電氣控制與PLC技術(shù)（西門子S7-1200系列）（第2版）課件 項(xiàng)目二任務(wù)5 順序控制指令的使用

任務(wù)五順序控制指令的使用任務(wù)描述

機(jī)械手用于將工件從工作臺搬送到傳送帶上。上電時(shí)，機(jī)械手處在初始狀態(tài)(原位)，機(jī)械手的水平臂左擺在左極限位置，垂直臂縮回在上極限位置，原位指示燈HL1亮。各運(yùn)動極限位置分別用磁性位置開關(guān)或接近開關(guān)來檢測：下極限位置SQ1、上極限位置SQ2、右極限位置SQ3、左極限位置SQ4。

按下啟動按鈕SB1，機(jī)械手開始從原位按以下順序進(jìn)行動作：垂直臂下降→夾緊工件3秒→垂直臂上升→水平臂右移→垂直臂下降→松開工件2秒→垂直臂上升→水平臂左移，回到原位后，再次循環(huán)運(yùn)行。按下停止按鈕SB2，機(jī)械手把工件放到傳送帶后再返回初始位置停止。試設(shè)計(jì)PLC控制程序并調(diào)試運(yùn)行。任務(wù)目標(biāo)理解順序控制設(shè)計(jì)法；掌握順序功能圖的設(shè)計(jì)方法和基本類型；了解PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，學(xué)會使用PLC系統(tǒng)解決生產(chǎn)實(shí)際問題；能根據(jù)控制要求編寫PLC控制程序，正確安裝接線與調(diào)試運(yùn)行。一、基礎(chǔ)知識1．順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖（1）順序控制設(shè)計(jì)法簡介

是用一種圖形化的功能性語言來設(shè)計(jì)工業(yè)順序控制程序的，即順序功能圖（SFC，SequentialFunctionChart）語言。

大部分基于IEC61131-3編程的PLC都支持SFC語言，可用SFC直接編程，非IEC61131-3的PLC產(chǎn)品不能用SFC直接編程，如西門子S7-200、S7-1200，它需要先根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)出順序功能圖，然后根據(jù)功能圖指令轉(zhuǎn)化成梯形圖。（2）順序功能圖

又稱功能流程圖或狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是一種描述順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是專用于工業(yè)順序控制程序設(shè)計(jì)的一種功能性說明語言。順序功能圖主要由“步”、“動作”及“轉(zhuǎn)移條件”組成。在順序功能圖中一般應(yīng)由步和有向線段組成閉環(huán)。（1）步。

也稱為狀態(tài)，可以把一個(gè)工作循環(huán)周期劃分成若干個(gè)階段。動作是與步對應(yīng)的，在每個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)下，一般會有相應(yīng)的動作（也可以沒有動作）。活動步：狀態(tài)位置1，其余步為零。初始步：控制過程開始的活動步與系統(tǒng)初始狀態(tài)相對應(yīng)。（2）轉(zhuǎn)移。從一個(gè)步轉(zhuǎn)到另一個(gè)步，稱為轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從一個(gè)步向另一個(gè)步轉(zhuǎn)移的必要條件。轉(zhuǎn)移必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：該轉(zhuǎn)移的前一步都必須是活動步；相應(yīng)的轉(zhuǎn)移條件得到滿足。轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)完成兩個(gè)操作：后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬?；前級步都變?yōu)椴换顒硬?。?）順序功能圖的構(gòu)成規(guī)則順序功能圖的繪制必須滿足以下規(guī)則：①步與步不能直接相連，必須用轉(zhuǎn)移分開。②轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能直接相連，必須用步分開。③步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間的連接采用有向線段，從上向下畫時(shí)，可以省略箭頭；當(dāng)有向線段從下向上畫時(shí)，必須畫上箭頭，以表示方向。④一個(gè)順序功能圖至少要有一個(gè)初始步。2．順序功能圖的類型及其應(yīng)用

常用的順序功能圖類型：

單序列結(jié)構(gòu)、選擇分支結(jié)構(gòu)、并行序列結(jié)構(gòu)、

跳轉(zhuǎn)和循環(huán)結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)。

1）單序列結(jié)構(gòu)

是最簡單的順序功能圖，每一步后面只有一個(gè)轉(zhuǎn)移，每個(gè)轉(zhuǎn)移后面只有一步。

各個(gè)工步按順序執(zhí)行，上一工步執(zhí)行結(jié)束，轉(zhuǎn)換條件成立，立即開通下一工步，同時(shí)關(guān)斷上一工步。

