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1、项目三 PLC步进顺控指令的编程与应用 任务一 自动运料小车控制系统设计 任务二 全自动洗衣机控制系统的设计 任务三 按钮式人行道交通灯控制系统的设计 任务四 电动机顺序启停控制 任务一 自动运料小车控制系统的设计 l经验设计法与顺序设计法的区别 l顺序功能图 l顺序功能图到步进梯形图的转换 任务提出 图3-1所示为自动运料小车运行控制系统示意图，其控制要 求如下： u 小车由电动机驱动，电动机正转时小车前进，反转后退。初始 时，小车停于左端，左限位开关SQ2压合。 u 按下开始按钮，小车开始装料。10s后装料结束，小车前进至 右端，压合右限位开关SQ1，小车开始卸料。 u 8s后卸料结束，小
2、车后退至左端，压合SQ2，小车停于初始位 置。 u具有短路保护和过载保护等必要的保护措施。 图3-1 运料小车示意图 n区别 n顺序控制：就是按照工艺预先规定的顺序，在各 个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺 序，生产过程的各个执行机构自动有序地进行操 作。 n顺序控制设计法的流程：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。 一、经验设计法与顺序控制设计法 知识链接 二、顺序功能图 1、运料小车工艺过程分 析 图3-7 运料小车运动过程方框图 知识链接 二、顺序功能图 2、顺序功能图的构成 n 步：a、概念 b、在PLC中步的表示方式：S0.0S31.7
3、c、初始步（一般用双线方框表示）：每个顺序功能图中 至少有一个初始步 d、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被停止。 n与步对应的动作或命令：动作和命令用矩形框来表示，矩形图 应与相应步的符号相邻。 【举例】一个步后有多个动作的表示方式 知识链接 n有向连线：代表活动步的先后次序。一般步的习惯进展方向是 从上到下或从左到右。如果在这两个方向上的有向箭头可以省 略。不是，则必须注明进展方向。 n转换：用有向连线与垂直于有向连线的短画线来表示，转换将 相邻两步分隔开。 n转换条件：是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语 言、布尔代数表达式或图形
4、符号标注在表示转换的短线的旁边 ，使用得最多的是布尔代数表达式。 二、顺序功能图 知识链接 二、顺序功能图 运料小车控制系统的顺序功能图 图3-7 运料小车运动过程方框图 知识链接 绘制顺序功能图的注意事项： n两个步之间必须用一个转换隔开，两个步绝对不 能直接相连。 n两个转换之间必须用一个步隔开，两个转换也不 能直接相连。 n初始步不可少。 n在顺序功能图中一般应有步和有向线组成的闭环 ，即在一次工艺过程的全部操作后，应从最后一 步返回初始步，系统停留在初始状态单周期操作 或者从最后一步返回下一工作周期开始运行的第 一步进入循环工作状态。 n在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动 步时
5、，该步才有可能变成活动步。一般初始步可 以考虑采用初始化脉冲SM0.1来激活。 二、顺序功能图 知识链接 三、顺序功能图到步进梯形图的转换 （1）顺序控制指令的介绍 LADSTL说明 LSCR n 步开始指令，为步开始 的标志该步的状态元件 的位置1时，执行该步。 SCRT n 步转移指令，使能有 效时，关断本步，进入 下一步。该指令由转换 条件的接点起动，n为下 一步的顺序控制状态元 件。 n=0.031.7。 SCRE 步结束指令，为步结束 的标志。 知识链接 （2）顺控指令的使用说明 三、顺序功能图到步进梯形图的转换 LD SM0.1 S S0.0,1 LSCR S0.0 LD I0.0
6、 SCRT S0.1 SCRE LSCR S0.1 LD SM0.0 = Q0.0 LD I0.1 SCRT S0.2 SCRE LSCR S0.2 LD SM0.0 = Q0.1 LD I0.2 SCRT S0.3 SCRE LSCR S0.3 LD SM0.0 = Q0.2 LD I0.3 SCRT S0.0 SCRE 知识链接 三、顺序功能图到步进梯形图的转换 知识链接 （3）顺控指令使用注意事项 在使用顺序控制指令时应注意： 步进控制指令SCR只对状态元件S有效。为了保证程 序的可靠运行，驱动状态元件S的信号应采用短脉冲 。 当输出需要保持时，可使用S/R指令。 不能把同一编号的状态元
