第7章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用實例

1、第7章 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)設(shè)計與應(yīng)用實例7.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容和步驟7.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置7.3PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序的設(shè)計7.4順序控制梯形圖的設(shè)計方法7.5PLC在工業(yè)(gngy)控制系統(tǒng)中的典型應(yīng)用實例共七十頁7.3 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)梯形圖程序的設(shè)計7.3.1經(jīng)驗設(shè)計法7.3.2順序(shnx)控制設(shè)計法與順序(shnx)功能圖經(jīng)驗設(shè)計法：在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷修改、反復(fù)調(diào)試，對梯形圖進行完善，最后得到一個較為滿意的結(jié)果。共七十頁7.3.1經(jīng)驗(jngyn)設(shè)計法電動機正反轉(zhuǎn)(fn zhun)控制

2、梯形圖I0.1Q0.1 I0.0I0.2Q0.0I0.0Q0.0I0.1Q0.1（）Q0.0Q0.1（）I0.2I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1共七十頁小車自動(zdng)往返運動控制系統(tǒng)： 共七十頁小車(xioch)自動往返運動控制系統(tǒng) 共七十頁實際運料車運行如下圖所示，該車在限位開關(guān)SQ1(I0.3)處運料，10s后裝料結(jié)束，開始右行。碰到SQ2(I0.4)后，停下來卸料，15s后，左行，碰到SQ1后又停下來裝料。這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕(I0.2)，按鈕I0.0和I0.1分別用來起動小車右行(yu xn)和左行。I0.3I0.4I0.0I0.1Q0.2Q0.0Q0.1

3、Q0.3實際(shj)運料小車控制系統(tǒng)： 共七十頁T37T38I0.3裝料100ms100Q0.2I0.4卸料100ms150Q0.3T38I0.3I0.4I0.0I0.1Q0.2Q0.0Q0.1Q0.3共七十頁兩處卸料的小車運行如下圖所示，小車仍然在限位開關(guān)SQ1處(I0.3)裝料，并在SQ3(I0.5) 和SQ2(I0.4)兩處輪流(lnli)卸料。小車在一次工作循環(huán)中兩次右行都要碰到I0.5，第一次碰到它時停下卸料，第二次碰到它時繼續(xù)前進。因此，應(yīng)設(shè)置一個具有記憶功能的編程元件(yunjin)，區(qū)分是第一次還是第二次碰到I0.5。I0.5中限位開關(guān) SQ3兩處卸料小車控制系統(tǒng)： 共七十頁

4、中限位SQ3I0.5 中限位中限位T37T38M0.0I0.3裝料100ms100Q0.2I0.4卸料Q0.3I0.5Q0.1Q0.0I0.5M0.0M0.0I0.4Q0.1150T38100ms共七十頁7.3 PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序(chngx)的設(shè)計7.3.2順序控制設(shè)計(shj)法與順序功能圖順序控制系統(tǒng)：如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，這樣的控制系統(tǒng)即稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進控制系統(tǒng)。 順序控制設(shè)計法：針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計方法。 共七十頁7.3.2順序(shnx)控制設(shè)計法與順序(shn

5、x)功能圖順序控制設(shè)計(shj)法的思想: 將系統(tǒng)的一個周期劃分為若干個順序相連的階段；用編程元件代表各個階段；利用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件；用代表各步的編程元件控制PLC的各輸出位。共七十頁7.3.2順序控制設(shè)計(shj)法與順序功能圖 順控設(shè)計(shj)法的設(shè)計(shj)步驟: 1）劃分步2）確定轉(zhuǎn)換條件3）繪制順序功能圖4）將順序功能圖轉(zhuǎn)換成梯形圖共七十頁1）步的劃分將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（如位存儲器M或順序控制繼電器S等）來代表各步。步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步(y b)內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間

6、輸出狀態(tài)是不同的。 順控設(shè)計(shj)法的設(shè)計(shj)步驟: 7.3.2順序控制設(shè)計法與順序功能圖共七十頁按下啟動(qdng)按鈕后，應(yīng)先開引風(fēng)機，12s后再開鼓風(fēng)機；按下停止按鈕后，應(yīng)先停鼓風(fēng)機，10s后再停引風(fēng)機。 例：控制(kngzh)鍋爐的鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的控制(kngzh)要求: 初始步 步1 步2 步3 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 共七十頁2）轉(zhuǎn)換條件的確定 轉(zhuǎn)換條件使系統(tǒng)由當前步轉(zhuǎn)入下一步(y b)的信號。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號。如：按鈕、開關(guān)及限位開關(guān)的接通/斷開等;也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號。如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等;也可能是若干個信號的與、或、非

