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1、第五章 PLC顺序功能图编程主讲教师： 电气控制与PLC技术 PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5本章目录5.2 顺序功能图的编程方法5.3 顺序功能图编程实例与经验设计方法5.1 顺序功能图编程基本思想及编程基本知识通过本章的学习，读者能够深切体会顺序功能图编程的优势，并能在PLC应用中，根据系统控制要求选取恰当的顺序功能图，快速地解决复杂控制系统的问题。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1 顺序功能图编程基本思想及编程基本知识例4-1，如何快速解决小车两次前进和两次后退之间的交织制约问题呢？我们可以考虑对程序段按一定顺序的激活与屏蔽来解决这一问题。用于梯形图编程的逻辑指令
2、中的置位指令和复位指令可以起到激活与屏蔽的控制效果。图5-1是采用置位指令与复位指令的小车往返运行程序，若将各个程序支路均称为“步序”，则辅助继电器简称为“步序开关”。每次只有一个辅助继电器被置位，上一个步序的辅助继电器被复位，即某一时刻只有一个辅助继电器被激活，其常开触点所激活的支路被执行。图5-1 采用置位指令和复位指令的小车往返运行程序PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.1 顺序功能图编程基本思想PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.2 顺序功能图编程基本知识顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成。FX2N
3、系列PLC状态继电器有S0S999。其中，S0S9为初始状态，S10S499为普通型，S500S899为断电保持型，S900S999为信号报警型。在功能指令FNC60中被用作回零状态器，因此普通步我们一般选择由步S20开始。顺序控制的设计，首先要将系统的工作过程分解为若干个连续的阶段，每个阶段均用一个状态寄存器表示，每个状态都要完成一定的操作（动作），即驱动一定的负载，相邻的状态间具有不同的操作。一个状态（步）可以是开始、持续或结束。一个过程划分的步越多，描述就越精确。状态与状态之间由转换及转换条件来分割。当相邻两步之间的转换条件满足时，两步之间可以相互转换，即上一步的活动结束是下一个步活动的
4、开始。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.2 顺序功能图编程基本知识PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.2 顺序功能图编程基本知识1步步是指控制系统中对应一个相对稳定的状态。在顺序功能图中，用矩形框来表示步，矩形框中需要标明状态继电器及其编号，且不能重复。（1）初始步：对应于系统的初始状态，是系统运行的起点，用双轮廓线标记。一个控制系统中至少要有一个初始步，在初始步中一般进行程序关键寄存器和输出继电器的复位动作。（2）工作步：对应于系统的正常运行状态，根据系统是否运行及转移情况，工作步处于“动步”和“静步”的切换状态。 5动作 动作是指每个状态步中的逻辑条件及输出。
5、一般在双击状态步方框后，利用梯形图来编辑动作。普通输出在本步转换为不活动步时，输出停止，但若输出使用置位指令，则输出将在本步转换为不活动步时依旧保持，直到某个活动步中有相关复位指令为止。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.2 顺序功能图编程基本知识2有向连线有向连线用于状态之间的转移，带有和。在顺序功能图中表示对状态的复位处理，用符号表示，利用RST指令编程；而符号表示向其他状态转移，可以进行非连续的状态转移，包括向上转移（重复）、向下转移（跳转）、及向流程外跳转。3转换转换用垂直于有向线段的短画线表示，转换是设置两个状态转移条件的入口。4转换条件在顺序功能图中，转换条件可以用文
6、字、器件符号等表示，如SQ、T10等，在实际编程软件界面中，通过双击转换的短画线来查看转换条件。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.1.2 顺序功能图编程基本知识1步步是指控制系统中对应一个相对稳定的状态。在顺序功能图中，用矩形框来表示步，矩形框中需要标明状态继电器及其编号，且不能重复。（1）初始步：对应于系统的初始状态，是系统运行的起点，用双轮廓线标记。一个控制系统中至少要有一个初始步，在初始步中一般进行程序关键寄存器和输出继电器的复位动作。（2）工作步：对应于系统的正常运行状态，根据系统是否运行及转移情况，工作步处于“动步”和“静步”的切换状态。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程
7、 CH55.2 顺序功能图的编程方法PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.2.1 顺序功能图的基本形式1单流程单流程是指动作一个接着一个地完成，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接这一个步，如图5-1(b)所示。2选择性流程选择性流程是指在一个步后有若干单一顺序等待选择，一次只能选择进入一个顺序。为了保证一次选择一个顺序及选择的优先权，还必须对各个转移条件加以约束。其表示方法是在某一步后连接一条水平线，水平线下连接各个单一顺序的第一个转移。当转移结束时，用一条水平线表示，水平线以下不允许再直接连接转移，如图5-3(a)所示。3并行性流程并行性流程是指在某一转移条件下，同时启动若干个顺序
8、。并行顺序用双水平线表示，结束若干顺序，也用双水平线表示，如图5-3(b)所示。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.2.2 顺序功能图的编程规则（1）步与步不能相连，必须用转移分开。（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开。若出现含有并联或串联等复杂转移条件逻辑，则需要利用辅助继电器对其进行“封装归一化”处理，如图5-4所示。图5-4 利用辅助继电器对复杂转移条件的“封装归一化”处理PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.2.2 顺序功能图的编程规则（3）步与转移、转移与步之间的连线均采用有向连线，从上向下的连续状态间可以省略箭头，其余情况需要画上箭头。（4）一个顺序功能图至
