plc第5章剖析

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1、第5章 数字量控制系统梯形图程序设计方法,5.1 梯形图的经验设计法 经验设计法在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。 1有记忆功能的电路,2经验设计法举例 按下起动按钮SB2或SB3，要求小车在左、右限位开关之间不停地循环往返，直到按下停车按钮SB1。用分开的两个起保停电路来分别控制小车的右行和左行。,将Q0.0和Q0.1的常闭触点分别与对方的线圈串联，称为“互锁”。 通过“按钮联锁”，不按停车按钮就可以改变电机的旋转方向。 在PLC外部设置由KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路，以确保不会出现因为两个接触器同时动作使三相电源相间短路的故

2、障。 限位开关的常闭触点使小车在极限位置停止运行，限位开关的常开触点使小车反向起动。,图5-4,3常闭触点输入信号的处理 如果将图5-3中FR的触点改为常闭触点，未过载时它是闭合的，I0.5为ON，梯形图中I0.5的常开触点闭合。梯形图中应将I0.5的常开触点与Q0.0或Q0.1的线圈串联。过载时FR的常闭触点断开，I0.5变为OFF，梯形图中I0.5的常开触点断开，使Q0.0或Q0.1的线圈断电，起到了过载保护的作用。 梯形图中I0.5的触点类型与继电器电路中对应的FR的触点类型相反。 5.2 顺序控制设计法与顺序功能图 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，

3、根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。 顺序控制设计法首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。 5.2.1 步与动作 1步的基本概念 顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件（例如M）来代表各步。,按下图5-5中的起动按钮I0.0，1号运输带开始运行，延时6s后2号运输带开始运行。按了停机按钮I0.1，先停2号运输带，5s后再停1号运输带。,根据Q0.0和Q0.1 状态的变化，一个工作期间分为3步，分别用M0.1M0.3来代表它们，另外还设置了一个等待起动的初始步M

4、0.0。用矩形方框表示步。 2初始步 与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。 3活动步 当系统正处于某一步所在的阶段时称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作停止执行。 4与步对应的动作或命令 可以用图5-6中的两种画法来表示多个动作。 图5-5中的Q0.1为非存储型动作，在步M0.2为活动步时，Q0.1为ON；步M0.2为不活动步时，Q0.1为OFF。 图5-5中的T37在步M0.1为活动步时定时，T37的IN输入为ON。T37的IN输入相当于步M0.1的一个非存储型动作，所以将T

5、37放在步M0.1的动作框内。,图5-5中的动作Q0.0在连续的3步都应为ON，图5-7用动作的修饰词“S”在它应为ON的第一步M0.1将它置位，用动作的修饰词“R”在它应为ON的最后一步的下一步M0.0，将它复位。Q0.0这种动作是存储性动作。 5.2.2 有向连线与转换条件 1有向连线 在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，则应在有向连线上用箭头注明进展方向。,2转换 步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，用有向连线上与有

6、向连线垂直的短划线来表示转换。 3转换条件 使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。图5-5中的转换条件T37对应于T37延时接通的常开触点。 转换条件I0.0和 分别表示当输入信号I0.0为ON和OFF时转换实现。转换条件I0.0和I0.0分别表示在I0.0的上升沿和下降沿时转换实现。,5.2.3 顺序功能图的基本结构 1单序列没有分支与合并,2选择序列 选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线之下。 如果步5是活动步，并且转换条件h为ON，则由步5步8。如果步5是活动步，并且k为ON，则由步5步10。 选择序列的结束称为合并，转换符号只允许标在水平连线之上。 如果步9是活动步，

7、并且转换条件j为ON，则由步9步12。如果步11是活动步，并且n为ON，则由步11步12。,3并行序列 并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。并行序列的开始称为分支，当步3是活动步，并且转换条件e为ON，从步3转换到步4和步6。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。 并行序列的结束称为合并，在水平双线之下，只允许有一个转换符号。步5和步7都处于活动状态，并且转换条件 i 为ON时，从步5 和步7 转换到步10。,4复杂的顺序功能图举例 某专用钻床进入自动运行之前，两个钻头在最上面，上限位开关I0.3和I0.5为ON，系统处于初始步，减计数器C0的设定值3被送入计数器字。

8、操作人员放好工件后，按下起动按钮I0.0，转换条件I0.0*I0.3*I0.5满足，由初始步转换到步M0.1，工件被夹紧。夹紧后压力继电器I0.1为ON，由步M0.1转换到步M0.2和M0.5，两只钻头同时开始向下钻孔。钻到由下限位开关设定的深度时，钻头上升，升到由上限位开关设定的起始位置时停止上升，进入等待步。在步M0.5，C0的当前值加1，C0的常闭触点闭合，转换条件 满足。两个钻头都上升到位后，将转换到步M1.0。工件旋转120到位时返回步M0.2和M0.5，开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值变为3，其常开触点闭合，转换条件C0满足，进入步M1.1，工件松开。松开到位时，I0

9、.7为ON，系统返回初始步M0.0。,图5-10 专用钻床控制系统的示意图与顺序功能图,用并行序列来描述两个钻头同时工作的过程。在步M0.1之后，有一个并行序列的分支。当M0.1为活动步，且转换条件I0.1得到满足，并行序列的两个单序列中的第1步（步M0.2和M0.5）同时变为活动步。此后两个单序列内部各步的活动状态的转换是相互独立的。 两个单序列的最后1步应同时变为不活动步。但是两个钻头一般不会同时上升到位，所以设置了等待步M0.4和M0.7来同时结束两个并行序列。 在步M0.4和M0.7之后，有一个选择序列的分支。没有钻完3对孔时C0的常闭触点闭合，转换条件 满足，如果两个钻头都上升到位，