7、件用在不同的程序中，例 如，如果在主程序中使用S0.1，则不能在子程序中 再使用。 在SCR段中不能使用JMP和LBL指令。即不允许跳入 或跳出SCR段，也不允许在SCR段内跳转。可以使 用跳转和标号指令在SCR段周围跳转。 不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。 在状态发生转移后，所有SCR段的元器件一般都要 复位，如果希望继续输出，可使用置位/复位指令。 在使用功能图时，状态器的编号可以不按顺序编排 。 三、顺序功能图到步进梯形图的转换 知识链接 （4）学生练习 三、顺序功能图到步进梯形图的转换 知识链接 任务实施 n进行I/O分配 输入输出 输入继 电器 电路元件作用输出继
8、电器 电路 元 件 作用 I0.0SB1启动按钮Q0.1KM2小车前进（ 右行） I0.1SQ1右限位Q0.3KM4小车后退（ 左行） I0.2SQ2左限位Q0.0KM1装料 Q0.2KM3卸料 n画出工艺过程框图 n画出顺序功能图 n利用顺控指令转换成梯形图或语句表 n进行I/O接线 n输入梯形图 n调试（在线监控，观察输入输出时序变化） n思考：如果小车要求反复循环，应如何修改 梯形图？调试呢？ 任务实施 学生练习 小车在初始状态时停在中间位置，限位开关 X1为ON，按下启动按钮X0，小车按如图3- 14所示的顺序运动，最后返回并停在初始位 置。分别用经验设计法与顺序控制设计法设 计控制系
9、统的梯形图，并调试程序。 思考与练习 u 用顺序控制设计法设计如图3-15要求的输 入输出关系的顺序功能图和梯形图，并调试 程序。 l顺序功能图的结构类型 l带有分支的顺序功能图到步进梯形图的转化 l全自动洗衣机控制系统的设计 任务二 全自动洗衣机控制系统的设计 n单序列 n选择性分支与汇合 n并行的分支与汇合 n分支与汇合的组合 一、顺序功能图的结构类型 知识链接 知识链接 带有选择分支与汇合的顺序功能图 带有并行分支与汇合的顺序功能图 可供选择的分支在分支时，检查分支前面的转移条件 ：I0.0、I0.3、I0.6，哪一个为“真”，则为“真”的分支执 行，且每次只可执行一条分支。而在可供选择
10、分支的 汇合采用各分支自动转移到新的状态，即I0.2转移（ SCRT）到S0.7，I0.5转移（SCRT）到S0.7，I1.0转 移（SCRT）到S0.7。 当一个控制状态流分成多分支时，所有的分 支控制状态流必须同时激活。当多个控制流 产生的结果相同时，可以把这些控制流合并 成一个控制流，即并行分支的汇合。在合并 控制流时，所有的分支控制流必须都是完成 了的。在转移条件满足时才能转移到下一个 状态。 知识链接 图3-19 分支与汇合的组合 二、带有分支的顺序功能图到梯 形图的转换 知识链接 1、编程原则与编程方法 n 编程原则：先集中进行分支状态处理，再集中进 行汇合状态处理。 n 编程方法
11、：分支状态处理，应先进行分支状态的 驱动处理，再按分支的顺序进行转移处理。汇合状态 处理，应先进行汇合前状态（分支状态汇合状态 之间的中间状态）的处理（含这些状态的驱动和转移 ），再依分支顺序进行由各分支到汇合状态的转移（ 各分支最后一个状态到汇合状态的转移）。 知识链接 2、举例 知识链接 知识链接 三、举例应用 设计一个智力竞赛抢答装置，当出题人说出问题且按 下按钮SB1（I0.0）后，在10s内，2个参赛者甲和乙 中谁最早按下抢答按钮（按钮输入甲为I0.1，乙为 I0.2），抢答有效，此时抢答桌上的灯亮3秒，答题 结束，使定时器复位。10秒后抢答无效，此时定时 器也复位。 任务实施 输入
12、继电 器作用输出继电 器作用 I0.0启动Q0.1甲组指示灯 I0.1参赛者甲Q0.2乙组指示灯 I0.2参赛者乙 nI/O点的分配 n画出顺序功能图 n利用顺控指令转 换成梯形图或语 句表 n进行I/O接线 n输入梯形图 n调试（在线监控 ，观察输入输出 时序变化） 任务实施 l任务提出 l任务分析 l任务实施 l思考与练习 四、全自动洗衣机控制系统的设计与调试 任务提出 n试设计全自动洗衣机的 控制系统。 n波轮式全自动洗衣机的 示意图如图3-16所示。 其中，洗衣桶（外桶） 和脱水桶（内桶）是以 同一中心安装的。外桶 固定，作为盛水用，内 桶可以旋转，作为脱水 （甩干）用。内桶的四 周有