7、邏輯組合。7.3.2順序(shnx)控制設(shè)計法與順序(shnx)功能圖 順控設(shè)計法的設(shè)計步驟: 共七十頁3）順序功能圖的繪制順序控制設(shè)計法中最為關(guān)鍵的一步。順序功能圖又稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖, 它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性(txng)的一種圖形。 7.3.2順序控制設(shè)計(shj)法與順序功能圖 順控設(shè)計法的設(shè)計步驟: 共七十頁4）梯形圖的編制(binzh)在中小型PLC程序設(shè)計時，如果用順序控制設(shè)計法，則先要根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程設(shè)計順序功能(gngnng)圖，然后根據(jù)順序功能(gngnng)圖畫出梯形圖程序。 大型或部分中型PLC，有的可直接用順序功能圖進行編程。如：利用S7-GRAPH軟件繪

8、制的順序功能圖程序就可以直接在S7-300 CPU上運行。 7.3.2順序控制設(shè)計法與順序功能圖 順控設(shè)計法的設(shè)計步驟: 共七十頁1.順序功能(gngnng)圖的組成主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作(dngzu)（命令）組成。 7.3.2順序控制設(shè)計法與順序功能圖共七十頁步與動作1）步：代表控制系統(tǒng)中的一個相對不變的狀態(tài)。用矩形框表示，方框內(nèi)是該步的編號，一般(ybn)用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步。2）初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步。用雙線框表示，每一個順序功能圖有且只有一個初始步。1.順序(shnx)功能圖的組成共七十頁3）活動步：當系統(tǒng)正處于(chy)某一步時，該步處于(ch

9、y)活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于(chy)活動步時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。1.順序功能(gngnng)圖的組成步與動作共七十頁4）動作： 控制系統(tǒng)：被控系統(tǒng) 施控系統(tǒng)對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出(fch)某些 “命令”，都稱為動作。1.順序功能(gngnng)圖的組成步與動作共七十頁動作的表示：用矩形框中的文字(wnz)或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號相連。1.順序(shnx)功能圖的組成步與動作4）動作：共七十頁5）保持(boch)型動作：若為保持型動作，則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。6）非保持型動作：若為(ru wi)非保

10、持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。1.順序功能圖的組成步與動作共七十頁如：保持(boch)型動作1.順序功能(gngnng)圖的組成共七十頁有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件 1）有向連線：表明了各步成為活動步的先后次序， 和轉(zhuǎn)移的路線及方向。若為從上到下或從左至右 方向，則箭頭(jintu)可以省略。若為其他方向，則應(yīng)在 有向連線上用箭頭注明 進展方向。1.順序功能(gngnng)圖的組成共七十頁2）轉(zhuǎn)換(zhunhun)：用有向連線上與有向連線垂直的短劃線表示。轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開；步的活動狀態(tài)的進展是 由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的。1.順序功能(gngnng)圖的組成有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件共七十

11、頁3）轉(zhuǎn)換條件：能夠?qū)崿F(xiàn)相鄰兩步狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件?？梢?ky)用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。1.順序功能(gngnng)圖的組成有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件共七十頁轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件： 1）該轉(zhuǎn)換所有(suyu)的前級步都是活動步； 2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應(yīng)完成的操作： 1）使所有的后續(xù)(hux)步都變?yōu)榛顒硬剑?2）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?1.順序功能圖的組成共七十頁2. 順序功能(gngnng)圖的基本結(jié)構(gòu) 單序列(xli)：選擇序列并行序列 由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步。7

