PLC控制系統(tǒng)設(shè)計教程

PLC控制系統(tǒng)設(shè)計,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)計方法：邏輯設(shè)計法、時序設(shè)計法、經(jīng)驗設(shè)計法、順序設(shè)計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換設(shè)計法。掌握多種工作方式系統(tǒng)的設(shè)計。,基本要求,4-1梯形圖的基本電路,4-4梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計方法,4-6繼電器控制電路轉(zhuǎn)換設(shè)計法,4-3梯形圖的時序設(shè)計方法,4-2梯形圖的邏輯設(shè)計方法,4-5梯形圖的順序控制設(shè)計方法,4-7多種工作方式系統(tǒng)的程序設(shè)計,4-1-1.PLC控制系統(tǒng)設(shè)計概述,4-1概述,一.PLC控制系統(tǒng)的組成,PLC控制系統(tǒng),信號輸入元件：向PLC輸入指令信號或被控對象的狀態(tài)信號。（如按鈕、限位開關(guān)、傳感器等）,信號輸出元件：控制被控對象的工作。（電磁閥、接觸器、信號燈等）,PLC：通過執(zhí)行軟件程序來完成控制功能。,信號輸入元件,輸出執(zhí)行元件,PLC,二、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟,1.對控制任務(wù)作深入的調(diào)查研究,弄清哪些是PLC的輸入信號，是模擬量還是開關(guān)量信號，用什么方式來獲取信號；,哪些是PLC的輸出信號，通過什么執(zhí)行元件去驅(qū)動負(fù)載；,弄清整個工藝過程和欲完成的控制內(nèi)容；,了解運動部件的驅(qū)動方式，是液壓、氣動還是電動；,了解系統(tǒng)是否有周期運行、單周期運行、手動調(diào)整等控制要求等；,了解哪些量需要監(jiān)控、報警、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)、報警、顯示元件的種類和數(shù)量；,計算所需PLC的輸入/輸出點數(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，擬訂幾個設(shè)計方案，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，可分成多個相對獨立的子任務(wù)，分別對各子任務(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，要采取有效的措施抑制各種干擾信號。,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，必須運行一段時間，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、故障診斷、顯示程序。,這些內(nèi)容可以在程序設(shè)計基本完成時再進(jìn)行添加。有時，它們也是相對獨立的程序段。,（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)運行實踐的考驗。,（2）程序的可靠性。,能保證系統(tǒng)在正常和非正常（短時掉電、某些被控量超標(biāo)、某個環(huán)節(jié)有故障等）情況下都能安全可靠地運行。,能保證在出現(xiàn)非法操作（如按動或誤觸動了不該動作的按鈕等）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)計時必須考慮怎樣編寫才能易于修改。,（4）程序結(jié)構(gòu)簡練。,簡練的程序，可以減少程序掃描時間、提高PLC對輸入信號的響應(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為啟動按鈕，SB2為停止按鈕。,（其中SB3為停止按鈕）,定時未到，為ON,為ON，自鎖,3.定時器和計數(shù)器的應(yīng)用,（1）.單脈沖電路,控制要求：在控制信號的上升沿產(chǎn)生脈寬一定的單脈沖,無論00000接通時間長短，01000產(chǎn)生的脈寬均為TIM000定時時間2s。,閉合,為ON,為ON,為ON,開始定時,定時到，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，停止脈沖輸出。,定時到,定時到,定時2s,定時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)位定時器,作用：在控制信號的作用下，用定時器產(chǎn)生一定周期的脈沖序列,下一個周期，TIM000線圈得電，開始第二次定時、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5s,定時到,TIM000復(fù)位,（b）.自復(fù)位定時器,作用：在控制信號的作用下，用計數(shù)器產(chǎn)生一定周期的脈沖序列,25500為0.1s時鐘脈沖序列，計數(shù)器的SV50500.15s可以實現(xiàn)5s的定時。,00000為ON，則R為OFF，不復(fù)位。,CNT000開始對25500計數(shù),計數(shù)到CNT000線圈得電,CNT000常開點閉合,CNT000復(fù)位,CNT000常開點打開,在下一個掃描周期，因為CNT000常開點已經(jīng)打開，不復(fù)位。CNT000開始對25500計數(shù).如此循環(huán)。,0.1s時鐘脈沖,（4）.定時/計數(shù)范圍的擴(kuò)展,PLC中定時器或計數(shù)器的定時、計數(shù)范圍有限（定時器：0999.9s、高速定時器：099.99s；計數(shù)器：09999），若想實現(xiàn)長時間定時、計數(shù)，可以用兩個以上的定時器、計數(shù)器串聯(lián)。,例：用兩個計數(shù)器實現(xiàn)1小時定時,60s自復(fù)位定時器,對1分鐘脈沖計數(shù),4.移位寄存器的應(yīng)用,（1）.