9、少要有一个初始步。初始步在运行开始时，必须对其做好驱动，若无具体的逻辑判断规则作为初始条件，则可采用M8002或M8000对其进行驱动。（5）在步的活动状态转移中，相邻两步的状态会同时工作在一个扫描周期内，因此特别需要注意，同一个定时器的线圈可以在不同的步使用，但是同一个定时器的线圈不可以在相邻的步使用。此外，若用于控制三相异步电动机正反转的交流接触器线圈得电的两个不同的输出线圈出现在相邻步的动作中，则需要在硬件中增加互锁电路，或是右动作逻辑中增加互锁信号。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.2.3 常用的特殊辅助继电器PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH55.3 顺序功能图编程
10、实例与经验设计方法【例5-1】 喷泉控制实例：在PLC上电待机时，待机指示灯（Y000）点亮，喷泉通过常开启动按钮（X000）启动，利用周期连续运行常开按钮（X001）实现喷泉连续周期运行，利用步进控制常开按钮（X002）实现喷泉单步运行。系统运行时，能对正在动作的状态进行显示。喷泉的一个完整运行过程是：中央霓虹灯（Y001）点亮2s；中央垂直水泵（Y002）喷水2s；环状霓虹灯（Y003）点亮2s；环状水花水泵（Y004）喷水2s。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5（1）单周期运行（X001=OFF，X002=OFF）。若按下启动按钮X000后，则按照Y000Y001Y002Y003
11、Y004Y000的顺序动作，并返回到待机状态。（2）连续运行（X001=ON）。若按下启动按钮X000后，重复Y001Y002Y003Y004的顺序动作。（3）步进运行（X002=ON）。若每按一次启动按钮，则依次输出各动作。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5由于喷泉控制要求中需要步进运行，因此在进入初始步前，需要将M8040禁止转移线圈设置为驱动条件，显然按下步进按钮X002是M8040的驱动信号，故X002选择常开触点。开始按钮X000是步进的互锁信号，故将M8040禁止转移线圈的驱动条件与X000常闭触点进行“与”操作。连续运行与单周期运行的分别由X001常开触点与常闭触点控制步
12、的转移位置，显然单周期运行需要再次按下开始按钮，使X000为“1”后，由初始步转移到普通步后，进行一个完整的运行过程，故X001常闭触点（X001= OFF）有效，且喷泉的环状水花水泵（Y004）喷水2s后转移到S0处。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5【例5-2】 凸轮轴的旋转控制装置实例：图5-6是凸轮轴结构及运行示意图，在正转角度的大、小两个位置分别设置限位开关X013和X011。并且在反转角度的大小两个位置中分别设置限位开关X012和X010。按下启动按钮，凸轮轴执行小正转小逆转大正转大逆转的动作顺序，然后停止。要求：整个过程不能在凸轮轴中途停止后，再从初始步开始，否则会使凸轮
13、轴产生不可逆的损坏。在凸轮轴工作前，需要保证是处于原点位，否则禁止所有输出工作，原点位信号灯为Y020。若凸轮轴处于工作步，则不能进入初始步。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5为了防止控制装置断电后，PLC再次上电，控制程序应立即回到初始步，我们需要利用PLC通电的初始信号作为驱动条件，在没有操作员确认可以运行的情况下（开始按钮没有按下）时，驱动M8040，并利用“启保停”电路维持转移禁止功能。与此同时，为了能安全地进入初始步S0，PLC通电后，通过M8000运行监控驱动M8047监视有效，当有不处于工作中，则M8046会在M8047监视有效的前提下被驱动。由于使用了断电保持状态寄存器
14、，若断电前，控制系统已经处于S500S503的任意一个步动作中，则M8046就会被驱动，即不能进入初始步。只有在M8046没有被驱动的情况下，M8046才可以在初始脉冲后进入初始步。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5【例5-3】大小球传送臂控制系统实例。图5-8是大小球传送臂控制系统示意图，传送臂的上升和下降分别由活塞气动阀Y002和Y000驱动，传送臂通过传送带电机的正反转驱动进行左右移动（左行：Y003，右行：Y004），图中左边原点指示表示信号Y007，由于传送臂所需要抓取的球是铁质的，因此某底部通过电磁铁Y001来通电吸附。取球筐的出口由有球感应接近开关X000来判断是否有新球
15、，若有球，则传送臂下降2s延时后。若新球是小球，则能够下降到限位开关X002的位置；新球是大球，则限位开关不能被触碰，X002信号为“0”。传送臂的上限位信号是X001，大球筐和小球筐的位置信号分别是限位开关信号X003和X004。当传送臂处于原点且有新球时，传送臂的工作顺序是： 下降吸住上升右行下降释放上升左行。编程思路：编程思路：编程思路：编程思路：当取球筐的出口处接近开关X000为“1”时，此时有新球，大小球未知，因此当传送臂处于原点时，传送臂下降。当T0定时2s结束后，通过X002信号来判断新球是大球还是小球，进入选择分支。PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5大小球的选择传送机械
16、控制以左上方为原点理清动作顺序为：下降、吸住、上升、右行、下降、释放、上升、左行。此外：机械臂下降，当电磁铁压着大球时，下限限位开关LS2断开；压着小球时，LS2导通PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5PLC顺序功能图编程顺序功能图编程 CH5选择抓取选择抓取选择抓取选择抓取大球、小大球、小大球、小大球、小球的分支球的分支球的分支球的分支选择分支的编程思路：当电磁铁压着大球时，下限限位开关LS2断开；压着小球时，LS2导通抓取大球的分支转移条件
