可編程序控制器 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

自動(dòng)化學(xué)院可編程序控制器

系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用了解PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則與步驟熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件配置及軟件設(shè)計(jì)掌握軟、硬件設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧學(xué)習(xí)目標(biāo)：3教學(xué)內(nèi)容：

8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.2PLC控制系統(tǒng)硬件配置

8.3PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

8.4PLC應(yīng)用程序的典型環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧

8.5PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用

8.6提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用4可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

最大限度的滿足被控對(duì)象的要求在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用及維護(hù)方便保證系統(tǒng)的安全可靠考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的要求，在選型時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?.1.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則58.1.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容：分析控制對(duì)象，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

選定PLC的型號(hào)，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行配置選擇所需的輸入/輸出模塊，編制PLC的輸入/輸出分配表和輸入/輸出端子接線圖根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求編寫程序規(guī)格要求說(shuō)明書，再用相應(yīng)的編程語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)操作臺(tái)、電氣柜、選擇所需的電器元件編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和操作使用說(shuō)明書68.1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式與一般微機(jī)和繼電器相比各有特點(diǎn)，其具體設(shè)計(jì)步驟如下：詳細(xì)了解對(duì)象的生產(chǎn)工藝，分析控制要求根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入/輸出設(shè)備選擇PLC類型分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連接圖PLC軟件設(shè)計(jì)(編寫梯形圖程序和語(yǔ)句程序)，同時(shí)進(jìn)行控制臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工系統(tǒng)調(diào)試和修改，固化程序，交付使用78.1.3PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟返回PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟圖88.2PLC控制系統(tǒng)硬件配置硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。隨著PLC功能的不斷提高和完善，PLC幾乎可以完成工業(yè)控制領(lǐng)域的所有任務(wù)。但PLC還是有它最適合的應(yīng)用場(chǎng)合，所以在接到一個(gè)控制任務(wù)以后，要分析被控對(duì)象的控制過(guò)程和要求，看看用什么控制裝備（PLC、單片機(jī)、DCS或工控機(jī)IPC）來(lái)完成該任務(wù)最合適。控制對(duì)象和控制裝置（選定PLC）確定后，還要進(jìn)一步確定PLC的控制范圍。一般，能夠反映生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行情況，能用傳感器進(jìn)行直接測(cè)量的參數(shù)，控制邏輯復(fù)雜的部分都可由PLC完成。9PLC機(jī)型的選擇

I/O點(diǎn)的數(shù)量和種類

CPU的速度內(nèi)存容量編程器打印機(jī)

I/O模塊通訊接口模塊通訊傳輸電纜8.2PLC控制系統(tǒng)硬件配置10一、PLC機(jī)型選擇結(jié)構(gòu)形式安裝方式功能要求響應(yīng)速度系統(tǒng)可靠性機(jī)型統(tǒng)一

整體式

模塊式

集中式

遠(yuǎn)程I／O式

分布式8.2.1PLC的選型11輸入器件：指連接到PLC輸入接線端子用于產(chǎn)生輸入信號(hào)的器件。分類

主令器件

檢測(cè)器件

有源觸點(diǎn)輸入器件

無(wú)源觸點(diǎn)輸入器件輸入信號(hào)

模擬信號(hào)

數(shù)字信號(hào)

開(kāi)關(guān)信號(hào)二、PLC的I/O端口選擇按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、數(shù)字開(kāi)關(guān)行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)，接觸器輔助觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)，接觸器輔助觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、繼電器觸點(diǎn)，接觸器輔助觸點(diǎn)壓力傳感器、溫度傳感器數(shù)字開(kāi)關(guān)

按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)8.2.1PLC的選型12輸出器件：指連接到PLC輸出接線端子用于執(zhí)行程序運(yùn)行結(jié)果的器件。分類：

驅(qū)動(dòng)負(fù)載

顯示負(fù)載

輸出端口：

繼電器輸出

晶體管輸出

晶閘管輸出接觸器、繼電器、電磁閥指示燈、數(shù)字顯示裝置、電鈴、蜂鳴器交、直流負(fù)載直流負(fù)載交流負(fù)載8.2.1PLC的選型二、PLC的I/O端口選擇13I/O點(diǎn)數(shù)的確定

I/O點(diǎn)數(shù)是衡量可編程控制器規(guī)模大小的依據(jù)。

確定依據(jù)：一般可按下式估算，再按實(shí)際需要留適當(dāng)?shù)挠嗔浚?0%～30%）來(lái)選擇。

存儲(chǔ)容量

=

開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)總數(shù)

×

10

+

模擬量通道數(shù)

×

1508.2.1PLC的選型二、PLC的I/O端口選擇14CPU的運(yùn)行速度是指執(zhí)行每一步用戶程序的時(shí)間。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量為主的控制系統(tǒng)，不用考慮掃描速度，一般的PLC機(jī)型都可使用。對(duì)于以模擬量為主的控制系統(tǒng)，則需考慮掃描速度，必須選擇合適CPU種類的PLC機(jī)型。三、CPU的速度8.2.1PLC的選型15遠(yuǎn)程I/O模塊：輸入、輸出裝置比較分散，工作現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)離控制站高速計(jì)數(shù)器模塊：當(dāng)PLC內(nèi)部的高速計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)頻率不能滿足要求時(shí)，可選擇使用定位模塊：在機(jī)械設(shè)備中，保證加工精度進(jìn)行定位通信聯(lián)網(wǎng)模塊：PLC與PLC之間，或PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信與聯(lián)網(wǎng)模擬輸入模塊、輸出模塊：把流量、速度、壓力等變換成數(shù)字量，及把數(shù)字量變換成模擬量進(jìn)行輸入、輸出。四、PLC模塊的選擇8.2.1PLC的選型16PLC的外圍設(shè)備主要是人—機(jī)對(duì)話裝置，用于PLC的編程和監(jiān)控。通過(guò)人—機(jī)對(duì)話裝置可以進(jìn)行編程、調(diào)試及顯示圖形報(bào)表、文件復(fù)制、報(bào)警等。PLC外圍外圍設(shè)備有編程器、打印機(jī)、EPROM寫入器、顯示器等。五、PLC外圍設(shè)備8.2.1PLC的選型17

我國(guó)優(yōu)先選擇220V的交流電源電壓，特殊情況可選擇24V直流電源供電。輸入信號(hào)電源，一般利用PLC內(nèi)部提供的直流24V電源。對(duì)于帶有有源器件的接近開(kāi)關(guān)可外接220V交流電源，提高穩(wěn)定性，避免干擾。選用直流I/O模塊時(shí)，需要外設(shè)直流電源。六、電源電壓的選擇8.2.1PLC的選型188.2.2I/O地址分配輸入/輸出信號(hào)在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍接線來(lái)說(shuō)，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。在進(jìn)行I/O地址分配時(shí)最好把I/O點(diǎn)的名稱、代碼和地址以表格的形式列寫出來(lái)。如下表所示：輸入信號(hào)輸出信號(hào)停止按鈕SB1I0.0正轉(zhuǎn)接觸器KM1反轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1Q0.2啟動(dòng)按鈕SB2I0.1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3I0.2198.2.3響應(yīng)時(shí)間PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求。對(duì)于過(guò)程控制，掃描周期和響應(yīng)時(shí)間必須認(rèn)真考慮。PLC順序掃描的工作方式，使它不能可靠地接收持續(xù)時(shí)間小于掃描周期的輸入信號(hào)。選定PLC及其擴(kuò)展模塊（如需要的話）和分配完I/O地址后，硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是完成電氣控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)、電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。返回20PLC的軟件設(shè)計(jì)指控制系統(tǒng)中用戶程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容

控制流程圖

梯形圖

順序功能圖

指令表設(shè)計(jì)方法

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

邏輯設(shè)計(jì)法

順序功能圖法8.3PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)218.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在典型控制環(huán)節(jié)和電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合。有時(shí)為了得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果，需要進(jìn)行多次反復(fù)調(diào)試和修改，增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程元件。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)于比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較奏效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法主要是依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也比較高，特別是要求設(shè)計(jì)者有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。試探性和隨意性很強(qiáng)，結(jié)果不唯一。22用PLC中軟元件，代替原繼電器—接觸器控制線路圖中的元器件，直接翻譯成梯形圖的方法（也稱翻譯法）。主要用于對(duì)舊設(shè)備、舊控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。設(shè)計(jì)舉例

電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

時(shí)間控制

8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法23SBSB1SB2KM1KM2KM2KM1KM2KM1COMI0.0I0.1I0.2Q0.1Q0.2COMSBSB1SB2KM1KM2~I0.1I0.0I0.0I0.2Q0.2Q0.1Q0.2I0.2I0.1Q0.1