例題1：十字路口交通信號燈的布置如左圖所示，運(yùn)行要求如右圖的描述，請?jiān)O(shè)計(jì)PLC控制電路、編寫控制程序，并在實(shí)驗(yàn)裝置上安裝接線及調(diào)試運(yùn)行。1）輸入輸出接口分配輸入部分輸出部分輸入元件PLC編程元件作用輸出元件PLC編程元件作用SDI0.0控制開關(guān)東西燈RQ0.0東西紅燈東西燈GQ0.1東西綠燈東西燈YQ0.2東西黃燈南北燈RQ0.3南北紅燈南北燈GQ0.4南北綠燈南北燈YQ0.5南北黃燈2）畫出順序功能圖3）編制PLC控制程序（略）例題2：設(shè)計(jì)一臺分揀大小球的機(jī)械臂設(shè)備的PLC控制裝置?？刂埔螅寒?dāng)機(jī)械臂處于原始位置時(shí)，上限位開關(guān)SQ3和左限位開關(guān)SQ4均壓下，抓球電磁鐵處于失電狀態(tài)。按下啟動按鈕SB1后，機(jī)械臂下行，當(dāng)碰到下限位開關(guān)SQ2后停止下行，這時(shí)電磁鐵得電吸球。如果吸住的是小球，則大小球檢測開關(guān)SQ1為接通狀態(tài)；如果吸住的是大球，則SQ1為斷開狀態(tài)。1秒后，機(jī)械臂上行，碰到上限位開關(guān)SQ3后右行，它會根據(jù)大小球不同，分別在SQ5（小球）和SQ6（大球）處停留，然后下行至下限位停止，電磁鐵失電，機(jī)械臂把球放在對應(yīng)的球箱里。球放下1秒后，機(jī)械臂返回。如果不按停止按鈕SB2，機(jī)械臂會一直循環(huán)工作下去；如果按下停止按鈕，機(jī)械臂將把本循環(huán)的動作完成后回到初始位置。再次按下啟動按鈕，系統(tǒng)可以從頭開始循環(huán)工作。（2）選擇分支結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有幾條分支，需要進(jìn)行選擇，只能運(yùn)行其中一條支路。1）輸入輸出接口的分配

2）設(shè)計(jì)順序功能圖3）編制梯形圖程序

（略）

（3）并行序列結(jié)構(gòu)并行序列的特點(diǎn)是幾條支路同時(shí)執(zhí)行。

例題3：編制三種液體混合裝置的PLC控制程序。1）輸入輸出接口的分配2）畫出順序功能圖3）編制梯形圖程序

（略）（4）跳轉(zhuǎn)和循環(huán)結(jié)構(gòu)（5）混合結(jié)構(gòu)混合結(jié)構(gòu)就是不是單一的選擇、并列、跳轉(zhuǎn)等結(jié)構(gòu)，一個(gè)混合結(jié)構(gòu)的功能的流程圖可能既有選擇結(jié)構(gòu)又有并列或者跳轉(zhuǎn)、循環(huán)結(jié)構(gòu)。二、任務(wù)實(shí)施1．器材準(zhǔn)備可編程控制器實(shí)訓(xùn)裝置1臺裝有編程軟件的計(jì)算機(jī)1臺PC/PPI通訊電纜線1根導(dǎo)線若干2．實(shí)訓(xùn)內(nèi)容根據(jù)本任務(wù)描述所涉及的內(nèi)容，設(shè)計(jì)PLC控制程序并調(diào)試運(yùn)行。

（1）列出I/O分配表（2）繪制PLC外部硬件接線圖（3）設(shè)計(jì)順序功能圖（4）編制PLC梯形圖程序略。（5）調(diào)試運(yùn)行程序①按任務(wù)要求組裝機(jī)械手。②連接氣壓傳動回路，并手動操作檢查氣路。③按照輸入/輸出分配表與PLC外部接線圖，進(jìn)行PLC主機(jī)單元與實(shí)訓(xùn)單元之間的接線。④連接計(jì)算機(jī)與PLC主機(jī)單元之間的通信電纜。⑤PLC接通電源。⑥打開PLC的電源開關(guān)，PLC置于STOP狀態(tài)。⑦使用TIA博途軟件編程。⑧下載程序至PLC。⑨PLC置于RUN狀態(tài)，開始運(yùn)行程序。⑩按照控制要求操作實(shí)訓(xùn)臺上的開關(guān)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，判斷是否實(shí)現(xiàn)程序功能。若不能實(shí)現(xiàn)，則通過“程序狀態(tài)監(jiān)控”找出錯誤并修改，重新調(diào)試，直至正確為止。3．實(shí)訓(xùn)記錄（1）描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和工作原理。

（2）記錄實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的程序問題、接線問題及其處理方法。三、知識拓展---使用“啟保停”電路模式把順序功能圖轉(zhuǎn)化成梯形圖的編程方法

基本思路：

在梯形圖程序中，只有前一步為活動步且轉(zhuǎn)移條件成立時(shí)，才能進(jìn)行步轉(zhuǎn)移，且總是將代表前一步的位存儲器的常開觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點(diǎn)串聯(lián)，作為后續(xù)步中間繼電器得電的條件。當(dāng)后續(xù)步被激活時(shí)，應(yīng)將前一步關(guān)斷，所以將代表后續(xù)步的中間繼電器的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在前一步的電路中。例題5：如圖所示為某組合機(jī)床的工作臺動作示意圖，初始狀態(tài)時(shí)停在左極限位置，限位開關(guān)SQ3被壓下。按下啟動按鈕SB，工作臺的運(yùn)動按照“快進(jìn)－工進(jìn)－快退－原位停止”的順序工作?？爝M(jìn)時(shí)電磁閥YV1和YV2同時(shí)通電，工進(jìn)時(shí)YV2單獨(dú)通電，快退時(shí)YV3通電。試用“啟保?！彪娐纺Ｊ骄帉懥鞒虉D和PLC程序。（1