12、.3.2順序控制設(shè)計法與順序功能圖共七十頁單序列(xli)選擇序列分支:選擇序列的開始。 分支開始的轉(zhuǎn)換符號只能標在水平連線之下。合并(hbng):選擇序列的結(jié)束。 分支合并的轉(zhuǎn)換符號只能標在水平連線之上。2. 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 共七十頁單序列選擇(xunz)序列并行序列當轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn) 導(dǎo)致幾個序列同時 激活。為了強調(diào)(qing dio)轉(zhuǎn)換的同 步實現(xiàn)，水平連線 用雙線表示。2. 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 共七十頁分支:并行序列的開始。 在表示(biosh)同步的水平雙線之上，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。合并:并行序列的結(jié)束。 在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。并行(bngxng)

13、序列2. 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu) 共七十頁子步： 表示整個系統(tǒng)的一個完整的子功能。 在這個子步內(nèi)部還可以(ky)包含一系列子步和轉(zhuǎn)換。2. 順序功能圖的基本(jbn)結(jié)構(gòu) 共七十頁繪制順序功能圖應(yīng)注意的問題 1、兩個步絕對不能直接相連(xin lin)，必須用一個轉(zhuǎn)換將它們隔開。2、兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。3、順序功能圖中初始步是必不可少的。4、順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán),不能有“到此為止”的死胡同。5、Ix.x不能作為動作或命令，Qx.x一般不能作為轉(zhuǎn)換條件。7.3.2順序(shnx)控制設(shè)計法與順序(shnx)功能圖共七十頁改 錯 共七十頁剪板機系統(tǒng)

14、 開始時，壓鉗和剪刀在上限位置，限位開關(guān)I0.0和I0.1為ON。按下起動按鈕I1.0，工作過程如下：首先板料右行（Q0.0為ON）至限位開關(guān)I0.3動作，然后壓鉗下行(Q0.1為ON并保持(boch)，壓緊板料后，壓力繼電器I0.4為ON，壓鉗保持壓緊，剪刀開始下行(Q0.2為ON)。剪斷板料后，I0.2變?yōu)镺N,壓鉗和剪刀同時上行(Q0.3和Q0.4為ON，Q0.1和Q0.2為OFF)，它們分別碰到限位開關(guān)I0.0和I0.1后，分別停止上行，都停止后，又開始下一周期的工作，剪完10塊料后停止工作并停在初始狀態(tài)。共七十頁 開始時:I0.0和I0.1為ON; 按下起動(q dn)按鈕I1.0:

15、Q0.0為ON; 右行限位開關(guān)I0.3:Q0.1為ON并保持; 壓緊板料后，I0.4為ON: Q0.1為ON，Q0.2為ON; 剪斷后，I0.2變?yōu)镺N:Q0.3和Q0.4 為ON，Q0.1和Q0.2為OFF; 上升至限位開關(guān)I0.0和I0.1后，分別 停止上行，都停止后，又開始下一 周期的工作，剪完10塊料后停止 工作并停在初始狀態(tài)。共七十頁7.4 順序控制梯形圖的設(shè)計(shj)方法7.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設(shè)計方法 7.4.2 以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖設(shè)計方法 7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法 7.4.4 具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯

16、形圖 設(shè)計方法 共七十頁一、單序列(xli)的編程方法7.4.1 使用(shyng)起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法 1、輸入電路部分關(guān)鍵是：確定起動和停止條件Mi共七十頁7.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設(shè)計方法 2、輸出(shch)電路部分1)若某個動作（即輸出）僅在某一步中為ON：2)若某個動作（即輸出）在幾步中都為ON:則將其線圈直接與對應(yīng)的存儲器位的線圈并聯(lián)即可。則采用集中處理方式：將代表各有關(guān)步的存儲器位的常開觸點并聯(lián)后驅(qū)動該輸出的線圈?；蛴弥?復(fù)位來控制。一、單序列的編程方法共七十頁鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的順序(shnx)功能圖共七十頁分支：若某一步后面有一個由N步

17、分支組成(z chn)的選擇序列，則該步的結(jié)束條件為：N個后續(xù)步對應(yīng)的存儲器位的常閉觸點的串聯(lián)。合并：如某步之前有N個轉(zhuǎn)換，則代表該步的存儲器位的起動電路為：N條支路的并聯(lián)，各并聯(lián)支路由N個前級步對應(yīng)的存儲器位的常開觸點與相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)而成。7.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(shj)方法 二、選擇序列的編程方法共七十頁分支：用前級步的存儲器位和轉(zhuǎn)換條件組成的串聯(lián)電路(dinl)分別作為后續(xù)各分支步的起動電路(dinl)。合并：用并行序列所包含的所有前級步和轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)作為合并后的存儲器位的起動電路。7.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(shj)方法 三、并行序列的編