電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法24SB1SB2~COMI0.1I0.2Q0.1Q0.2KM1KM2COMKTSB2SB1KM1KTKM1KM2時(shí)間控制8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法I0.1I0.2T38Q0.1Q0.2Q0.1T38INTON+30100ms25經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法：通常是直接建立輸入、輸出關(guān)系。設(shè)計(jì)步驟：1）由被控設(shè)備的工作原理和生產(chǎn)工藝，配置I/O的元件編號(hào)。2）制定I/O的控制邏輯關(guān)系，理清輸出負(fù)載的啟、停止條件的邏輯組合，利用啟保停電路或R/S指令編寫梯形圖。3）分析輸出負(fù)載的相互關(guān)系，添加必要的互鎖、聯(lián)鎖電路。4）檢查梯形圖是否符合編程規(guī)則，及存在多線圈輸出等問(wèn)題。5）離線調(diào)試，利用PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供的編程環(huán)境，根據(jù)被控設(shè)備的生產(chǎn)工藝運(yùn)行程序，檢查是否滿足要求并做修改。6）在線調(diào)試，控制系統(tǒng)與被控設(shè)備聯(lián)機(jī)調(diào)試，優(yōu)化控制參數(shù)，如調(diào)整定時(shí)時(shí)間、負(fù)載移動(dòng)距離、過(guò)程控制參數(shù)等。

8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法26例：使用一個(gè)開(kāi)關(guān)控制某一點(diǎn)火裝置，燃燒氣體為氫氣和氧氣的混合氣體，請(qǐng)編寫梯形圖程序。

設(shè)計(jì)分析：1)根據(jù)工作原理和工藝要求，輸入信號(hào)為一外部開(kāi)關(guān)，帶自鎖功能；2)輸出為氫氣和氧氣，由于氫氧混合氣體儲(chǔ)存非常危險(xiǎn)，所以采用兩個(gè)電磁閥分別控制氫氣和氧氣氣路；3)為避免氫氣回流引起爆炸，燃燒工藝要求點(diǎn)燃時(shí)先開(kāi)氫氣閥門后開(kāi)氧氣閥門，時(shí)間間隔在600ms左右；4)熄滅時(shí)先關(guān)氧氣閥門后關(guān)氫氣閥門。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—?dú)錃馊紵c(diǎn)火裝置控制27經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—?dú)錃馊紵c(diǎn)火裝置控制資源分配：輸入：I0.0輸出：Q0.0、Q0.128例：下圖所示為送料小車系統(tǒng)示意圖。圖中SQ1、SQ2為運(yùn)料小車左右終點(diǎn)的行程開(kāi)關(guān)。送料小車在SQ1處裝料，20

s后裝料結(jié)束，開(kāi)始右行。當(dāng)碰到SQ2后停下來(lái)卸料，15

s后左行，碰到SQ1后又停下來(lái)裝料。這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕SB3。SB1和SB2分別是小車右行和左行的啟動(dòng)按鈕。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—送料小車自動(dòng)控制29

小車控制系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備與PLC的I/O端對(duì)應(yīng)連接關(guān)系如下圖所示。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—送料小車自動(dòng)控制輸入I0.0右行啟動(dòng)I0.1左行啟動(dòng)I0.2停止I0.3左限行程開(kāi)關(guān)I0.4右限行程開(kāi)關(guān)輸出Q0.0右行Q0.1左行Q0.2裝料Q0.3卸料

送料小車控制系統(tǒng)的梯形圖程序31

下圖中，小車仍然在SQ1處裝料，停20s后右行，并在SQ3和SQ2處輪流卸料15秒后再左行返回SQ1處裝料，如此反復(fù)。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—兩處卸料送料小車自動(dòng)控制輸入I0.0右行啟動(dòng)I0.1左行啟動(dòng)I0.2停止I0.3左限行程開(kāi)關(guān)I0.4右限行程開(kāi)關(guān)I0.5中間行程開(kāi)關(guān)輸出Q0.0右行Q0.1左行Q0.2裝料Q0.3卸料控制小車兩處卸料的梯形圖調(diào)試過(guò)程中會(huì)遇到的問(wèn)題①、左行到達(dá)SQ3處不能將M0.0置位,導(dǎo)致下次右行到達(dá)SQ3處不能停止。②、往返經(jīng)過(guò)SQ3處注意不能出現(xiàn)卸料動(dòng)作。33經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC的外部接線圖和梯形圖時(shí)應(yīng)注意：①、應(yīng)遵守梯形圖語(yǔ)言中的語(yǔ)法規(guī)定②、設(shè)置必要的中間環(huán)節(jié)③、盡量減少可編程控制器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)④、軟件聯(lián)鎖和硬件聯(lián)鎖都很重要⑤、梯形圖優(yōu)化⑥、注意外部負(fù)載的額定電壓經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的實(shí)質(zhì)是試圖用輸入信號(hào)I直接控制輸出信號(hào)Q，如果無(wú)法直接控制，或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，只好被動(dòng)地增加一些輔助元件和輔助觸點(diǎn)，不具通用性。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法存在的問(wèn)題：缺少通用的易掌握的設(shè)計(jì)方法，試探性和隨意性強(qiáng)，對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，分析困難，修改繁瑣，使用過(guò)程中維修困難。8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法341．改型設(shè)計(jì)方法的步驟將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC梯形圖和外部接線圖的方法步驟如下。①了解被控設(shè)備的機(jī)械動(dòng)作和工藝過(guò)程，分析并掌握繼電器電路圖和控制系統(tǒng)的工作原理，只有這樣才能做到在設(shè)計(jì)和調(diào)試控制系統(tǒng)過(guò)程中心中有數(shù)。②確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，確定對(duì)應(yīng)梯形圖中輸入和輸出位的地址，從而畫出PLC的I/O外部接線圖。③確定繼電器電路圖中有多少個(gè)中間繼電器、時(shí)間繼電器，從而確定對(duì)應(yīng)梯形圖中的位存儲(chǔ)器和定時(shí)器的地址。這樣就建立了繼電器電路圖中的元件和梯形圖中編程元件之間的地址對(duì)應(yīng)關(guān)系。④根據(jù)上述的對(duì)應(yīng)關(guān)系繪制出梯形圖。8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—改型設(shè)計(jì)*35

2．改型設(shè)計(jì)舉例右圖是某三速異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與自動(dòng)加速的繼電器控制電路圖，繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)若用PLC的輸出位來(lái)控制，則其線圈應(yīng)接在PLC的輸出端。

8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—改型設(shè)計(jì)*三速異步電機(jī)啟動(dòng)與自動(dòng)加速的繼電控制電路36

按鈕、控制開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等用來(lái)給PLC提供輸入信號(hào)和反饋信號(hào)，其觸點(diǎn)應(yīng)接在PLC的輸入端，一般使用常開(kāi)觸點(diǎn)。繼電器電路圖中的中間繼電器和時(shí)間繼電器（如圖中的KA、KT1和KT2），用PLC內(nèi)部的位存儲(chǔ)器和定時(shí)器來(lái)代替。電路圖中左邊的時(shí)間繼電器KT2的觸點(diǎn)為瞬動(dòng)觸點(diǎn)，該觸點(diǎn)在KT2的線圈通電的瞬間閉合，而PLC內(nèi)部的定時(shí)器不能完成此功能。所以在梯形圖中，采用在KT2對(duì)應(yīng)的T38功能塊的兩端并聯(lián)有M0.2的線圈，用M0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)模擬KT2的瞬動(dòng)觸點(diǎn)。這樣就完全符合繼電器電路圖中的控制功能。后面圖（a）為PLC外部I/O接線圖，圖（b）為梯形圖。8.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—改型設(shè)計(jì)*378.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法—改型設(shè)計(jì)*