10、将从步M0.4和M0.7转换到步M1.0。如果已经钻完了3对孔，C0的常开触点闭合，转换条件C0满足，将从步M0.4和M0.7转换到步M1.1。 在步M0.1之后，有一个选择序列的合并。当步M0.1为活动步，而且转换条件I0.1得到满足（I0.1为ON），将转换到步M0.2和M0.5。当步M1.0为活动步，而且转换条件I0.6得到满足，也会转换到步M0.2和M0.5。,5.2.4 顺序功能图中转换实现的基本规则 1转换实现的条件 1) 该转换所有的前级步都是活动步。 2) 相应的转换条件得到满足。 2转换实现应完成的操作 1) 使所有的后续步变为活动步。 2) 使所有的前级步变为不活动步。 3

11、绘制顺序功能图时的注意事项 1) 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。 2) 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。 3) 不要漏掉初始步。 4) 在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。 4顺序控制设计法的本质 经验设计法试图用输入信号 I 直接控制输出信号Q，由于不同的系统的输出量Q与输入量 I 之间的关系各不相同，不可能找出一种简单通用的设计方法。,顺序控制设计法则是用输入量 I 控制代表各步的编程元件（例如M），再用它们控制输出量Q。步是根据输出量Q的状态划分的，输出电路的设计极为简单。任何复杂系统的代表步的存储器位M的控制电路的设计方法都是通用的，

12、并且很容易掌握。,5.3 使用置位复位指令的顺序控制梯形图设计方法 一般采用图5-12所示的典型结构，自动方式和手动方式都需要执行的操作放在公用程序中，公用程序还用于自动程序和手动程序相互切换的处理。I2.0是自动/手动切换开关，当它为ON时调用手动程序，为OFF时调用自动程序。 5.3.1 单序列的编程方法 1步的控制电路的设计 在梯形图中，用编程元件（例如M）代表步，当某步为活动步时，该步对应的编程元件为ON。当该步之后的转换条件满足时，转换条件对应的触点或电路接通。,将转换条件对应的触点或电路与代表所有前级步的编程元件的常开触点串联，作为与转换实现的两个条件同时满足对应的电路。该电路接通

13、时，将所有后续步对应的存储器位置位，和将所有前级步对应的存储器位复位。 图5-13中的转换条件对应于I0.1的常闭触点和I0.3的常开触点组成的并联电路，两个前级步对应于M1.0和M1.1，所以将M1.0和M1.1的常开触点组成的串联电路与I0.1和I0.3的触点组成的并联电路串联，作为转换实现的两个条件同时满足对应的电路。该电路接通时，将代表前级步的M1.0和M1.1复位，同时将代表后续步的M1.2和M1.3置位。,图5-15中用SM0.1的常开触点，将初始步M0.0置位为活动步，将非初始步M0.1M0.3复位为不活动步。 初始步M0.0下面的转换条件为I0.0，用M0.0和I0.0的常开触

14、点组成的串联电路来表示转换实现的两个条件。该电路接通时，两个条件同时满足。用置位指令将后续步对应的M0.1置位，用复位指令将前级步对应的M0.0复位。 每一个转换对应一块这样的电路。 2输出电路的设计 Q0.1仅仅在步M0.2为ON，因此用M0.2的常开触点控制Q0.1的线圈。 T37仅在步M0.1为活动步时定时，因此用M0.1的常开触点控制T37。 动作Q0.0在步M0.1M0.3均为ON，将M0.1M0.3的常开触点并联后，来控制Q0.0的线圈。 3程序的调试 应根据顺序功能图而不是梯形图来调试顺序控制程序。用状态图表监控包含所有步和动作的MB0和QB0。此外还可以用状态图表监控两个定时器

15、的当前值和IB0。,图5-15 OB1中的梯形图,5.3.2 选择序列与并行序列的编程方法 1选择序列的编程方法 如果某一转换与并行序列的分支、合并无关，它的前级步和后续步都只有一个，需要复位、置位的存储器位也只有一个，因此选择序列的分支与合并的编程方法与单序列的编程方法完全相同。 2并行序列的编程方法 图5-17中步M0.2之后有一个并行序列的分支，用M0.2和转换条件I0.3的常开触点组成的串联电路，将后续步对应的M0.3和M0.5同时置位，将前级步对应的M0.2复位。 I0.6对应的转换之前有一个并行序列的合并，用两个前级步M0.4和M0.6的常开触点，和转换条件I0.6的常开触点组成的

16、串联电路，将后续步对应的M0.0置位，和将前级步对应的M0.4、M0.6复位。,图5-17,调试复杂的顺序功能图对应的程序时，应充分考虑各种可能的情况，对系统的各种工作方式、顺序功能图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。首先调试经过步M0.1的流程，然后调试跳过步M0.1的流程。应注意并行序列中各子序列的第1步是否同时变为活动步，最后一步是否同时变为不活动步。最后是否能返回初始步。 5.3.3 应用举例 1程序结构 打开随书光盘中的例程“专用钻床控制”。OB1中符号名为“自动开关”的I2.0为ON时调用自动程序，为OFF时调用手动程序。在手动方式，将初始步对应的M0.0置位，将非初始步对应的M0.1M1.1复位。上述操作主要是防止由自动方式切换到手动方式，然后又返回自动方式时，可能会出现同时有两个活动步的异常情况。,2手动程序 手动程序用8个手动按钮分别独立操作大、小钻头的升降、工件的旋转和夹紧、松开。每对相反操作的输出点用对方的常闭触点实现互锁，用