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1、可编程序控制器应用,第10讲 可编程序控制器的程序设计（中）,2,主要内容,三、逻辑设计法 四、 顺序控制设计法,三、逻辑设计法,当PLC系统的被控对象是对开关量进行逻辑控制时，可以采用逻辑设计方法，包括组合逻辑设计法和时序逻辑设计法两种。这种设计方法既有严密可循的规律性、明确可行的设计步骤，又具有简便、直观和十分规范的特点。,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 用组合逻辑设计法进行程序设计一般可分为以下几个步骤： 1）根据控制要求，明确输入/输出信号个数。 2）详细绘制系统状态转换表。状态转换表全面、完整地展示了系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换，非常直观
2、，有助于建立控制系统的整体联系、动态变化的概念。 3）根据状态转换表进行系统的逻辑设计，包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件（输出量）的逻辑函数式。这两个函数式组，既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达形式，又是构成控制系统实现控制目标的具体程序。 4）将逻辑设计的结果转化为PLC程序。 5）通过模拟调试，检查程序是否符合控制要求，结合经验设计法进一步修改程序。,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 某一控制系统对通风机运行状态进行监视，要求在以下几种运行状态下发出不同的显示信号：3台及3台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以1Hz的频率闪烁；一
3、台开机时，红灯以1Hz的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。 设计过程 设有3台通风机分别为FAN1、FAN2、FAN3，红灯亮为RHL，绿灯亮为GHL。先确定输入信号、输出信号，然后列出状态表或画出时序图写出逻辑函数表达式再进行化简，最后根据化简的逻辑函数画出梯形图，再将梯形图程序现场运行调试，直至满足控制要求。,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 （1）将检测通风机工作的检测元件和执行元件进行对应I/O点分配，见表4-3。 表4-3 输入/输出I/O分配,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 （2）根据检测元件状态和执行元件状态列出输入/输出状态表
4、，见表4-4。 表4-4 输入/输出状态表,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 （3）列出执行元件逻辑函数,三、逻辑设计法,1.通风机控制系统控制程序的组合逻辑设计法 （4）根据逻辑函数式设计梯形图如图4-13所示。,图4-13 通风机监控系统的梯形图,三、逻辑设计法,2.电动机循环控制程序的时序逻辑设计法 时序逻辑设计法进行程序设计一般可分为以下几个步骤： 1）根据控制要求，明确输入/输出信号个数。 2）明确各输入和各输出信号之间的时序关系，画出各输入和输出信号的工作时序图。 3）将时序图划分成若干个时间区段，找出区段间的分界点，弄清分界点处输出信号状态的转换关系和转
5、换条件。 4）PLC的I/O、内部辅助继电器和定时器/计数器等进行分配。 5）列出输出信号的逻辑表达式，根据逻辑表达式设计PLC程序。 6）通过模拟调试，检查程序是否符合控制要求，结合经验设计法进一步修改程序。,三、逻辑设计法,2.电动机循环控制程序的时序逻辑设计法 有M1和M2两台电机，按下启动按钮SB1后，Ml运转l0min，停止5 min，M2与M1相反，即M1停止时M2运行，M1运行时M2停止，如此循环往复，直至按下停车按钮SB2。 设计过程 （1）根据控制要求对输入输出设备应I/O点分配，见表4-5。 表4-5 输入/输出I/O分配,三、逻辑设计法,2.电动机循环控制程序的时序逻辑设
6、计法 （2）画时序图 。为了使逻辑关系清晰，用辅助继电器M0.0作为运行控制继电器，且用T37控制M1运行时间，T38控制M1停车时间。根据要求画出时序图如图4-14所示。,图4-14 两台电机顺序循环控制时序图,三、逻辑设计法,2.电动机循环控制程序的时序逻辑设计法 （3）根据逻辑函数式设计梯形图如图4-15所示。,图4-15 两台电机顺序循环控制梯形图,四、顺序控制设计法,在工业控制领域中，顺序控制的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。PLC的设计者们继承了顺序控制的思想，为顺序控制程序的编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用
7、的功能指令，称为顺序控制继电器指令或步进指令，如西门子公司的S7-200系列PLC的SCR指令、三菱公司PLC的STL指令等，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。 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（Step），并利用编程元件（如辅助继电器M和顺序控制继电器S）来代表各步。这种设计方法容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且缩短了设计周期，提高了设计效率。,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念,图4-16 功能图的的一般形式,功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。功能图并不涉及所描述的控制功
8、能的具体技术，是一种通用的技术语言。因此，功能表图也可用于不同专业的人员进行技术交流。 图4-16为功能图的一般形式。它组成要素有：步、转换、转换条件、有向连线和动作等组成。,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念(1)步与动作 1）步的划分：分析被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。,图4-17 步的划分,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念(1)步与动作 2）步的表示：步在功能图中用矩形框表示，框内的数字是该步的编号。步分为初始步、工作步两种形式。 初始步：顺序过程的初始状态用初始步说明。初始步用双线框表示，每个功能图至少应该有一个初始步。 工作步
9、：工作步说明控制系统的正常工作状态。 当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，称为“活动步”。,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念(1)步与动作 3）动作：所谓“动作”是指某步活动时，PLC向被控系统发出的命令，或被控系统应该执行的动作。动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可以用图4-18中的两种画法来表示，但并不隐含这些动作之间的任何顺序。 当步处于活动状态时，相应的动作被执行。但应注意表明动作是保持型还是非保持型的。保持型的动作是指该步活动时执行该动作，该步变为不活动后继续执行该动作。非保持型动作是指该步活动时执行，该步变为不活动时动
10、作也停止执行。一般保持型的动作在功能图中应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。,图4-18 多个动作的画法,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念(2)有向连线、转换、和转换条件,步与步之间用有向连线连接，并且用转换将步分隔开。步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。步的活动状态进展是由转换来完成。 转换是用与有向连线垂直的短划线来表示。步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须有步隔开。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、布代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边。,四、顺序控制设计法,1.功能图的概念(3)转换的实现,步与步之间实现转换应同时具备两个条件：前级步必须是“活动步”；对应的转换条件成立。 同时具备以上两个条件，才能实现步的转换，即所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动。例如图中n步为活动步的情况下转换条件c成立，则转换实现，即n+1步变为活动，而n步变为不活动。如果转换的前级步或后续步不止一个，则同步实现转换。各步的状态可用逻辑表达式表示，如第n步的状态可表示为Sn=(Sn-1a+Sn)Sn+1。,谢谢！,