三速異步電動(dòng)機(jī)控制的梯形圖398.3.2邏輯設(shè)計(jì)法工業(yè)電氣控制線路中，有不少都是通過(guò)繼電器等電器元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，用“0”和“1”兩種取值的邏輯代數(shù)設(shè)計(jì)電氣控制線路是完全可以的。邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用程序的一般步驟如下：列出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)編寫程序?qū)Τ绦驒z測(cè)、修改和完善。40L(Y1)＝X0·X1·X2·M1L(Y2)＝X0+X1+M2+Y2X0X1M1X2Y1X0Y2X1M2Y2L(Y3)＝(X0+X1)·X2·Y2+M10X0Y3X1Y2M10X2“與”“或”“與、或、非”8.3.2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法舉例41順序控制：針對(duì)順序控制方式或步進(jìn)控制方式的程序設(shè)計(jì)。按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)、有序地進(jìn)行操作。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先將系統(tǒng)的工作過(guò)程分解成若干個(gè)連續(xù)的階段，每一階段稱為“工步”或“狀態(tài)”，以工步（或狀態(tài)）為單元，從工作過(guò)程開(kāi)始，一步接著一步，一直到工作過(guò)程的最后一步結(jié)束。順序控制設(shè)計(jì)法的實(shí)質(zhì)：利用代表了各種輸入信號(hào)（包括輸入繼電器）的轉(zhuǎn)換條件去控制代表各步的編程元件，再由代表各步的編程元件去控制輸出繼電器。8.3.3順序功能圖法42設(shè)計(jì)方法：順序功能圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖、功能表圖），是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形。順序功能圖(SequenceFunctionChart)起源于法國(guó)TE公司的GRAFCET，并被ICE在1994年公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)IEC61131中確定為PLC的首選編程語(yǔ)言。順序功能圖法：首先，根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖，然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。順序功能圖法的特點(diǎn)：編程效率高，設(shè)計(jì)思路清晰，易于掌握，調(diào)試、修改、維護(hù)方便，設(shè)計(jì)周期短。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中需要考慮的互鎖、聯(lián)鎖、自保持（自鎖）等功能在順序控制設(shè)計(jì)法中都是自然而然就實(shí)現(xiàn)了，在軟件設(shè)計(jì)方面提高了可靠性。8.3.3順序功能圖法43順序功能圖法是可編程控制器位居首位的編程語(yǔ)言，也是通用的技術(shù)語(yǔ)言，由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作（命令）組成。8.3.3順序功能圖法44設(shè)計(jì)思想：①、將系統(tǒng)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的步，并用編程元件（輔助繼電器和狀態(tài)繼電器）代表各步。②、在任何一步內(nèi)，各輸出量的通斷狀態(tài)不變。③、相鄰兩步輸出量總的通斷狀態(tài)不同。④、用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，按一定順序通或斷，進(jìn)而控制各輸出繼電器。轉(zhuǎn)換條件：使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)。8.3.3順序功能圖法45初始步：與初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步，如M0，一般是等待啟動(dòng)的相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，用雙線方框表示，一個(gè)系統(tǒng)至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。動(dòng)作（命令）：系統(tǒng)在某一步被控對(duì)象應(yīng)完成的“動(dòng)作”（對(duì)于施控系統(tǒng)也可稱為“命令”），并用與相應(yīng)步相連的矩形框中的文字或符號(hào)表示；動(dòng)作可有多個(gè)，但無(wú)順序之分，畫法可由右圖所示；要表明是存儲(chǔ)型還是非存儲(chǔ)型。步初始步動(dòng)作活動(dòng)步：系統(tǒng)所處的當(dāng)前步，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行；處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非存儲(chǔ)型動(dòng)作被停止執(zhí)行，存儲(chǔ)型動(dòng)作則視前面的執(zhí)行情況，已被置位指令置位的動(dòng)作不會(huì)改變狀態(tài)。動(dòng)作的繪制1、步：一個(gè)工作周期中若干個(gè)順序相連的階段，用編程元件M、S或數(shù)字表示，如圖中的M0~M3。8.3.3順序功能圖法462、有向連線：活動(dòng)步隨時(shí)間推移和轉(zhuǎn)換條件的出現(xiàn)進(jìn)展的路線和方向。①、各步按先后次序用有向連線連接②、從上到下、從左至右的有向連線箭頭可省略轉(zhuǎn)換：實(shí)現(xiàn)活動(dòng)步的進(jìn)展，與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)，用與有向連線垂直的短劃線表示。轉(zhuǎn)換條件：與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯組合，可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式、圖形符號(hào)組成。雙平行線：用來(lái)表明順序功能圖中有兩個(gè)或兩個(gè)以上步當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)同時(shí)進(jìn)入活動(dòng)狀態(tài)或由活動(dòng)狀態(tài)同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)狀態(tài)的情況。8.3.3順序功能圖法473、順序功能圖的基本結(jié)構(gòu)①、單序列：由一系列相繼激活的步組成，每一步后僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換后僅有一步。②、選擇序列●選擇序列的開(kāi)始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下，只允許同時(shí)選擇一個(gè)序列。●選擇序列的結(jié)束稱為合并，轉(zhuǎn)換符號(hào)只允許標(biāo)在水平連線之上。③、并行序列●并行序列的開(kāi)始稱為分支，水平連線用雙線表示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之上，只能有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)，轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活?！癫⑿行蛄械慕Y(jié)束稱為合并，水平連線用雙線表示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只允許標(biāo)在水平連線之下。④、子步（類似于子程序）：便于全局的描述。8.3.3順序功能圖法484、順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則①、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件●該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步。●相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。②、轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作●使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步?！袷顾杏捎邢蜻B線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都變?yōu)椴换顒?dòng)步?！駥?duì)于單序列、選擇序列、并行序列，轉(zhuǎn)換的前級(jí)步、后續(xù)步有所不同，應(yīng)予以注意。8.3.3順序功能圖法495、注意事項(xiàng)：①、兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開(kāi)。②、兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。③、順序功能圖中的初始步一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待啟動(dòng)的初始狀態(tài)，應(yīng)利用一個(gè)適當(dāng)?shù)男盘?hào)將初始步置為活動(dòng)步，習(xí)慣上采用初始化脈沖和手動(dòng)到自動(dòng)的切換信號(hào)作為轉(zhuǎn)換條件。

初始步必不可少，通常該步只做初始化工作，沒(méi)有輸出，故可作為系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)。④、自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)程，因此在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)，便于實(shí)現(xiàn)多種工作方式（單步、單循環(huán)、周期循環(huán)）。⑤、在單序列中，只有當(dāng)某一步的前級(jí)步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。8.3.3順序功能圖法50主要介紹以下幾種編程方法：●使用啟保停電路的編程方式●以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式●使用順控指令SCR的編程方式常見(jiàn)系統(tǒng)梯形圖的典型結(jié)構(gòu)：●要注意手動(dòng)、自動(dòng)切換時(shí)要對(duì)初始步進(jìn)行處理●公用程序可以前后都有順序控制梯形圖的編程技術(shù)

根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法，稱為順序控制梯形圖的編程方式。51順序控制梯形圖的編程技術(shù)基于順序控制功能圖設(shè)計(jì)的小車自動(dòng)往返程序比用基本指令設(shè)計(jì)的梯形圖更直觀、易懂。順序控制功能圖在順序控制系統(tǒng)中的應(yīng)用圖（a）是某專用鉆床示意圖，用2只鉆頭同時(shí)鉆2個(gè)孔。開(kāi)始之前2個(gè)鉆頭在最上面，上限位開(kāi)關(guān)I0.0和I0.2為ON。操作人員按下啟動(dòng)按鈕I1.0，工件被夾緊，夾緊后2只鉆頭同時(shí)開(kāi)始下鉆，鉆到由下限位開(kāi)關(guān)I0.1和I0.3設(shè)定的深度時(shí)分別上行，上行到由限位開(kāi)關(guān)I0.0和I0.2設(shè)定的起始位置時(shí)分別停止上行。2個(gè)都到位后，工件被松開(kāi)。松開(kāi)到位后，加工結(jié)束，系統(tǒng)返回到初始狀態(tài)。專用鉆床順序控制系統(tǒng)的順序功能圖53特點(diǎn)：?jiǎn)⒈Ｍｋ娐穬H僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，任何一種可編程序控制器的指令系統(tǒng)都有這一類指令。因此這是一種通用的編程方式，可以用于任意型號(hào)的可編程序控制器。1、單序列的編程方式一、使用啟保停電路的編程方式順序控制梯形圖的編程技術(shù)54M0.1M0.2M0.3I0.1I0.2使用啟保停電路控制單序列結(jié)構(gòu)順序控制設(shè)計(jì)法SM0.1M0.1M0.3I0.3M0.2M0.1SM0.1M0.2M0.1I0.1M0.3M0.2I0.3M0.3M0.2I0.2M0.1M0.3單序列編程—啟保停電路方法返回55例：液體混合裝置如圖所示?？刂埔螅荷舷尬?、下限位和中限位液位傳感器被液體淹沒(méi)時(shí)為ON，閥A、B、C為電磁閥，線圈通電時(shí)打開(kāi)，斷電時(shí)關(guān)閉。初始時(shí)容器為空，閥門關(guān)閉，傳感器為OFF。按下啟動(dòng)按鈕后，打開(kāi)閥A，液體A流入容器，中限位開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N時(shí)，關(guān)閉閥A，打開(kāi)閥B，液體B流入容器，當(dāng)液面到達(dá)上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，關(guān)閉閥B，電動(dòng)機(jī)M開(kāi)始運(yùn)行攪拌液體，6s后停止攪拌，打開(kāi)閥C，放出混合液，當(dāng)液面降至下限位開(kāi)關(guān)后再過(guò)2s，容器放空，關(guān)閉閥C，開(kāi)閥A，開(kāi)始下一周期操作。按下停止按鈕，在當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，停止在初始狀態(tài)。順序控制功能圖在液體混合中的應(yīng)用56順序控制功能圖在液體混合中的應(yīng)用順序功能圖57I0.0I0.1I0.2液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)示意圖Q0.0ONOFFOFFQ0.1I0.3液壓油缸啟保停方法—液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制58I0.0I0.1I0.2單序列結(jié)構(gòu)液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)示意圖Q0.0OFFONOFFI0.3液壓油缸輸出點(diǎn)Q0.0有效，活塞桿向左運(yùn)行左行示意啟保停方法—液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制59I0.0I0.1I0.2單序列結(jié)構(gòu)液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)示意圖Q0.1ONOFFOFFI0.3液壓油缸輸出點(diǎn)Q0.1有效，活塞桿向右運(yùn)行右行示意啟保停方法—液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制60I0.0I0.1I0.2單序列結(jié)構(gòu)液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)示意圖Q0.1ONOFFOFFI0.3液壓油缸Q0.0控制開(kāi)關(guān)（轉(zhuǎn)換條件）限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)按鈕開(kāi)關(guān)（啟動(dòng)）輔助繼電器M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4啟保停方法—液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制61I0.0I0.1I0.2單序列結(jié)構(gòu)液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)示意圖Q0.0ONOFFOFFI0.3進(jìn)給裝置順序動(dòng)作要求Q0.1初始狀態(tài)：活塞桿置右端，開(kāi)關(guān)I0.2為ON,輔助繼電器M0.0為ON。1.按下啟動(dòng)按鈕I0.3,開(kāi)關(guān)Q0.0、M0.1為ON，左行。2.碰到限位開(kāi)關(guān)I0.1時(shí)，M0.2、Q0.1為ON，右行。3.碰到限位開(kāi)關(guān)I0.2時(shí)，M0.3、Q0.0為ON，左行。4.碰到限位開(kāi)關(guān)I0.0時(shí)，M0.4、Q0.1為ON，右行。5.碰到限位開(kāi)關(guān)I0.2時(shí)，停止。I0.1M0.2Q0.1I0.2M0.3Q0.0I0.3M0.1Q0.0I0.0M0.4Q0.1I0.2停止啟保停方法—液壓進(jìn)給裝置運(yùn)動(dòng)控制單序列結(jié)構(gòu)順序功能圖單序列結(jié)構(gòu)順序功能圖繪制SM0.1M0.1M0.2M0.3M0.4I0.3I0.1I0.2I0.0I0.2Q0.0Q0.1Q0.0Q0.1左行右行右行左行M0.0初始步啟動(dòng)單序列結(jié)構(gòu)梯形圖繪制

