第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法和順序功能圖的設(shè)計方法課件

本章教學(xué)內(nèi)容

1.掌握一些常見的PLC控制電路梯形圖(如啟保停電路、定時器擴(kuò)展、閃爍電路)。2.熟練掌握順序功能圖的組成與結(jié)構(gòu)3.熟練掌握順序功能圖的繪制規(guī)則教學(xué)要求

4.1梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法4.2順序控制設(shè)計法與順序功能圖第4章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序的經(jīng)驗設(shè)計方法和功能圖的設(shè)計

本章教學(xué)內(nèi)容1.掌握一些常見的PLC控制電路梯形圖(如啟保經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖用經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖要求設(shè)計者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，特別是要懂得電氣控制線路，掌握較多的典型應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)，突出一個經(jīng)驗。一般是根據(jù)被控對象和控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機(jī)地組合起來。其設(shè)計過程是逐步完善的過程，一般不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計后，還需反復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求?？梢姏]有一個準(zhǔn)確的方法可行，完全憑實(shí)踐經(jīng)驗。適用于簡單的程序設(shè)計。所以只作一般要求。順序功能圖法設(shè)計梯形圖由順序功能圖法設(shè)計梯形圖，有具體的方法可尋，編程方法簡單、易學(xué)，規(guī)律性強(qiáng)，不以實(shí)踐經(jīng)驗為主。是設(shè)計程序的主要方法，重點(diǎn)要求。PLC梯形圖的設(shè)計方法有多種，最常用的設(shè)計方法有兩種：經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖用經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖要求設(shè)計者具有較4.1梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法(繼電器電路轉(zhuǎn)換法）設(shè)計的主要思想:由繼電器電路轉(zhuǎn)換為梯形圖。設(shè)計方法:用兩個具體實(shí)例來講解用經(jīng)驗法（繼電器電路轉(zhuǎn)換法）設(shè)計梯形圖4.1梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法(繼電器電路轉(zhuǎn)換法）設(shè)計的主要思24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB1220V4.1.1梯形圖中的基本電路1.起動保持和停止電路24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB12.延時接通/短開電路有？2.延時接通/短開電路有？3.閃爍電路3.閃爍電路4.1.2經(jīng)驗法設(shè)計設(shè)計方法:繼電器電路轉(zhuǎn)換法通過兩個具體實(shí)例來講解用經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖。4.1.2經(jīng)驗法設(shè)計設(shè)計方法:例一：電機(jī)的起保停控制電路M3~刀閘起隔離作用自保持起動按鈕ABC停止按鈕接觸器例一：電機(jī)的起保M刀閘起自保持起動ABC停止接觸器拍照實(shí)物拍照實(shí)物電路符號圖M3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起動按鈕停止按鈕自鎖觸頭發(fā)熱元件主電路控制電路熱繼電器觸頭觸頭（KM）閉合按下按鈕（SB2）

線圈（KM）通電電機(jī)轉(zhuǎn)動；觸頭（KM）打開按下按鈕（SB1）

線圈（KM）斷電電動機(jī)停轉(zhuǎn)。動作過程：電路符號圖MABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起停止按鈕發(fā)熱元件KMSB1KMSB2FRM3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR一般控制電路部分可以這樣簡化：自鎖觸頭起動按鈕熱繼電器觸頭停止發(fā)熱KMSB1KMSB2FRMABCKMFUQKFRSBKMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1電源1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMFRSB1SB2停止起動LDI0.1OQ0.1ANI0.0=Q0.1把控制電路圖轉(zhuǎn)換為梯形圖該語句可省略用硬件代替KMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1電源M3~UVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMR例二：電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路將控制部分用PLC程序?qū)崿F(xiàn)MUVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMRFRSB1SBFSBRKMFI0.0I0.1Q0.1Q0.0Q0.0I0.2Q0.0Q0.1Q0.1控制電路用PLC實(shí)現(xiàn)SBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMRSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0優(yōu)化后的梯形圖移動I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0梯形圖的優(yōu)化思考:該程序?qū)崿F(xiàn)了的電機(jī)的正反轉(zhuǎn),但要想切換必需使電機(jī)停下來才可.在電機(jī)不停下的情況下如何實(shí)現(xiàn)切換呢?請補(bǔ)充程序.I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0經(jīng)驗設(shè)計法總結(jié)

