狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進(jìn)入下一步，轉(zhuǎn)換條件使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步。,常見的轉(zhuǎn)換條件,定時(shí)器觸點(diǎn),限位開關(guān),計(jì)數(shù)器觸點(diǎn),信號(hào)的組合,例1動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖,動(dòng)力頭停在原位(ST3)。,按一下按鈕動(dòng)力頭啟動(dòng)。,動(dòng)力頭退回原位后重復(fù)上述動(dòng)作。,工作原理：,（1）.I/O分配,（2）.畫出功能表圖,用內(nèi)部繼電器號(hào)代替步號(hào),上電第一個(gè)周期為ON,兩個(gè)電磁閥得電,一個(gè)電磁閥得電,反轉(zhuǎn)電磁閥得電,（3）.設(shè)計(jì)梯形圖,該功能圖為單序列結(jié)構(gòu)，20000為起始步,注意：在快進(jìn)和工進(jìn)時(shí)01001線圈都接通，如果將01001并聯(lián)在20001、20002線圈上，則出現(xiàn)雙線圈輸出。為避免這種情況出現(xiàn)，用20001、20002的常開觸點(diǎn)并聯(lián)來控制01001線圈。,程序鏈接,裝料15s,卸料10s,卸料10s,例2兩處送料小車控制,工作過程：小車初始狀態(tài)停在ST1處，按下啟動(dòng)按鈕，小車在ST1處裝料15秒，裝料結(jié)束后開始右行，碰到ST2小車停下卸料10秒，卸料結(jié)束后，小車左行，碰到ST1又開始裝料15秒，裝料結(jié)束后開始右行，碰到ST3時(shí)開始卸料10秒，然后再左行.如此循環(huán)往復(fù)。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，小車完成最后一個(gè)工作周期后，停在ST1處。,（1）.I/O分配,（2）.功能表圖,每步的程序較易編制，關(guān)鍵是起始步。,要求：上電后，按下啟動(dòng)按鈕后即可自動(dòng)運(yùn)行。即在自動(dòng)狀態(tài)下，20000步到20001步的轉(zhuǎn)換條件20100=ON停止時(shí)，要求按下停止按鈕后，要完成最后一個(gè)工作周期，小車停止在ST1處，即此時(shí)20100=OFF。所以增加內(nèi)部繼電器20100實(shí)現(xiàn)上述控制功能,用20100常開觸點(diǎn)作為20000到20001的轉(zhuǎn)換條件。,自動(dòng)運(yùn)行時(shí)20100=ON執(zhí)行20001步裝料停止時(shí)20100=OFF小車停在ST1處，不裝料,（3）.設(shè)計(jì)梯形圖,程序鏈接,例3用傳送帶傳送長(zhǎng)物體的控制系統(tǒng)。為了減少傳送帶的運(yùn)行時(shí)間，采用分段傳送方式。,A、B為兩條傳送帶，GK1、GK2為兩個(gè)光電開關(guān),工作過程：按下啟動(dòng)按鈕，A開始運(yùn)行，B不運(yùn)行；當(dāng)長(zhǎng)物體前端靠近GK1時(shí)，A、B都運(yùn)行；當(dāng)長(zhǎng)物體后端離開GK1時(shí)，B運(yùn)行，A不運(yùn)行；當(dāng)長(zhǎng)物體后端離開GK2時(shí)，A、B都不運(yùn)行,（1）.I/O分配表,（2）.功能表圖,（3）.梯形圖,程序鏈接,例4某電液控制系統(tǒng)中有兩個(gè)動(dòng)力頭，其工作流程圖如下，控制要求為：,快進(jìn)到位壓ST1,快進(jìn)到位壓ST2,工進(jìn)到位壓ST3,退到原位壓ST0,快進(jìn)到位壓ST5,工進(jìn)到位壓ST6,退到原位壓ST4,原位等待,1.系統(tǒng)啟動(dòng)后，兩個(gè)動(dòng)力頭便同時(shí)按流程圖中的工步順序運(yùn)行，從他們都退回原位開始延時(shí)10s后，又同時(shí)進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)的運(yùn)行。,2.若斷開控制開關(guān)，各動(dòng)力頭必須將當(dāng)前的運(yùn)行過程結(jié)束（即退回原位）后才能自動(dòng)停止運(yùn)行。,3.各動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)取決于電磁線圈的通、斷電，他們的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表,（1）.I/O分配表,輸入需設(shè)置一個(gè)控制按鈕，7個(gè)限位開關(guān)，輸出是7個(gè)電磁閥。,（2）.功能表圖,快進(jìn),25315,20005,工進(jìn)1,快退,原位等待,工進(jìn)2,快進(jìn),工進(jìn),快退,原位等待,20009,（3）.梯形圖程序,初始等待,1號(hào)快進(jìn),1號(hào)工進(jìn)1,1號(hào)工進(jìn)2,1號(hào)快退,1號(hào)等待,2號(hào)快進(jìn),2號(hào)工進(jìn),2號(hào)快退,2號(hào)等待,原地等待延時(shí),1號(hào)快進(jìn),1號(hào)工進(jìn)1,1號(hào)工進(jìn)2,1號(hào)快退,1號(hào)等待,2號(hào)快進(jìn),2號(hào)工進(jìn),2號(hào)快退,2號(hào)等待,程序鏈接,例5剪板機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。,按下啟動(dòng)按鈕，板料右行，碰到行程開關(guān)00002時(shí)停止右行，并且壓鉗壓下并保持壓緊，然后剪刀下行剪板，剪刀下行至00004處時(shí)，壓鉗和剪刀同時(shí)上行，壓鉗上行至00000處停止，剪刀上行至00001處停止。然后判斷是否剪完10塊板料，沒剪完繼續(xù)上述過程；若剪完則停止在初始狀態(tài)。