單序列結(jié)構(gòu)順序功能圖右行右行SM0.1M0.1M0.2M0.3M0.4I0.3I0.1I0.2I0.0I0.2Q0.0Q0.1Q0.0Q0.1左行左行M0.0初始步啟動(dòng)

運(yùn)動(dòng)示意圖單序列結(jié)構(gòu)梯形圖M0.0M0.4I0.2M0.0M0.1初始M0.0I0.3M0.1M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3M0.2I0.2M0.3M0.4M0.3I0.0M0.4M0.0M0.1M0.3M0.2M0.4SM0.1M0.1左行M0.3左行Q0.0左行M0.2右行Q0.1右行M0.4右行返回642、選擇序列的編程方式①、選擇序列的分支：如某一步Mi-1的后面是由N條分支組成的選擇序列，則該步Mi-1的結(jié)束條件為：將N個(gè)后續(xù)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)。順序控制梯形圖的編程技術(shù)（后面所有的步都需被禁止）65②、選擇序列的合并：如某步之前有N個(gè)轉(zhuǎn)換（即分支合并），則代表該步的輔助繼電器的啟動(dòng)電路由N條分支并聯(lián)而成，各支路由前級(jí)步的輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)而成。順序控制梯形圖的編程技術(shù)（前面任何一個(gè)步被激活）663、并行序列的編程方式①、并行序列的分支：如當(dāng)前活動(dòng)步Mi，且轉(zhuǎn)換條件Xi滿足，則各分支的啟動(dòng)電路由MiXi組成，當(dāng)前步變?yōu)椴换顒?dòng)步（即停止），由分支中任一步的常閉觸點(diǎn)完成。順序控制梯形圖的編程技術(shù)67②、并行序列的合并：各并行分支的結(jié)束步與轉(zhuǎn)換條件串聯(lián)作為合并步的啟動(dòng)電路，停止電路由后續(xù)步的常閉觸點(diǎn)完成。順序控制梯形圖的編程技術(shù)68

右圖中步M0.0之后有1個(gè)選擇序列。在編程時(shí)應(yīng)將M0.1和M0.2的常閉觸點(diǎn)與M0.0的線圈串聯(lián)，作為步M0.0的結(jié)束條件。步M0.3之后有一個(gè)并行序列的分支。由于步M0.4和步M0.6是同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步的，所以只需將M0.4或M0.6的常閉觸點(diǎn)與M0.3的線圈串聯(lián)，作為步M0.3的結(jié)束條件。選擇序列和并行序列編程方法的應(yīng)用

選擇序列與并行序列的梯形圖704、小閉環(huán)問(wèn)題（僅有兩步的閉環(huán)的處理）會(huì)出現(xiàn)某一編程元件的常開(kāi)與常閉觸點(diǎn)串聯(lián)的不合理情況。順序控制梯形圖的編程技術(shù)通過(guò)增加一步解決，不完成任何實(shí)際動(dòng)作，只起延時(shí)作用。715、雙線圈輸出問(wèn)題處理方法：①、某一輸出（Qx.x）僅在一步中接通，可將其線圈與該步輔助繼電器線圈并聯(lián)。②、若輸出在多步中接通，可將各步輔助繼電器并聯(lián)后驅(qū)動(dòng)該輸出線圈。順序控制梯形圖的編程技術(shù)72

例：剪板機(jī)控制，如右圖。開(kāi)始時(shí)壓鉗和剪刀在上限位置，限位開(kāi)關(guān)I0.0和I0.1均為ON。工作過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕I1.0，板料右行（Q0.0為ON）至限位開(kāi)關(guān)I0.3動(dòng)作，然后壓鉗下行（Q0.1為ON并保持），壓緊板料后，壓力繼電器I0.4為ON，壓鉗保持壓緊，剪刀開(kāi)始下行（Q0.2為ON）。應(yīng)用舉例—剪板機(jī)控制剪斷板料后，I0.2為ON，壓鉗和剪刀同時(shí)上行（Q0.3和Q0.4為ON，Q0.1和Q0.2為OFF），它們碰到限位開(kāi)關(guān)I0.0和I0.1后停止上行。都停止后，又開(kāi)始下一周期的工作。當(dāng)剪完20塊板料后停止工作并停在初始狀態(tài)。73

根據(jù)以上控制要求設(shè)計(jì)的順序功能圖如右所示。圖中有并行序列的分支開(kāi)始與分支合并。M0.0～M0.7代表各步，M0.0是初始步，用于復(fù)位計(jì)數(shù)器C0。加計(jì)數(shù)器C0用于累計(jì)控制剪料的次數(shù)，每次工作循環(huán)C0的當(dāng)前值在步M0.7加1。沒(méi)有減完20塊料時(shí)，C0的當(dāng)前值小于設(shè)定值20，其C0常閉觸點(diǎn)閉合，即轉(zhuǎn)換條件滿足，將返回步M0.1，重新開(kāi)始下一周期的工作。應(yīng)用舉例—剪板機(jī)控制74

當(dāng)剪完20塊板料后，C0的當(dāng)前值等于設(shè)定值20，C0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，即轉(zhuǎn)換條件滿足，將返回到初始步M0.0，等待下一次啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)M0.3步為活動(dòng)步時(shí)，且剪刀下行到位I0.2條件滿足，同時(shí)使步M0.4與步M0.6為活動(dòng)步，使壓鉗和剪刀同時(shí)上行，這是一個(gè)并行序列的分支開(kāi)始，用M0.3·I0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)作為步M0.4與步M0.6的啟動(dòng)條件。當(dāng)M0.4、M0.6均為活動(dòng)步時(shí)，則步M0.3變?yōu)椴换顒?dòng)步，所以用M0.4或M0.6的常閉觸點(diǎn)與M0.3的線圈串聯(lián)，作為關(guān)斷M0.3線圈的條件。應(yīng)用舉例—剪板機(jī)控制75

步M0.5和步M0.7是等待步，不執(zhí)行任何動(dòng)作，只是用來(lái)同時(shí)結(jié)束兩個(gè)子序列，這是并行序列的合并。因此，只要步M0.5和步M0.7都是活動(dòng)步時(shí)，轉(zhuǎn)換條件滿足（C0常開(kāi)或常閉動(dòng)作），就會(huì)實(shí)現(xiàn)步M0.5、步M0.7到步M0.0或步M0.1的轉(zhuǎn)換，當(dāng)步M0.0或步M0.1變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，步M0.5、步M0.7同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步，所以用M0.0與M0.1的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)再與M0.5線圈或M0.7線圈串聯(lián)，作為二者的關(guān)斷信號(hào)。根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)的梯形圖如后頁(yè)所示。應(yīng)用舉例—剪板機(jī)控制76剪板機(jī)控制的梯形圖77轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件：Ⅰ、該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步為活動(dòng)步

Ⅱ、相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足：

利用R、S指令有：

S指令將后續(xù)步激活為活動(dòng)步，

R指令將前級(jí)步復(fù)位注意：由于S、R指令執(zhí)行時(shí)間極短（一個(gè)掃描周期），故不能將輸出繼電器的線圈與R、S指令并聯(lián)，應(yīng)另外用代表步的輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。二、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式單序列順序控制梯形圖的編程技術(shù)781、選擇序列的編程方式①、分支順序控制梯形圖的編程技術(shù)79②、合并順序控制梯形圖的編程技術(shù)802、并行序列的編程方式①、分支順序控制梯形圖的編程技術(shù)81②、合并順序控制梯形圖的編程技術(shù)82

轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法圖中，轉(zhuǎn)換的上面是并行序列的合并，轉(zhuǎn)換的下面是并行序列的分支，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是所有的前級(jí)步（即步M2.0和M2.1）都是活動(dòng)步和轉(zhuǎn)換條件滿足，因此應(yīng)將M2.0、M2.1、I0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)與I0.1的常閉觸點(diǎn)組成的串并聯(lián)電路，作為使M2.2、M2.3置位和使M2.0、M2.1復(fù)位的條件。83使用啟保停電路控制單序列結(jié)構(gòu)順序控制設(shè)計(jì)法以轉(zhuǎn)換以中心編程方法M0.1M0.2M0.3I0.1I0.2SM0.1M0.1SM0.1M0.1I0.1M0.2I0.3（）S1（）S1（）R1M0.1M0.2I0.2M0.3（）S1（）R1M0.2返回84以鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的順序功能圖為例，介紹以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖的編程方法，其梯形圖如后頁(yè)所示。以轉(zhuǎn)換為中心的方法—鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制

鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制的梯形圖（啟保停電路法）

鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制的梯形圖（以轉(zhuǎn)化為中心）87

若實(shí)現(xiàn)圖中M0.1對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換需要同時(shí)應(yīng)滿足兩個(gè)條件，即該轉(zhuǎn)換的前級(jí)步M0.0是活動(dòng)步和轉(zhuǎn)換條件I0.0滿足。在梯形圖中，就可以用M0.0和I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路來(lái)表示上述條件。該電路接通時(shí)，兩個(gè)條件同時(shí)滿足，此時(shí)應(yīng)將該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步（用置位指令將M0.1置位）和將該轉(zhuǎn)換的前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步（用復(fù)位指令將M0.0復(fù)位），這種編程方法與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本原則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的順序功能圖的梯形圖時(shí)，更能顯示出它的優(yōu)越性。以轉(zhuǎn)換為中心的方法—鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)控制以轉(zhuǎn)換為中心編程的單序列結(jié)構(gòu)梯形圖（液壓進(jìn)給裝置）M0.0SM0.1M0.0I0.3M0.1（）S1（）S1（）R1M0.0M0.1I0.1M0.2（）S1（）R1M0.1M0.3I0.0M0.4（）S1（）R1M0.3M0.4I0.2M0.0（）S1（）R1M0.4M0.2I0.2M0.3（）S1（）R1M0.2M0.3M0.1Q0.0M0.4M0.2Q0.1返回89

使用這種編程方法時(shí)，不能將輸出繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的線圈與置位指令和復(fù)位指令并聯(lián)，這是因?yàn)閳D中前級(jí)步和轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時(shí)間是相當(dāng)短的（只有一個(gè)掃描周期）。轉(zhuǎn)換條件滿足后前級(jí)步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)電路斷開(kāi)，而輸出繼電器的線圈至少應(yīng)該在某一步對(duì)應(yīng)的全部時(shí)間內(nèi)被接通。所以應(yīng)根據(jù)順序功能圖，利用代表步的位存儲(chǔ)器的常開(kāi)觸點(diǎn)或它們的并聯(lián)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出存儲(chǔ)器線圈。以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法90

以右圖所示的順序功能圖為例，分析并行序列的編程方法。如果某一轉(zhuǎn)換與并行序列的分支、合并無(wú)關(guān)，它的前級(jí)步和后續(xù)步都只有一個(gè)，需要復(fù)位、置位的存儲(chǔ)器位也只有一個(gè)，因此對(duì)選擇序列的分支與合并的編程方法實(shí)際上與對(duì)單序列的編程方法完全相同。以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法91

圖中，除了M0.4與M0.6對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換以外，其余的轉(zhuǎn)換均與并行序列無(wú)關(guān)，I0.0～I(xiàn)0.3對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換與選擇序列的分支、合并有關(guān)，它們都只有一個(gè)前級(jí)步和一個(gè)后續(xù)步。與并行序列無(wú)關(guān)的轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的梯形圖是非常標(biāo)準(zhǔn)的，每一個(gè)控制置位、復(fù)位的電路塊都由前級(jí)步對(duì)應(yīng)的位存儲(chǔ)器和轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路，一條置位指令和一條復(fù)位指令組成。

以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法92

圖中M0.3后有一個(gè)并行序列分支，當(dāng)M0.3是活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件I0.4滿足時(shí)，M0.4與M0.6應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，這是用M0.3和I0.4的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路使M0.4和M0.6同時(shí)置位來(lái)實(shí)現(xiàn)的；同時(shí)，M0.3應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步（用復(fù)位指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的)。I0.7對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換之前有一個(gè)并行序列的合并，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是所有的前級(jí)步（即步M0.5和M0.7）都是活動(dòng)步和轉(zhuǎn)換條件I0.7滿足。以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法93

由此可知，應(yīng)將M0.5、M0.7和I0.7的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)，作為使M1.0置位和使M0.5、M0.7復(fù)位的條件。以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法（以轉(zhuǎn)化為中心）95

右圖為剪板機(jī)的順序功能圖，用以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程方法繪制梯形圖程序。順序功能圖中共有9個(gè)轉(zhuǎn)換（包括SM0.1），轉(zhuǎn)換條件SM0.1只需對(duì)初始步M0.0置位。除了與并行序列的分支、合并有關(guān)的轉(zhuǎn)換，其余的轉(zhuǎn)換都只有一個(gè)前級(jí)步和一個(gè)后級(jí)步，對(duì)應(yīng)的電路塊均由代表轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)條件的觸點(diǎn)組成串聯(lián)電路，一條置位指令和一條復(fù)位指令組成。以轉(zhuǎn)換為中心—剪板機(jī)的控制96

并行序列的分支處，用M0.3和I0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路對(duì)兩個(gè)后續(xù)步M0.4和M0.6置位，和對(duì)前級(jí)步M0.3復(fù)位。在并行序列的合并處的雙水平線之下，有一個(gè)選擇序列的分支。剪完了C0設(shè)定的塊數(shù)時(shí)，C0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將返回初步M0.0。所以應(yīng)將該轉(zhuǎn)換之前的兩個(gè)前級(jí)步M0.5和M0.7的常開(kāi)觸點(diǎn)和C0的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)，作為對(duì)后續(xù)步M0.0置位和對(duì)前級(jí)步M0.5和M0.7復(fù)位的條件。沒(méi)有剪完C0設(shè)定的塊數(shù)時(shí)，C0的常閉觸點(diǎn)閉合，將返回步M0.1，所以將兩個(gè)前級(jí)步M0.5和M0.7的常開(kāi)觸點(diǎn)和C0的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)，作為后續(xù)步M0.1置位和對(duì)前級(jí)步M0.5和M0.7復(fù)位的條件。對(duì)應(yīng)的梯形圖如后頁(yè)所示。以轉(zhuǎn)換為中心—剪板機(jī)的控制

剪板機(jī)控制的順序流程圖和梯形圖（以轉(zhuǎn)換為中心）981、基本概念①、SCR：順序控制繼電器指令;R：復(fù)位SCR指令②、編程元件：S0.0~S31.7③、觸點(diǎn)：順序控制繼電器（順控繼電器）功能（三要素）：驅(qū)動(dòng)負(fù)載；指定轉(zhuǎn)換條件；指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。注：Ⅰ、順控繼電器SCR與左母線相連，當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí)，該步對(duì)應(yīng)的負(fù)載被驅(qū)動(dòng)。

Ⅱ、若該步為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件成立，則實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換；后續(xù)狀態(tài)元件被置位，成為活動(dòng)步，與當(dāng)前步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)寄存器被系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位，與當(dāng)前步對(duì)應(yīng)的順控繼電器斷開(kāi)。三、使用順序控制繼電器指令SCR的編程方式順序控制梯形圖的編程技術(shù)99三菱FX系列

西門子S7-200系列指令助記符SCR：步進(jìn)梯形指令LSCR：裝載SCR指令，順控區(qū)開(kāi)始SCRT：置位下一個(gè)順控繼電器，當(dāng)前順控繼電器復(fù)位RET：復(fù)位SCR指令SCRE：當(dāng)前順控區(qū)結(jié)束CSCRE：條件退出指令，不執(zhí)行順控區(qū)中后面的指令編程元件S0～S9：初始步S0.0～S31.7S10～S19：返回原點(diǎn)（零點(diǎn)）S20～S499：通用S500～S899：斷電保持S900～S999：報(bào)警觸點(diǎn)SCR觸點(diǎn)：與SCR指令一起使用的狀態(tài)元件常開(kāi)觸點(diǎn)

順控繼電器SCR的編程技術(shù)100SCR的編程技術(shù)101SCR的編程技術(shù)順序控制功能圖的三要素1）驅(qū)動(dòng)負(fù)載：在本狀態(tài)下做什么。2）轉(zhuǎn)換條件：順序功能圖中，相鄰兩個(gè)狀態(tài)間實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移必須滿足一定條件。如圖，T37接通時(shí)，系統(tǒng)從S0.2轉(zhuǎn)移到S0.3。3）轉(zhuǎn)換方向（目標(biāo)）：置位下一個(gè)狀態(tài)。如圖，當(dāng)T37動(dòng)作時(shí)，若原來(lái)處于S0.2狀態(tài)，則程序?qū)腟0.2轉(zhuǎn)移到S0.3。