經(jīng)驗設(shè)計法要求設(shè)計者具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，特別是要懂得電氣控制線路，掌握較多的控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，突出一個經(jīng)驗。憑經(jīng)驗選擇基本環(huán)節(jié)，并把它們有機(jī)地組合起來。其設(shè)計過程是逐步完善的過程，一般一次不易獲得最佳方案，程序初步設(shè)計后，還需反復(fù)調(diào)試、修改和完善，直至滿足被控對象的控制要求,最后獲得最佳方案?？梢姏]有一個準(zhǔn)確的方法可行，完全憑實(shí)踐經(jīng)驗。適用于簡單的程序設(shè)計。所以只作一般要求。如果我們要尋求一種準(zhǔn)確的有規(guī)律的方法----順序功能圖法經(jīng)驗設(shè)計法總結(jié)經(jīng)驗設(shè)計法要求設(shè)計者具有較豐富的實(shí)踐1)什么叫順序功能圖在某一系統(tǒng)的循環(huán)過程中，把一個周期按照時間順序，劃分成若干清晰相聯(lián)的階段。在每個階段內(nèi)都要對應(yīng)地發(fā)生(做)一件或幾件事?！ぁぁぁぁるA段1階段2階段3階段4事件1事件2事件3事件4如：我們在一天的生活過程中,不同的階段要發(fā)生(做)不同的事件.聯(lián)系1聯(lián)系2聯(lián)系3聯(lián)系4我們把在控制過程中，一個周期里的不同階段，對應(yīng)完成的事件，以及階段之間的聯(lián)系，用框圖和有向線段描述出來，稱之為順序功能圖。過程的一個周期且這些階段上下之間有著必然的聯(lián)系，且又是不同的事件。以上是用漢語文字表述的順序功能圖，我們可以進(jìn)一步把它表示成用PLC編程元件（命令符號）表示的順序功能圖。其中階段劃分要以事件變化的狀態(tài)為依據(jù)。如從一種事件的發(fā)生變?yōu)榱硪环N事件的發(fā)生了，那就應(yīng)該考慮是另一時段了。4.2順序功能圖與設(shè)計法4.2.1順序功能圖及其組成1.順序功能圖1)什么叫順序功能圖在某一系統(tǒng)的循環(huán)過程中，劃分成若干清晰相階段2階段3階段4階段1事件1事件2事件3事件4聯(lián)系2聯(lián)系3聯(lián)系4聯(lián)系5在順序功能圖中把不同階段叫做順序步，用數(shù)字1,2,3,…，或編程元件M0.0,M0.1…或S0.0,S0.1…等表示。把對應(yīng)于每一階段發(fā)生的事件叫做動作，常用PLC的一些輸出命令表示，如Q0.0,Q0.1,Q0.2…等。把階段之間的聯(lián)系稱為轉(zhuǎn)換條件，常用一些輸入控制信號表示如I0.0,I0.1,I0.3…或T0~255等表示。另外，規(guī)定每一個順序功能圖中必須要有一個開始稱初始步，用M0.0表示。2)順序功能圖的表示2341動作1動作2動作3動作4轉(zhuǎn)換條件2轉(zhuǎn)換條件3轉(zhuǎn)換條件4轉(zhuǎn)換條件5初始步0M0.2M0.3M0.4M0.1Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0開始I0.0轉(zhuǎn)換條件1聯(lián)系1PLC順序功能圖M*.*是PLC位存儲器地址PLC的輸出點(diǎn)PLC的輸入點(diǎn)階段2階段3階段4階段1事件1事件2事件3事件4聯(lián)系2聯(lián)系32.順序功能圖的組成規(guī)定:①步與步之間不能直接相依要用轉(zhuǎn)換隔開，轉(zhuǎn)換之間不能直接相依要用步隔開。②每個功能圖必須用一個初始步開始。③除了初始步每一步必須要有動作。有向線段(工作的流程線)步(工作的步驟)動作(工作命令)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換條件(工作步驟的切換)由:M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0有向線段有向線段步轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件動作2.順序功能圖的組成規(guī)定:有向線段(工作的流程線)由:步與步的劃分

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，在任何一步內(nèi)，各個輸出狀態(tài)是穩(wěn)定不變的，但是相鄰步之間的各個輸出狀態(tài)總是不同的。這也是劃分步的主要原則。步有兩種狀態(tài)：“活動步、“非活動步”，當(dāng)前工作的步稱為活動步，非當(dāng)前工作的步稱非活動步。從非活動步到活動步的進(jìn)展決定著控制過程的狀態(tài)。對應(yīng)控制過程開始階段的步稱為初始步，每一個功能圖必須有一個初始步，初始步用雙線矩形框表示。如鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的例子劃分步M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0步與步的劃分M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2例：鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的例子劃分步例：鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的例子劃分步動作