在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用,某生產(chǎn)線有5個工位,1號工位：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，檢測結(jié)果裝入20000中，經(jīng)過4次移動移到5號站，檢測結(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。,傳送帶的主動軸上裝有移位信號傳感器，產(chǎn)品每移一位，傳感器發(fā)出一個移位脈沖，由00001輸入。00002為工作控制信號，01000帶動機(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個彩燈，實現(xiàn)彩燈的循環(huán)移位。,自復(fù)位定時器產(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.用一個按鈕控制啟動和停止,（1）.用基本輸入輸出指令實現(xiàn),（2）.用KEEP指令實現(xiàn),00000為ON，20000為ON一個周期，01000為ON，一個周期后，20000的常閉觸點為ON，01000自鎖。再次按下00000，01000為ON，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開，20000常閉觸點為OFF一個周期，01000失電。,00000為ON，20000為ON一個周期，01000常閉點為ON，常開觸點為OFF，KEEP指令使01000置位為ON。再次按下00000，20000為ON一個周期，由于01000常閉觸點斷開，常開觸點閉合，KEEP指令復(fù)位01000。,返回,4-2梯形圖的邏輯設(shè)計方法,根據(jù)控制功能，將輸入與輸出信號之間建立起邏輯函數(shù)關(guān)系（可先列出邏輯狀態(tài)表）；,對上述所得的邏輯函數(shù)進(jìn)行化簡或變換；,對化簡后的函數(shù)，利用PLC的邏輯指令實現(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)計一個通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視三個通風(fēng)機(jī)的運行情況要求：兩個或兩個以上通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：信號燈持續(xù)亮一個通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：信號燈以0.5Hz頻率閃爍三個通風(fēng)機(jī)都不運轉(zhuǎn)：信號燈以2Hz頻率閃爍用一個控制開關(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：,反映每臺風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)的信號是PLC的輸入信號；,要用PLC的輸出信號來控制指示燈的亮、滅。,（1）.I/O分配,輸入：三個通風(fēng)機(jī)的狀態(tài)：0000000002；控制開關(guān)：00003輸出：信號燈01000,（2）.梯形圖設(shè)計,（3）.真值表,兩個或兩個以上通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：,一個通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：,三個通風(fēng)機(jī)都不運轉(zhuǎn)：,則20001可以用20000和20002表示：,（兩式相乘再整理）,0.5Hz信號產(chǎn)生電路,2Hz信號產(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)計一個通風(fēng)機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視4個通風(fēng)機(jī)的運行情況要求：3臺或3臺以上通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：綠燈常亮2臺通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：綠燈以5Hz頻率閃爍1臺通風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)：紅燈以5Hz頻率閃爍全部停機(jī)時：紅燈常亮。,（1）.I/O分配,輸入：四個通風(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,（3）.綠燈常亮的程序設(shè)計,化簡后：,梯形圖：,（4）.紅燈閃爍的程序設(shè)計,設(shè)紅燈閃爍為“1”，狀態(tài)表為：,化簡：,25501為0.2s脈沖信號，即5Hz脈沖信號。,梯形圖為：,（5）.綠燈閃爍的程序設(shè)計,化簡：,25501為0.2s脈沖信號，即5Hz脈沖信號。,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梯形圖的時序設(shè)計方法,若PLC各輸出信號的狀態(tài)變化有一定的時間順序，可由時序圖入手進(jìn)行程序設(shè)計。,(1)根據(jù)各輸入、輸出信號之間的時序關(guān)系，畫出輸入和輸出信號的工作時序圖。,(2)把時序圖劃分成若干個區(qū)段，確定各區(qū)段的時間長短。找出區(qū)段間的分界點，弄清分界點處各輸出信號狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換條件。,一般方法為：,(3)確定所需的定時器個數(shù)，分配定時器號，確定各定時器的設(shè)定值。,(4)明確各定時器開始定時和定時到兩個時刻各輸出信號的狀態(tài)。最好作一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換明細(xì)表。