SM0.0

RUN狀態(tài)監(jiān)控，PLC在運(yùn)行RUN狀態(tài)，該位始終為1。102順序控制程序被順控繼電器指令劃分為L(zhǎng)SCR與SCRE指令之間的若干個(gè)SCR段，一個(gè)SCR段對(duì)應(yīng)于順序功能圖中的一步。裝載順控繼電器（LoadSequenceControlRelay，LSCR）指令n用來(lái)表示一個(gè)SCR段，即順序功能圖中的步的開(kāi)始。指令中的操作數(shù)n為順控繼電器（布爾型）地址，順控繼電器為1狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的SCR段中的程序被執(zhí)行，反之則不被執(zhí)行。順控繼電器結(jié)束（SequenceControlRelayEnd,SCRE）指令用來(lái)表示SCR段的結(jié)束。SCR的編程技術(shù)103

順控繼電器轉(zhuǎn)換（SequenceControlRelayTransition,SCRT）指令用來(lái)表示SCR段之間的轉(zhuǎn)換，即步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。SCRT線圈通電時(shí)，SCRT中指定的順序功能圖中的后續(xù)步對(duì)應(yīng)的順控繼電器n變?yōu)?狀態(tài)，同時(shí)當(dāng)前活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的順序控制繼電器變?yōu)?狀態(tài)，當(dāng)前步變?yōu)椴换顒?dòng)步。LSCR指令中的n指定的順控繼電器被放入SCR堆棧的棧頂，SCR堆棧中S位的狀態(tài)決定對(duì)應(yīng)的SCR段是否執(zhí)行。由于邏輯堆棧棧頂?shù)闹笛b入了S位的值，所以能將SCR指令和它后面的線圈直接連接到左母線。SCR的編程技術(shù)104④、S7-200順控繼電器指令SCR專門用于順序控制程序。順控指令SCR的特點(diǎn)：順控指令SCR僅對(duì)元件S有效，狀態(tài)繼電器S也具有一般繼電器的功能。順控程序段的程序能否執(zhí)行取決于S是否被置位，SCRE與下一個(gè)LSCR指令之間的指令邏輯不影響下一個(gè)順控程序段的程序的執(zhí)行。不能把同一個(gè)S元件用于不同程序中，例如，如果在主程序中使用了S0.1，則在子程序中就不能再次使用它。SCR的編程技術(shù)105在順控程序段中不能使用JMP和LBL指令，就是說(shuō)不允許跳入、跳出或在內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，但可以在順控程序段的附近使用跳轉(zhuǎn)指令。在一個(gè)SCR程序段中不允許出現(xiàn)循環(huán)程序結(jié)構(gòu)和條件結(jié)束，即禁止使用FOR、NEXT和END指令。在“步”發(fā)生轉(zhuǎn)移后，所有的順控程序段的元件一般也要復(fù)位，如果希望繼續(xù)輸出，可使用置位/復(fù)位指令。在使用功能圖時(shí)，狀態(tài)繼電器的編號(hào)可以不按順序編排。SCR的編程技術(shù)106

下圖為小車運(yùn)動(dòng)的示意圖。設(shè)小車在初始位置時(shí)停在左邊，限位開(kāi)關(guān)I0.2為1狀態(tài)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕I0.0后，小車向右運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)到位壓下限位開(kāi)關(guān)I0.1后，停在該處，3

s后開(kāi)始左行，左行到位壓下限位開(kāi)關(guān)I0.2后返回初始步，停止運(yùn)行。單序列編程（小車運(yùn)動(dòng)）2、單序列的編程方式107

根據(jù)Q0.0和Q0.1狀態(tài)的變化可知，一個(gè)工作周期可以分為左行、暫停和右行三步，另外還應(yīng)設(shè)置等待啟動(dòng)的初始步，并分別用S0.0～S0.3來(lái)代表這四步。啟動(dòng)按鈕I0.0和限位開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)、T37延時(shí)接通的常開(kāi)觸點(diǎn)是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，用LSCR和SCRE指令作為SCR段的開(kāi)始和結(jié)束指令。在SCR段中用SM0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)在該步中應(yīng)為1狀態(tài)的輸出點(diǎn)的線圈，并用轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路來(lái)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)到后續(xù)步的SCRT指令。單序列編程

小車運(yùn)動(dòng)的順序功能圖和梯形圖（單序列編程）1093、選擇序列的編程方式①、選擇序列的分支：如某一步的后面有N條選擇序列分支，則該步的SCR觸點(diǎn)開(kāi)始的電路塊中應(yīng)有N條分別指明各轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)的并聯(lián)電路。②、選擇序列的合并：分支的合并是在正確地確定每一步的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)后“自然”完成的。SCR的編程技術(shù)選擇序列的編程方式1114、并行序列的編程方式①、并行序列的分支：若某步為一并行分支的開(kāi)始，當(dāng)該步變?yōu)榛顒?dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件滿足，用S指令置位對(duì)應(yīng)的并行序列步。②、并行序列的合并：合并前應(yīng)滿足各序列確保同步（可設(shè)置等待步），將各序列的轉(zhuǎn)換條件“與”作為實(shí)現(xiàn)合并的轉(zhuǎn)換條件。但應(yīng)注意各序列結(jié)束時(shí)應(yīng)將輸出線圈切斷（可將轉(zhuǎn)換條件的常閉觸點(diǎn)串入輸出線圈）SCR的編程技術(shù)并行序列的編程方式113

右圖中步S0.0之后有一個(gè)選擇序列的分支，當(dāng)它為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件I0.0得到滿足時(shí)，后續(xù)步S0.1將變?yōu)榛顒?dòng)步，S0.0變?yōu)椴换顒?dòng)步。當(dāng)S0.0為1時(shí)，它對(duì)應(yīng)的SCR段被執(zhí)行，此時(shí)若轉(zhuǎn)換條件I0.0為1，該程序段的指令SCRTS0.1被執(zhí)行，將轉(zhuǎn)換到步S0.1。若I0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，將執(zhí)行指令SCRTS0.2，轉(zhuǎn)換到步S0.2。SCR編程技術(shù)—選擇與并行序列編程114

圖中，步S0.3之前有一個(gè)選擇序列的合并，當(dāng)步S0.1為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件I0.1滿足，或步S0.2為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)移條件I0.3滿足，則步S0.3都應(yīng)變?yōu)榛顒?dòng)步。在步S0.1和步S0.2對(duì)應(yīng)的SCR段中，分別用I0.1和I0.3的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)SCRTS0.3指令。SCR編程技術(shù)—選擇與并行序列編程115圖中步S0.3之后有一個(gè)并行序列的分支，當(dāng)步S0.3是活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件I0.4滿足，步S0.4與步S0.6應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步。這是用S0.3對(duì)應(yīng)的SCR段中I0.4的常開(kāi)觸點(diǎn)同時(shí)驅(qū)動(dòng)指令SCRTS0.4和SCRTS0.6對(duì)應(yīng)的線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)的。與此同時(shí)，S0.3被自動(dòng)復(fù)位，步S0.3變?yōu)椴换顒?dòng)步。SCR編程技術(shù)—選擇與并行序列編程116步S1.0之前有一個(gè)并行序列的合并，I0.7對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件是所有的前級(jí)步（即步S0.5和S0.7）都是活動(dòng)步和轉(zhuǎn)換條件I0.7滿足，就可以使下級(jí)步S1.0置位。由此可知，應(yīng)使用以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程方法，將S0.5、S0.7和I0.7的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)，來(lái)控制S1.0的置位和S0.5、S0.7的復(fù)位，從而使步S1.0變?yōu)榛顒?dòng)步，步S0.5和S0.7變?yōu)椴换顒?dòng)步。SCR編程技術(shù)—選擇與并行序列編程117

選擇序列與并行序列的順序功能圖和梯形圖SCR編程技術(shù)—選擇與并行序列編程118

某專用鉆床用來(lái)加工圓盤狀零件上均勻分布的6個(gè)孔如圖所示。開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行時(shí)兩個(gè)鉆頭在最上面的位置，限位開(kāi)關(guān)I0.3和I0.5為ON。SCR編程技術(shù)—鉆床控制119

操作人員放好工件后，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，Q0.0變?yōu)镺N，工件被夾緊。夾緊后壓力繼電器I0.1為ON，Q0.1和Q0.3使兩只鉆頭同時(shí)開(kāi)始工作，分別鉆到由限位開(kāi)關(guān)I0.2和I0.4設(shè)定的深度時(shí)，Q0.2和Q0.4使兩只鉆頭分別上行。升到由限位開(kāi)關(guān)I0.3和I0.5設(shè)定的起始位置時(shí)，分別停止上行，設(shè)定值為3的計(jì)數(shù)器C0的當(dāng)前值加1。兩只鉆頭都上升到位后，若沒(méi)有鉆完3個(gè)孔，C0的常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.5使工件旋轉(zhuǎn)120°。旋轉(zhuǎn)到位時(shí)限位開(kāi)關(guān)I0.6為ON，旋轉(zhuǎn)結(jié)束后又開(kāi)始鉆第2對(duì)孔。3對(duì)孔都鉆完后，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值3，C0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Q0.6使工件松開(kāi)，松開(kāi)到位時(shí)，限位開(kāi)關(guān)I0.7為ON，系統(tǒng)返回到初始狀態(tài)。SCR編程技術(shù)—鉆床控制120