在順序功能圖中，對應(yīng)每一步要執(zhí)行的操作稱動作（命令），用矩形框文字和字母符號表示，與對應(yīng)步的符號相連。一個步被激活稱活動步，對應(yīng)該步的動作或命令才被執(zhí)行。即對應(yīng)活動步的動作被執(zhí)行。若某步為非活動步，對應(yīng)的動作返回到該步活動之前的狀態(tài)。動作在順序功能圖中，對應(yīng)每一步要執(zhí)行的有向連線

有向連線將各步按進(jìn)展的先后順序連接起來，它將步連接到轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換連接到步。有向連線指定了從初始步開始向活動步進(jìn)展的方向與路線。在功能表圖中，進(jìn)展的走向總是從上至下、從左至右，因此有向連線的箭頭可以省略。如果不遵守上述進(jìn)展規(guī)則，必須加注箭頭。有向連線有向連線將各步按進(jìn)展的先后順序連接轉(zhuǎn)換

在功能表圖中，步與步之間要用轉(zhuǎn)換隔開,轉(zhuǎn)換的符號是一根短畫線，與有向連線相交，轉(zhuǎn)換將相鄰的兩個步隔開。兩步之間不能直接相連。轉(zhuǎn)換在功能表圖中，步與步之間要用轉(zhuǎn)換隔開,轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換條件

轉(zhuǎn)換條件就是系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號條件。標(biāo)注在轉(zhuǎn)換符號旁邊，這個信號可以是外部輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、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(diǎn)的接通/斷開等，也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。轉(zhuǎn)換條件的值為真(1)時轉(zhuǎn)換條件滿足，轉(zhuǎn)換到下一步；值為假(0)時轉(zhuǎn)換條件不滿足，不執(zhí)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來完成。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)必須同時滿足兩個條件：1）該轉(zhuǎn)換所有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(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作：轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成兩個操作：1）使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?/p>

轉(zhuǎn)換條件轉(zhuǎn)換條件就是系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號4.2.2順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)

在實(shí)際生產(chǎn)中，系統(tǒng)有著不同的控制要求，根據(jù)不同的控制要求和控制步之間的進(jìn)展形式順序功能圖常有下面幾種結(jié)構(gòu)。(1)單序列結(jié)構(gòu)(2)選擇序列結(jié)構(gòu)(3)并行序列結(jié)構(gòu)(4)循環(huán)序列結(jié)構(gòu)4.2.2順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)在實(shí)際生產(chǎn)中，系單序列結(jié)構(gòu)由一系列相繼步組成。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,這種結(jié)構(gòu)稱單序列結(jié)構(gòu)。單序列結(jié)構(gòu)的工作過程是：任何時候只有一步在工作，該步稱為活動步。設(shè)第1步為活動步且條件a成立時，就會轉(zhuǎn)到第2步，2步變?yōu)榛顒硬酵瑫r1步變?yōu)榉腔顒硬剑崔D(zhuǎn)換）。就這樣以次轉(zhuǎn)換。132abc*把當(dāng)前工作的步稱為活動步。（1）單序列結(jié)構(gòu)單序列結(jié)構(gòu)由一系列相繼步組成。每一步的后面僅

從某一步開始(某一點(diǎn))出現(xiàn)了先擇分支，分支處用水平單橫線表示。選擇分支有選擇分支開始和選擇分支結(jié)束。這種結(jié)構(gòu)稱選擇序列結(jié)構(gòu)。選擇序列結(jié)構(gòu)的工作過程是：進(jìn)入分支后，只有一條分支在工作。如:當(dāng)步5活動，條件e、f、g哪個成立就走相應(yīng)的分支，其中條件e、f、g中要求只能有一個成立，也就是說幾條分中只有一條分支在工作，其他分支不工作。選擇分支開始選擇分支結(jié)束51269egf1615811hkj（2）選擇序列結(jié)構(gòu)從某一步開始(某一點(diǎn))出現(xiàn)了選擇分支開始選擇分支結(jié)束