,(5)作PLC的I/O分配表。,(6)根據(jù)時序圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換明細(xì)表和I/O分配表，畫出PLC梯形圖。,(7)作模擬實驗，進(jìn)一步修改、完善程序。,時序圖設(shè)計法舉例,圖為十字路口上的紅、黃、綠交通信號燈。綠燈亮放行、紅燈亮禁行。,控制要求：,.放行時間：南北方向為30秒，東西方向為20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秒后另一個方向放行。,.只用一個控制開關(guān)對系統(tǒng)進(jìn)行運行控制。,（1）分析控制要求，確定輸入和輸出信號。,原則：在滿足控制要求的前提下，應(yīng)盡量少占用PLC的I/O點數(shù)。,對本例，由控制開關(guān)輸入的信號是輸入信號；指示燈的亮、滅由PLC的輸出信號控制。,由于同方向的同色燈在同一時間亮、滅，可將同色燈并聯(lián)，用一個輸出信號控制。這樣只占6個輸出點。,（2）畫出各方向三色燈的工作時序圖。,（3）由時序圖分析各輸出信號之間的時間關(guān)系。,紅燈和綠燈常亮的時間相同（30s/20s）；黃燈和紅燈閃爍的時間相同（5s）。,一個循環(huán)有4個時間分界點：t1、t2、t3、t4。在這4個分界點處信號燈的狀態(tài)將發(fā)生變化。,（4）確定信號燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換點。,用TIM000TIM0034個定時器控制信號燈的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。,（5）確定定時器的個數(shù)及編號。,TIM000,TIM001,TIM002,TIM003,（6）列出定時器的功能明細(xì)表。,（6）根據(jù)定時器功能明細(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，即可實現(xiàn)控制要求。,南北黃/東西紅閃5秒定時,東西黃、南北紅閃5秒定時,東西綠/南北紅亮20秒定時,南北綠/東西紅亮30秒定時,系統(tǒng)啟動,返回,程序鏈接,4-4梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計方法,有一些簡單的梯形圖可以借鑒電氣控制原理圖的設(shè)計，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(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)計所用的時間，設(shè)計的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，所以這種設(shè)計方法叫做經(jīng)驗設(shè)計法。,例1：送料小車自動控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計,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小車停止運行。,裝料15s,卸料10s,（1）.控制按鈕設(shè)置,一個右行啟動按鈕SB1；一個左行啟動按鈕SB2；一個停止按鈕SB3。,（2）.I/O分配,（3）.梯形圖設(shè)計,（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)不動作，小車到位行程開關(guān)動作，則相應(yīng)的小車運行應(yīng)停止。,（C）.考慮裝料、卸料,故用00003控制TIM000延時10S，卸料，卸料完成左行用00004控制TIM001延時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控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計,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時停下卸料，第二次碰到ST3時不停，到ST2時停下卸料。,（1）.控制按鈕設(shè)置,一個右行啟動按鈕SB1；一個左行啟動按鈕SB2；一個停止按鈕SB3。,裝料15s,卸料10s,卸料10s,（2）.I/O分配,（3）.梯形圖設(shè)計,小車左行、裝料過程與上例相同，故梯形圖相同。右行過程多了一個條件，即ST3，右行過程中，ST2或ST3動作，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。用簡單的起停保梯形圖實現(xiàn)。,考慮左行過程中00005不起作用，故應(yīng)串入01001的常閉觸點，所以對以上梯形圖做修改如下。,程序鏈接,例3：有一部電動運輸小車供8個加工點使用，對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，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。當(dāng)呼車位號大于停車位號時，小車自動向高位行駛，當(dāng)呼車位號小于停車位號時，小車自動向低位行駛。當(dāng)小車到達(dá)呼車位時自動停車。,（4）.小車到達(dá)呼車位時，應(yīng)停留30s供該工位使用，不應(yīng)立即被其他工位呼走。,（5）.臨時停電后再復(fù)電，小車不會自行啟動。,（1）.I/O分配,（2）.工作過程流程圖,系統(tǒng)啟動,傳送停車位信號,傳送呼車位信號,有呼車？,呼車信號封鎖,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,解除呼車信號封鎖,有,無,高位呼,低位呼,a,（3）.控制程序,啟停保，防止自啟動,呼叫指示,呼叫封鎖,c,比較停車和呼車位號,呼車位號大于停車位號,駛向高位,呼車位號小于停車位號,駛向低位,呼車位號等于停車位號,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個控制要求改為：給位號高的加工位以優(yōu)先用車的機(jī)會，8號位優(yōu)先權(quán)最高。