13、许多小孔，使内、 外桶的水流相通。 任务提出 n洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进 水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时， 使排水电磁阀打开将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台 电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或 甩干桶(内桶)。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、 反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转 ，进行甩干(此时波轮不转)。水位高低分别是由高低水位开关进 行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。具体控制要求如下： n启动时：首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。正转洗 涤15S，暂停3S后反转洗涤15S，暂
14、停3S后再正转洗涤，如此 反复3次。洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进 行脱水(同时排水)，脱水时间为10S。这样完成一次从进水到脱 水的大循环过程。 n经过3次上述大循环后(第2、3次为漂洗)，进行洗衣完成报警， 报警10S后结束全过程，自动停机。 任务分析 1. 输入输出设备及I/O点分配输入元件输入点编号输出元件输出点编号 启动按钮SB0I0.0进水电磁阀DCF1Q0.0 高水位开关SQ1I0.3电机正转控制KM1Q0.1 低水位开关SQ2I0.4电机反转控制KM2Q0.2 排水电磁阀DCF2Q0.3 脱水电磁离合 器 KM3Q0.4 报警蜂鸣器SQ0.5 初始状态指示 灯
15、HLQ0.6 任务分析 （2）顺序功能图的设计 （3）SFC图到步进梯形 图或步进指令表的转换 任务实施 1、将输入输出设备分 别连接到PLC的相应的 I/O点，并连接PLC电源 。硬件连接如图3-26所 示。检查线路的正确性 ，确保无误。 2、输入如图3-25所示 的梯形图或步进指令程 序，进行程序调试，调 试时注意动作顺序。并 画出相应的控制系统的 各输入输出量的时序图 。 思考与练习 u试设计一个自动门控制系统。 其硬件组成如下： 自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、 开门到位限位开关K3、关门到位限位开关K4、开门执行结构KM1（ 使电动机正转）、关门执行机构K
16、M2（使电动机反转等部件组成。 控制要求： 1）当有人由内到外或由外到内通过光电探测开关K1或K2时、开门 执行机构KM1动作电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停 止运行。 2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机 构KM2被启动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电 机停止运行。 3）在关门过程中，当有人员由外到内或由内到外通过光电探测开 关K1或K2时，应立即停止关门，并自动进入开门程序。 4）在门打开后的8秒等待时间内，若有人员由外到内或由内到外通 过光电探测开关K1或K2时，必须重新开始等待8秒后，再自动进入关 门过程，以保证人员安全通过。 任务三 按钮式人行道交通灯控制系统的设计 l任务提出 l任务分析 l任务实施 l思考与练习 任务提出 在道路交通管理上有许多按钮式人行道交通灯，如图3-27 所示。在正常情况下，汽车通行，即Q0.3绿灯亮，Q0.5红 灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮I0.0（或 I0.1）之后，主干道交通灯将从绿（5s）