從某一步開始(某一點(diǎn))出現(xiàn)了并行分支，用水平雙橫線表示。并行分支有并行分支開始和并行分支結(jié)束。這種結(jié)構(gòu)稱并行序列結(jié)構(gòu)。并行序列結(jié)構(gòu)的工作過程是：進(jìn)入分支后，幾個分支并行工作。如：當(dāng)2為活動步時，若條件b成立就可進(jìn)入并行分支，進(jìn)入后3、6、9分支同時工作。若幾條分支的長度不等時要在第5、8、11步處等待）當(dāng)5、8、11步都變?yōu)榛顒硬角覘l件d成立時進(jìn)入12步，12步變?yōu)榛顒硬酵瑫r5、8、11變?yōu)榉腔顒硬?。退出所有分支。并行分支開始并行分支結(jié)束2936prqb121158d（3）并行序列結(jié)構(gòu)從某一步開始(某一點(diǎn))出現(xiàn)了并行分支開始并行分支結(jié)束（4）循環(huán)序列結(jié)構(gòu)465abc78ef

在功能圖中當(dāng)某一條件成立時，其中有幾步要被返復(fù)執(zhí)行，這種結(jié)構(gòu)稱為循環(huán)序列結(jié)構(gòu)。循環(huán)結(jié)構(gòu)用于一個順序過程的多次或往復(fù)執(zhí)行。是選擇分支的一種特殊情況。循環(huán)序列結(jié)構(gòu)的工作過程是：如，當(dāng)7步為活動步時，若條件f成立就進(jìn)入循環(huán)分支，當(dāng)條件e成立時退出循環(huán)。（4）循環(huán)序列結(jié)構(gòu)465abc78ef在功能圖例子:順序功能圖設(shè)計舉例一小車起始位處于SQ1處，SQ1為ON，按SB1開始裝料；15秒后裝料結(jié)束，小車右行；當(dāng)碰到SQ2時，SQ2為ON，小車停下卸料；10秒后卸料結(jié)束，小車左行；當(dāng)碰到SQ1時，小車停下再次裝料，如此循環(huán)復(fù)，直至按下SB2，小車返回初始狀態(tài)停下。卸料SQ1SQ2裝料SB2SB11234第四步左行⑴分析題目找出順序步該系統(tǒng)是一個順序循環(huán)工作過程，每一個周期都可分解為下面四個步驟(四個動作)：第一步裝料第二步右行第三步卸料例子:順序功能圖設(shè)計舉例一小車起始位處于SQ1處，SQ1為O1步、小車起始位SQ1處，按SB1開始裝料；2步、15秒后裝料結(jié)束，小車右行；3步、當(dāng)碰到SQ2時，小車停下卸料；4步、10秒后卸料結(jié)束，小車左行；1步、當(dāng)碰到SQ1時，小車停下裝料；2步、………………初始步1步裝料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒SQ1上電左邊順序功能圖中用的是中文文字或者是電器符號，需換成PLC編程元件的地址符號，見下一屏⑵根據(jù)順序步和每步動作及步與步之間的關(guān)系畫出順序功能圖裝料卸料SQ1SQ2停車1234SB2SB1等待1步、小車起始位SQ1處，按SB1開始裝料；初始步1步裝料2⑶I/O分配：起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行開關(guān)SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行開關(guān)SQ2I0.3左行KM2Q0.3輸入設(shè)備輸出設(shè)備FR11L1MQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3SB1SQ1SQ2KM1KM2YV1YV2SB21M1L根據(jù)題目分析需要用哪些輸入、輸出設(shè)備，并且這些設(shè)備分配到PLC哪些點(diǎn)上。SB1起裝料卸料SQ1SQ2MK1MK2YV1YV2SB2停⑶I/O分配：起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行開關(guān)SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行開關(guān)SQ2I0.3左行KM2Q0.3輸入設(shè)備輸出設(shè)備⑷文字型的功能圖變?yōu)镻LC地址符號的功能圖停車初始步1步裝料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒上電SQ1I0.0·I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38I0.2M0.0T37T38I0.1起動按鈕SB1I0.0裝料YV1Q0.0停止按鈕SB2I0.順序功能圖法設(shè)計舉例二十字路口交通信號燈變化為：

某一方向紅燈亮50秒時，該方向其他燈都滅。另一方向紅燈不亮,綠燈亮48秒后熄滅，黃燈在綠燈滅之前的3秒閃爍提示，然后亮2秒后熄滅。北南東西東西方向紅綠黃紅綠黃南北方向50S50S48S3S2S3S2SQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.548S順序功能圖法設(shè)計舉例二十字路口交通信號燈變化為：北南東西東紅是一典型的并行結(jié)構(gòu)。東西方向燈與南北方向燈是時工作的。即東西方向紅燈與南北方向綠、黃燈同時工作。或者說南北方向紅燈與東西方向綠、黃燈同時工作。北南東西按時間進(jìn)程執(zhí)行按時間進(jìn)程執(zhí)行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7