,分析：用CMP指令一個個比較判斷呼車位的位號，程序繁瑣。但用編碼和譯碼指令，程序就簡單多了。,編程思路：在呼車封鎖解除的時間內(nèi)，用編碼指令對呼車信號通道001進(jìn)行編碼，則高位號的工位就可以優(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)容與停車位信號通道000的內(nèi)容進(jìn)行比較，就可以決定小車的運行方向了。,（2）.工作過程流程圖,（1）.I/O分配（同例3）,系統(tǒng)啟動,對呼車位編碼,對呼車位譯碼,有呼車？,無,（3）.控制程序,呼車指示燈,對呼車位號編碼,對呼車位號譯碼,判斷有無呼車信號,比較呼車和停車位號,呼車等待,駛向高位,駛向低位,到位，清呼車信號,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)驗法相比有許多優(yōu)點：,1.簡單易學(xué)，設(shè)計周期短；,2.規(guī)律性強(qiáng)，克服了經(jīng)驗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)計方法,一.順序設(shè)計的特點,以送料小車控制系統(tǒng)為例。系統(tǒng)啟動后,裝料15s,卸料10s,用功能圖描述：,二.功能表圖及其對應(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。,用矩形框表示，框內(nèi)的內(nèi)容表示動作內(nèi)容，該框與對應(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)式或符號說明。,步,動作,有向連線,轉(zhuǎn)換條件,轉(zhuǎn)換條件：當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時，上一步的活動結(jié)束，下一步的活動開始。,步,與初始狀態(tài)相對應(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)的動作，則該步處于活動狀態(tài)，或稱該步為活動步。,初始步,活動步,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轉(zhuǎn)換條件，每一個轉(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轉(zhuǎn)換條件，當(dāng)滿足不同的轉(zhuǎn)換條件時，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，幾個序列同時被激活，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為活動步，且a=1時，步2、3、4同時激活，步1變?yōu)椴换顒硬健?當(dāng)步1、2、3都為活動步，且a=1時，步1、2、3同時變?yōu)椴换顒硬?，則步4被激活。,注意：.并行序列分支只允許有一個轉(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的前級步是Si-1，后級步是Si+1，Ci是該步的轉(zhuǎn)換條件,前級步Si-1是活動的，Si-1=1，且它們之間的轉(zhuǎn)換條件Ci成立，Ci=1時，則步Si變?yōu)榛顒硬健?由于Ci信號為短信號，所以用Si的常開觸點實現(xiàn)自鎖。,當(dāng)后續(xù)步Si+1變?yōu)榛顒硬綍r，Si應(yīng)斷開，所以Si+1的常閉觸點應(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,前面有兩個分支，任一個分支滿足條件，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與20001線圈串聯(lián)。,當(dāng)步20001為活動步時，當(dāng)TIM000為ON時，則步20002、20005、20009同時變?yōu)榛顒硬?，而?0001變?yōu)椴换顒硬健?（3）.步20006，單序列步,前級步為20005，后級步為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3個并行分支同時被激活。轉(zhuǎn)換條件為TIM000，前級步為20001，后級步為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，前級步為20011和20014，后級步為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，前級步為20004、20008和20012，后級步為20000。,（三個并行分支均為活動步，且轉(zhuǎn)換條件為ON時，轉(zhuǎn)到當(dāng)前步）,三、用順序控制設(shè)計法編寫用戶程序,用順序控制設(shè)計法編程的基本步驟：,1.根據(jù)控制要求將控制過程分成若干個工作步。,.明確每個工作步的功能，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（可能是多個信號的“與”、“或”等邏輯組合）。,.必要時可畫一個工作流程圖，它有助于理順整個控制過程的進(jìn)程。,2.為每個步設(shè)置控制位，確定轉(zhuǎn)換條件。,控制位最好使用同一個通道的若干連續(xù)位。,3.確定所需輸入和輸出點，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,定時器觸點,限位開關(guān),計數(shù)器觸點,信號的組合,例1動力頭進(jìn)給運動示意圖,動力頭停在原位(ST3)。,按一下按鈕動力頭啟動。,動力頭退回原位后重復(fù)上述動作。,工作原理：,（1）.I/O分配,（2）.畫出功能表圖,用內(nèi)部繼電器號代替步號,上電第一個周期為ON,兩個電磁閥得電,一個電磁閥得電,反轉(zhuǎn)電磁閥得電,（3）.