根據(jù)以上控制要求設(shè)計(jì)的順序功能圖如下。SCR編程技術(shù)—鉆床控制

鉆床的梯形圖程序1221、編程方式的通用性①、啟保停電路通用性最強(qiáng)，適合于任意型號(hào)的PLC，它僅由觸點(diǎn)和線圈組成。②、對(duì)于有置位、復(fù)位功能（且分開(kāi)）的PLC，可采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式，應(yīng)用范圍廣。③、順序功能圖法（SCR）專為順序控制梯形圖設(shè)計(jì)，僅限有SCR類指令的PLC，應(yīng)用面較窄。

④、對(duì)于置位、復(fù)位功能在一起的PLC，可采用鎖存繼電器編程方式（OMRON）。四、各種編程方式的比較順序控制梯形圖的編程技術(shù)123

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是用輸入信號(hào)直接控制輸出信號(hào)，如圖（a）所示。若無(wú)法直接控制，只好被動(dòng)的增加一些輔助元件或輔助觸點(diǎn)。 順序控制設(shè)計(jì)法則是用輸入信號(hào)控制代表各步的編程元件M（或S），再用M（或S）去控制輸出信號(hào)，如圖（b）所示。因?yàn)椴绞歉鶕?jù)輸出信號(hào)劃分的，而M與輸出量之間又僅有很簡(jiǎn)單的“與”或相等的邏輯關(guān)系，所以輸出電路的設(shè)計(jì)很簡(jiǎn)單。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法與順序控制設(shè)計(jì)法的區(qū)別1242、不同編程方式設(shè)計(jì)的程序長(zhǎng)度比較①、一般用SCR指令設(shè)計(jì)的程序最短②、用其它各種編程方式設(shè)計(jì)的程序長(zhǎng)度相差不大③、對(duì)某些編程方式（如啟保停）程序長(zhǎng)度與輸出繼電器是否僅在功能表圖中某一步接通有關(guān)。注：PLC的用戶程序存儲(chǔ)器一般是足夠用的，程序稍長(zhǎng)所增加的工作量也很小，沒(méi)有必要在縮短用戶程序上花太多的精力。順序控制梯形圖的編程技術(shù)1253、電路結(jié)構(gòu)與其它方面的比較①、使用啟保停電路，以代表步的編程元件為中心，用一個(gè)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)這些編程元件的復(fù)位和置位。②、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式：直接、充分地體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換的基本原則，無(wú)論是單序列、并行序列、選擇序列，代表步的輔助繼電器的置位、復(fù)位功能的設(shè)計(jì)方法都相同。該方法思路清楚，易理解和掌握，適用于復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。③、SCR指令的編程方式：以順控指令SCR或輔助繼電器為中心（與左側(cè)母線相連）當(dāng)它們置1時(shí)，驅(qū)動(dòng)在該步接通的輸出繼電器；為下一步轉(zhuǎn)換作好準(zhǔn)備（轉(zhuǎn)換條件、轉(zhuǎn)換目標(biāo)）；用指令或由系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)步對(duì)應(yīng)的編程元件復(fù)位。順序控制梯形圖的編程技術(shù)126有多種工作方式的SCR編程方法順序控制設(shè)計(jì)法編程方式主要是針對(duì)控制系統(tǒng)有自動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn)的設(shè)備。但是，為了滿足生產(chǎn)的需要，很多設(shè)備要求提供多種工作方式，以便適應(yīng)不同的生產(chǎn)需求，如設(shè)備維護(hù)、調(diào)試、機(jī)構(gòu)檢修等情況，具有多種工作方式的控制系統(tǒng)更具有實(shí)用性。主要的工作方式有手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步和自動(dòng)返回初始狀態(tài)）工作方式。手動(dòng)控制比較簡(jiǎn)單，一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的自動(dòng)程序一般采用順序設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。五、具有多種工作方式的系統(tǒng)的編程方式127常見(jiàn)的工作方式：●手動(dòng)————通常由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即可實(shí)現(xiàn)，功能單一●單步●單周期（單循環(huán)）●連續(xù)●回初始態(tài)●回原點(diǎn)（HOME）●半自動(dòng)方式（故障運(yùn)行方式）：當(dāng)某些控制器件失靈或故障時(shí)設(shè)備能夠維持的某種運(yùn)行方式，通常是短時(shí)運(yùn)行，器件更換或故障排除后能夠迅速恢復(fù)到自動(dòng)運(yùn)行方式下，是設(shè)備的一種補(bǔ)救措置。以檢修、調(diào)試為主要目的自動(dòng)工作方式通常用于機(jī)構(gòu)校零或?yàn)檫B續(xù)運(yùn)行做好準(zhǔn)備有多種工作方式的SCR編程方法128手動(dòng)→自動(dòng)的切換應(yīng)使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行的初始狀態(tài)連續(xù)運(yùn)行方式下系統(tǒng)通常都處在循環(huán)工作狀態(tài)，如遇有循環(huán)次數(shù)的要求，則利用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)，在循環(huán)程序執(zhí)行之前或執(zhí)行之后，應(yīng)將控制循環(huán)的次數(shù)復(fù)位，復(fù)位操作應(yīng)放在循環(huán)之外。有多種工作方式的SCR編程方法129【應(yīng)用】機(jī)械手臂控制有多種工作方式的SCR編程方法130

圖（a）為某機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖，用機(jī)械手將工件從A點(diǎn)搬運(yùn)到B點(diǎn)。當(dāng)工件夾緊時(shí)，Q0.1為ON，工件松開(kāi)時(shí)，Q0.1為OFF。有多種工作方式的SCR編程方法1.系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)131

圖（b）為操作面板圖，工作方式選擇開(kāi)關(guān)的5個(gè)位置分別對(duì)應(yīng)于5種工作方式，操作面板下部的6個(gè)按鈕（I0.5～I(xiàn)1.2）是手動(dòng)按鈕。有多種工作方式的SCR編程方法

（c）PLC的I/O接線圖為了保證在緊急情況下（包括PLC發(fā)生故障時(shí)）能可靠地切斷PLC的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM如圖（c）所示。在PLC開(kāi)始運(yùn)行時(shí)按下“負(fù)載電源”按鈕，使KM線圈通電并自鎖，給外部負(fù)載提供交流電源。出現(xiàn)緊急情況時(shí)用“緊急停車”按鈕斷開(kāi)負(fù)載電源。133

系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式。在手動(dòng)工作方式，用I0.5～I(xiàn)1.2對(duì)應(yīng)的6個(gè)按鈕分別獨(dú)立控制機(jī)械手的升、降、左行、右行和夾緊、放松。有多種工作方式的SCR編程方法2.工作方式134

系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或初始狀態(tài)）時(shí)，機(jī)械手在最上面和最左邊，且?jiàn)A緊裝置為松開(kāi)狀態(tài)。機(jī)械手原點(diǎn)開(kāi)始，將工件從A點(diǎn)搬到B點(diǎn)，最后返回到初始狀態(tài)的過(guò)程稱為一個(gè)工作周期。有多種工作方式的SCR編程方法135

單步工作方式：從初始步開(kāi)始，每按一次啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)只向下轉(zhuǎn)換一步的操作。完成該步的動(dòng)作后，自動(dòng)停止工作并停留在該步，該工作方式常用于系統(tǒng)調(diào)試。單周期工作方式：若初始步為活動(dòng)步，按下啟動(dòng)按鈕I2.6后，從初始步M0.0開(kāi)始，機(jī)械手按下降→夾緊→上升→右行→下降→放松→上升→左行的規(guī)定完成一個(gè)周期的工作后，返回并停留在初始步。連續(xù)工作方式：在初始步按下啟動(dòng)按鈕，機(jī)械手從初始步開(kāi)始，工作一個(gè)周期后又開(kāi)始搬運(yùn)下一工件，反復(fù)連續(xù)工作。按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)并不馬上停止工作，要完成一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步?；卦c(diǎn)工作方式，I2.1為ON。按下啟動(dòng)按鈕I2.6時(shí)，機(jī)械手在任意狀態(tài)中都可以返回到初始狀態(tài)。有多種工作方式的SCR編程方法136

主程序的總體結(jié)構(gòu)如右所示。SM0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)一直為ON，公用程序一直為無(wú)條件執(zhí)行狀態(tài)。在手動(dòng)方式，I2.0為ON，執(zhí)行“手動(dòng)”子程序。在自動(dòng)回原點(diǎn)方式，I2.1為ON，執(zhí)行“回原點(diǎn)”子程序。在其他3種工作方式執(zhí)行“自動(dòng)”子程序。有多種工作方式的SCR編程方法3.主程序的總體結(jié)構(gòu)主程序的總體結(jié)構(gòu)圖137

1.公用程序公用程序如圖所示，它是用于處理各種工作方式都要執(zhí)行的任務(wù)，以及不同的工作方式之間相互切換的處理。有多種工作方式的SCR編程方法公用程序使用啟保停電路的編程方法138

2.手動(dòng)程序手動(dòng)程序如圖所示，為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，在手動(dòng)程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖。有多種工作方式的SCR編程方法手動(dòng)程序139