,（1）.I/O分配表,CNT000,板料右行,壓鉗壓下并保持,剪刀下行,沒剪完,剪完,（2）.功能表,（3）.梯形圖,說明,返回,在繼電器控制電路的基礎(chǔ)上，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，將繼電器控制設(shè)計(jì)成PLC控制。,關(guān)于轉(zhuǎn)換的幾個(gè)問題,1各種繼電器、接觸器、電磁閥、電磁鐵等的轉(zhuǎn)換,這些電器的線圈是PLC的執(zhí)行元件，要為它們分配相應(yīng)的PLC輸出繼電器號(hào)。,中間繼電器可以用PLC的內(nèi)部輔助繼電器來代替。,4-6繼電器控制電路轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)法,2常開、常閉按鈕的轉(zhuǎn)換,用PLC控制時(shí)，啟動(dòng)和停車一般都用常開按鈕。,使用常開和長(zhǎng)閉按鈕時(shí)，PLC的梯形圖畫法不同。,啟動(dòng),停車,啟動(dòng),停車,一般熱繼電器觸點(diǎn)不接入PLC中，而接在PLC外部的啟動(dòng)控制電路中。,4.時(shí)間繼電器的處理,時(shí)間繼電器可用PLC的定時(shí)器代替。,3熱繼電器的處理,PLC定時(shí)器的觸點(diǎn)只有接通延時(shí)閉合和接通延時(shí)斷開兩種?？梢酝ㄟ^編程設(shè)計(jì)出所需的時(shí)間控制。,用PLC的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)接通的控制舉例,觸點(diǎn)KA閉合后延時(shí)接通KM的控制。,通電延時(shí)型,用PLC的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)斷開的控制舉例,觸點(diǎn)KA閉合后延時(shí)斷開KM的控制。,5對(duì)繼電器控制電路連接順序的處理,調(diào)整部分電路的連接，以方便轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖。,繼電器控制電路連接順序調(diào)整的舉例,線圈KM2和K之間連接著常開觸點(diǎn)KM2。,PLC的梯形圖不允許有這種結(jié)構(gòu)。,調(diào)整電路連接的方法,線圈K接通的條件為：或常開觸點(diǎn)KM2閉合、或常開觸點(diǎn)KT閉合。,可將常開觸點(diǎn)KM2與常開觸點(diǎn)KT并聯(lián)，作為線圈K的接通條件。,將繼電器控制電路轉(zhuǎn)換成PLC梯形圖,先對(duì)圖中的電器進(jìn)行I/O分配。,例：電動(dòng)機(jī)Y-啟動(dòng)控制程序,KM1、KM3主觸點(diǎn)閉合按Y啟動(dòng)；KM1、KM2主觸點(diǎn)閉合接成全壓運(yùn)行,必須有硬件互鎖!,先對(duì)圖中的電器進(jìn)行I/O分配。,畫出PLC接線圖,對(duì)應(yīng)KM3,啟動(dòng)按鈕,停車按鈕,（1）.根據(jù)電氣控制原理圖畫出PLC梯形圖,對(duì)應(yīng)KM1,對(duì)應(yīng)KM2,對(duì)應(yīng)KT,KM2和KM3互鎖,KM2和KM3互鎖,返回,4-7具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方法,很多工業(yè)控制設(shè)備有多種工作方式：手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)。后三種屬于自動(dòng)工作方式。,手動(dòng)：與點(diǎn)動(dòng)相似，按下按鈕運(yùn)行、釋放按鈕停止；,單步：?jiǎn)?dòng)一次只能運(yùn)行一個(gè)工作步；,單周期：?jiǎn)?dòng)一次只運(yùn)行一個(gè)工作周期；,連續(xù)：?jiǎn)?dòng)后連續(xù)地、周期性地運(yùn)行一個(gè)過程。,可分別設(shè)計(jì)各種工作方式的程序，最后綜合起來。,以送料小車為例，介紹編程方法,1.工作方式由選擇開關(guān)選擇,手動(dòng)方式：00100=ON單周期方式：00102=ON單步方式：00101=ON連續(xù)方式：00103=ON,多種工作方式系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)舉例。,（1）.手動(dòng)工作方式00100=ON,（2）.單周期工作方式00102=ON,按下啟動(dòng)按鈕00000，從初始步開始，完成一個(gè)周期的工作，返回并停止在初始步。,按住右行按鈕00104，小車右行，松開按鈕或碰到00003，右行停止；,按住左行按鈕00105，小車左行，松開按鈕或碰到00004，左行停止；,小車停在00004處，按住裝料按鈕00106，小車裝料，松開按鈕停止裝料；,小車停在00003處，按住卸料按鈕00107，小車卸料，松開按鈕停止卸料；,在自動(dòng)運(yùn)行前，若系統(tǒng)沒有處于初始狀態(tài)，應(yīng)選擇手動(dòng)方式，使系統(tǒng)處于初始狀態(tài),（3）.連續(xù)工作方式00103=ON,在初始狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕00000后，小車從初始步開始連續(xù)循環(huán)工作，按下停止按鈕00001時(shí)，在完成最后一個(gè)工作周期后，系統(tǒng)停止在初始步。,20100=ON表示系統(tǒng)處于連續(xù)工作狀態(tài),（4）.單步工作方式00101=ON,從初始步開始，按一下啟動(dòng)按鈕00000，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步任務(wù)后，自動(dòng)停止，并停止在該步上，再按啟動(dòng)按鈕00000，再向下走一步。,其余步的轉(zhuǎn)換條件應(yīng)是自動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換條件與00000的常開觸點(diǎn)相串聯(lián)。,小結(jié)：,