18、程方法共七十頁共七十頁 永遠(yngyun) 不能“得電”原因(yunyn)：M0.2既是步M0.3的前級步 又是其后續(xù)步。I0.2I0.3I0.47.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計方法 四、僅有兩步的閉環(huán)的處理共七十頁處理方法：增設(shè)一個受I0.2控制(kngzh)的中間元件M1.0。I0.4I0.2I0.3M1.0I0.3M1.1M1.17.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設(shè)計方法 四、僅有兩步的閉環(huán)的處理共七十頁舉例(j l)液體混合控制系統(tǒng) 選擇(xunz)序列共七十頁共七十頁 并行(bngxng)序列鉆頭鉆孔工作系統(tǒng)舉例(j l)共七十頁共七十頁7.4.2

19、 使用置復(fù)位指令(zhlng)的順序控制梯形圖設(shè)計方法 思路：將該轉(zhuǎn)換所有(suyu)前級步對應(yīng)的存儲器位的常開觸點與轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點或電路串聯(lián)(該串聯(lián)電路即為起保停電路中的起動電路)，用它作為使所有后續(xù)步對應(yīng)的存儲器位置位（S），和使所有前級步對應(yīng)的存儲器位復(fù)位（R）的條件。共七十頁注意事項：不能將輸出繼電器的線圈與S、R指令并聯(lián)。因為前級步和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的串聯(lián)(chunlin)電路接通的時間只有一個掃描周期，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)(chunlin)電路被斷開，而輸出位（Q）線圈（動作）至少應(yīng)該在某一步活動的全部時間內(nèi)接通。處理方法：集中處理，用代表步的存儲器位的常開觸點或

20、它們的并聯(lián)電路來驅(qū)動對應(yīng)的輸出線圈。 7.4.2 使用置復(fù)位指令(zhlng)的順序控制梯形圖設(shè)計方法 共七十頁液體混合(hnh)控制系統(tǒng)輸出部分(b fen)的處理：共七十頁舉例(j l)：動力頭控制系統(tǒng)一、單序列(xli)的編程方法 7.4.2 使用置復(fù)位指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法 共七十頁共七十頁二、選擇/并行序列(xli)的編程方法 共七十頁二、選擇(xunz)/并行序列的編程方法 如下情況(qngkung)的處理方法：共七十頁舉例(j l)：剪板機系統(tǒng)共七十頁共七十頁順序功能(gngnng)圖比較7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(shj)方法 利用位存儲器表示的順序功

21、能圖利用順序控制繼電器表示的順序功能圖共七十頁SCR指令(zhlng)S7-200中提供了一種順序控制繼電器（S）， 專門(zhunmn)用于編制順序控制程序。1）LSCR S-bit段開始指令順序控制指令中用順序控制繼電器位Sx.x作為該步的狀態(tài)標志位；順序控制繼電器通過置位和復(fù)位進行工作，不需要自保電路；當Sx.x被置位時，允許該段工作。7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法 共七十頁SCR指令(zhlng)1）LSCR S-bit段開始(kish)指令2）SCRE 段結(jié)束指令每個順序段必須用SCRE結(jié)束。3）SCRT S-bit 段轉(zhuǎn)移指令用SCRT指令來實現(xiàn)本段與下一個段之間的切換。當指令使能輸入有效（即轉(zhuǎn)換條件滿足）時： 一方面，對該指令后面的Sx.y置位，以便讓下一個段開始工作。另一方面，對本段的標志位Sx.x復(fù)位，以便停止本段工作。7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計方法 共七十頁LSCR S0.1LD SM0.0= Q0.1LD I0.1SCRT S0.3SCRE示例(shl)：共七十頁使用(shyng)SCR指令的順序控制程序的特點：1）使用SCR指令(zhlng)的順序控制程序被順序控制繼電器指令(zhlng) 劃分為若干個SCR段，而每段對應(yīng)了功能圖的一步。2）在SCR段中，該步對應(yīng)的輸出