3.自動(dòng)程序自動(dòng)程序的順序功能圖如圖（a）所示，它是執(zhí)行單步、單周期和連續(xù)工作方式的順序功能圖，M0.0為初始步，M2.0~M2.7分別是下降→夾緊→上升→右行→下降→放松→上升→左行的各步。后頁(yè)的圖（b）是用啟保停電路的編程方法設(shè)計(jì)的梯形圖程序。有多種工作方式的SCR編程方法140

有多種工作方式的SCR編程方法141

單步、單周期和連續(xù)這3種工作方式主要用“連續(xù)”標(biāo)志M0.7和“允許轉(zhuǎn)換”標(biāo)志M0.6來(lái)區(qū)分。有多種工作方式的SCR編程方法（1）單步與非單步的區(qū)分（2）單周期與連續(xù)的區(qū)分（3）單周期的工作過(guò)程（4）單步工作過(guò)程（5）輸出電路142

4.自動(dòng)回原點(diǎn)的程序右圖（a）所示是自動(dòng)回原點(diǎn)程序的順序功能圖。用啟保停電路的編程方法設(shè)計(jì)的梯形圖見(jiàn)后面。有多種工作方式的SCR編程方法143

在回原點(diǎn)工作方式，I2.1為ON。按下啟動(dòng)按鈕I2.6時(shí)，機(jī)械手可能處于任意狀態(tài)中，根據(jù)機(jī)械手當(dāng)時(shí)所處的位置和夾緊裝置的狀態(tài)，可分為3種情況進(jìn)行分析，對(duì)于不同的情況采用不同的處理方法。（1）夾緊裝置松開(kāi)（Q0.1為0狀態(tài)）（2）夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機(jī)械手在最右邊（3）夾緊裝置處于夾緊狀態(tài)，機(jī)械手不在最右邊有多種工作方式的SCR編程方法

自動(dòng)返回原點(diǎn)的梯形圖145本節(jié)小結(jié)在編程語(yǔ)言的選擇上，用梯形圖、語(yǔ)句表或使用順序功能圖編程，這主要取決于以下幾點(diǎn)：有些PLC使用梯形圖編程不是很方便，則可以使用語(yǔ)句表編程，但是梯形圖比語(yǔ)句表直觀。經(jīng)驗(yàn)豐富的人員可以使用語(yǔ)句表直接編程，就像使用匯編語(yǔ)言一樣。如果是清晰的單順序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務(wù)，則最好用順序功能圖來(lái)設(shè)計(jì)。返回146例：SCR編程技術(shù)—舉例（三菱*）147梯形圖：SCR編程技術(shù)—舉例（三菱*）148多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)（三菱*）149兩地小車工作過(guò)程和控制面板示意圖例：設(shè)計(jì)具有多種工作方式的兩地送料小車的控制梯形圖，要求小車具有手動(dòng)、單步、單周期、連續(xù)運(yùn)行四種工作方式。操作面板如圖，自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程：小車停在裝料工位上，按下啟動(dòng)按鈕，小車裝料，15s右行至卸料處卸料，20s后左行至裝料處裝料，如此反復(fù)，按下停止按鈕后完成當(dāng)前周期工作，回到裝料處停止。多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)（三菱*）150輸入輸出X0啟動(dòng)X6裝料手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)Y0右行X1停止X7卸料手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)Y1左行X2左限位開(kāi)關(guān)X10手動(dòng)Y2裝料X3右限位開(kāi)關(guān)X11單步Y(jié)3卸料X4左行手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)X12單周期X5右行手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)X13連續(xù)I/O資源配置分析：①、I/O資源分配如表所示，梯形圖結(jié)構(gòu)采用右圖方式多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)151“自動(dòng)”切換為“手動(dòng)”方式時(shí)：當(dāng)前活動(dòng)步及“連續(xù)“工作狀態(tài)需要清零，也可將所有自動(dòng)狀態(tài)下的功能步集中作復(fù)位處理（使用ZRST指令），尤其在使用步進(jìn)順控指令進(jìn)行編程時(shí)，應(yīng)該對(duì)所有順控觸點(diǎn)復(fù)位，否則進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行程序時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)以上的活動(dòng)步?！笆謩?dòng)”切換為“自動(dòng)”方式時(shí)：小車應(yīng)停在X2處，否則初始步M0=0，系統(tǒng)自動(dòng)狀態(tài)不會(huì)工作，可以手動(dòng)控制小車返回，若希望自動(dòng)回到起點(diǎn)，可增加回初始狀態(tài)的工作步實(shí)現(xiàn)，也可在M0處增加一個(gè)左行動(dòng)作，轉(zhuǎn)換條件改為X4·M200。②公用程序設(shè)計(jì)：包括完成“自動(dòng)”和“手動(dòng)”方式之間的切換處理及各類標(biāo)志步元件初始化多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)152③手動(dòng)程序設(shè)計(jì)：由于電機(jī)具有正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，為了保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要設(shè)置必要的聯(lián)鎖、互鎖。

手動(dòng)程序梯形圖多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)153④、自動(dòng)程序1、以啟保停電路的編程方式為例，采用順序控制結(jié)合經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的思路因?yàn)楦魈菁?jí)都有輔助觸點(diǎn)M100，故M100也可以采用主控觸點(diǎn)形式多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)1542、多種工作方式系統(tǒng)的自動(dòng)程序的編寫為了提高可讀性，也可采用模塊化的編寫方式將上例改成：多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)155多種工作方式的結(jié)構(gòu)化編程方法：多種工作方式的梯形圖結(jié)構(gòu)156第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用了解PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則與步驟熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件配置及軟件設(shè)計(jì)掌握軟、硬件設(shè)計(jì)的基本環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧學(xué)習(xí)目標(biāo)：157教學(xué)內(nèi)容：

8.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

8.2PLC控制系統(tǒng)硬件配置

8.3PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

8.4PLC應(yīng)用程序的典型環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧

8.5PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用

8.6提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的措施第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用1588.4PLC應(yīng)用程序的典型環(huán)節(jié)及設(shè)計(jì)技巧8.4.1應(yīng)用程序的典型環(huán)節(jié)8.4.2PLC控制程序及設(shè)計(jì)技巧

第8章可編程序控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用159復(fù)雜的控制程序一般都是由一些典型的基本環(huán)節(jié)有機(jī)地組合而成的，因此，掌握這些基本環(huán)節(jié)尤為重要。它有助于程序設(shè)計(jì)水平的提高。常用的典型環(huán)節(jié)：8.4.1應(yīng)用程序的典型環(huán)節(jié)

電動(dòng)機(jī)的“啟保?！笨刂瞥绦?；電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂瞥绦颍浑妱?dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制程序；通電禁止輸出、閃爍、報(bào)警電路、高精度時(shí)鐘、脈沖寬度可控制電路、分頻電路；

……160例1：直接啟動(dòng)停車（啟保停）控制I/O分配：I0.0：停車I0.1：?jiǎn)?dòng)Q0.1：KM語(yǔ)句表LDI0.1OQ0.1ANI0.0=Q0.1繼電器控制電路圖梯形圖啟動(dòng)優(yōu)先停止優(yōu)先I0.0Q0.1I0.1Q0.1I0.0Q0.1Q0.1I0.1161輸入信號(hào)輸出信號(hào)停止按鈕SB1I0.1接觸器KMQ0.1啟動(dòng)按鈕SB2I0.2表8-1I/O分配表I/O分配決定PLC的端子接線圖PLC的端子接線方式又決定編程語(yǔ)言例1：電動(dòng)機(jī)啟保?？刂?62

對(duì)于同一個(gè)控制對(duì)象(例如一臺(tái)電機(jī))在不同地點(diǎn)，用同樣控制方式實(shí)現(xiàn)的控制稱多地控制。其方法可用并聯(lián)多個(gè)啟動(dòng)按鈕和串聯(lián)多個(gè)停車按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖所示。圖中的I0.0和I0.2組成一對(duì)啟、?？刂瓢粹o，I0.1和I0.3組成另一對(duì)控制按鈕，安裝在另一處，這樣就可以在不同地點(diǎn)對(duì)同一負(fù)載Q0.0進(jìn)行控制了。多地點(diǎn)控制163輸入信號(hào)輸出信號(hào)停止按鈕SB1I0.0接觸器KMQ0.1啟動(dòng)按鈕SB2I0.1點(diǎn)動(dòng)按鈕SB3I0.2表8-2I/O分配表

圖8-6啟、停、點(diǎn)動(dòng)控制I/O接線圖圖8-7電動(dòng)機(jī)啟、停、點(diǎn)動(dòng)控制例2：具有點(diǎn)動(dòng)功能的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止控制

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(a)I/O接線圖

(b)梯形圖

電動(dòng)機(jī)的啟、?？刂?/p>

165例3：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

1．系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)166表8-3I/O分配表例3：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

輸入信號(hào)輸出信號(hào)正轉(zhuǎn)按鈕SB1I0.0正轉(zhuǎn)接觸器KM1反轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1Q0.0反轉(zhuǎn)按鈕SB2I0.1停止按鈕SB3I0.22．I/O分配過(guò)載I0.3167例3：電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制

3．梯形圖與指令表168電動(dòng)機(jī)往返控制

1．系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)169電動(dòng)