設(shè)計梯形圖,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，小車完成最后一個工作周期后，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，按下啟動按鈕后即可自動運行。即在自動狀態(tài)下，20000步到20001步的轉(zhuǎn)換條件20100=ON停止時，要求按下停止按鈕后，要完成最后一個工作周期，小車停止在ST1處，即此時20100=OFF。所以增加內(nèi)部繼電器20100實現(xiàn)上述控制功能,用20100常開觸點作為20000到20001的轉(zhuǎn)換條件。,自動運行時20100=ON執(zhí)行20001步裝料停止時20100=OFF小車停在ST1處，不裝料,（3）.設(shè)計梯形圖,程序鏈接,例3用傳送帶傳送長物體的控制系統(tǒng)。為了減少傳送帶的運行時間，采用分段傳送方式。,A、B為兩條傳送帶，GK1、GK2為兩個光電開關(guān),工作過程：按下啟動按鈕，A開始運行，B不運行；當(dāng)長物體前端靠近GK1時，A、B都運行；當(dāng)長物體后端離開GK1時，B運行，A不運行；當(dāng)長物體后端離開GK2時，A、B都不運行,（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)中有兩個動力頭，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)啟動后，兩個動力頭便同時按流程圖中的工步順序運行，從他們都退回原位開始延時10s后，又同時進(jìn)入下一個循環(huán)的運行。,2.若斷開控制開關(guān)，各動力頭必須將當(dāng)前的運行過程結(jié)束（即退回原位）后才能自動停止運行。,3.各動力頭的運動狀態(tài)取決于電磁線圈的通、斷電，他們的對應(yīng)關(guān)系如下表,（1）.I/O分配表,輸入需設(shè)置一個控制按鈕，7個限位開關(guān)，輸出是7個電磁閥。,（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號快進(jìn),1號工進(jìn)1,1號工進(jìn)2,1號快退,1號等待,2號快進(jìn),2號工進(jìn),2號快退,2號等待,原地等待延時,1號快進(jìn),1號工進(jìn)1,1號工進(jìn)2,1號快退,1號等待,2號快進(jìn),2號工進(jìn),2號快退,2號等待,程序鏈接,例5剪板機(jī)自動控制系統(tǒng)。,按下啟動按鈕，板料右行，碰到行程開關(guān)00002時停止右行，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，壓鉗和剪刀同時上行，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)計成PLC控制。,關(guān)于轉(zhuǎn)換的幾個問題,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。,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)計法,2常開、常閉按鈕的轉(zhuǎn)換,用PLC控制時，啟動和停車一般都用常開按鈕。,使用常開和長閉按鈕時，PLC的梯形圖畫法不同。,啟動,停車,啟動,停車,一般熱繼電器觸點不接入PLC中，而接在PLC外部的啟動控制電路中。,4.時間繼電器的處理,時間繼電器可用PLC的定時器代替。,3熱繼電器的處理,PLC定時器的觸點只有接通延時閉合和接通延時斷開兩種。可以通過編程設(shè)計出所需的時間控制。,用PLC的定時器實現(xiàn)延時接通的控制舉例,觸點KA閉合后延時接通KM的控制。,通電延時型,用PLC的定時器實現(xiàn)延時斷開的控制舉例,觸點KA閉合后延時斷開KM的控制。,5對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KM2閉合、或常開觸點KT閉合。,可將常開觸點KM2與常開觸點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,先對圖中的電器進(jìn)行I/O分配。,例：電動機(jī)Y-啟動控制程序,KM1、KM3主觸點閉合按Y啟動；KM1、KM2主觸點閉合接成全壓運行,必須有硬件互鎖!,先對圖中的電器進(jìn)行I/O分配。,畫出PLC接線圖,對應(yīng)KM3,啟動按鈕,停車按鈕,（1）.根據(jù)電氣控制原理圖畫出PLC梯形圖,對應(yīng)KM1,對應(yīng)KM2,對應(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、單步、單周期、連續(xù)。后三種屬于自動工作方式。,手動：與點動相似，按下按鈕運行、釋放按鈕停止；,單步：啟動一次只能運行一個工作步；,單周期：啟動一次只運行一個工作周期；,連續(xù)：啟動后連續(xù)地、周期性地運行一個過程。,可分別設(shè)計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)計舉例。,（1）.手動工作方式00100=ON,（2）.單周期工作方式00102=ON,按下啟動按鈕00000，從初始步開始，完成一個周期的工作，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；,在自動運行前，若系統(tǒng)沒有處于初始狀態(tài)，應(yīng)選擇手動方式，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，在完成最后一個工作周期后，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，按一下啟動按鈕00000，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步任務(wù)后，自動停止，并停止在該步上，再按啟動按鈕00000，再向下走一步。,其余步的轉(zhuǎn)換條件應(yīng)是自動運行的轉(zhuǎn)換條件與00000的常開觸點相串聯(lián)。,小結(jié)：,