《可编程控制器原理与程序设计(第2版)[谢克明] 第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可编程控制器原理与程序设计(第2版)[谢克明] 第7章（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第七章第七章 PLC程序设计程序设计本章重点：介绍梯形图程序设计和顺序功能图本章重点：介绍梯形图程序设计和顺序功能图（SFCSFC）程序设计的方法。程序设计的方法。71 71 编程方法编程方法l1 1IEC(IEC(国际电工委员会）设计标准：国际电工委员会）设计标准：按照按照PLCPLC程序设计语言的标准，程序设计语言的标准，PLCPLC程序设计语言有以下程序设计语言有以下几种：几种：l1 1）指令列表）指令列表ILIL：助记符程序。助记符程序。l2 2）结构文本）结构文本STSTl属于高级语言，用于处理复杂数学任务和算法。属于高级语言，用于处理复杂数学任务和算法。l3 3）功能块语言）功能块
2、语言FBDFBDl使用使用IECIEC功能块库中的功能块来产生程序。功能块库中的功能块来产生程序。l4 4）梯形图）梯形图LDLDl5 5）顺序功能图顺序功能图SFC(SFC(Sequential Funtion Chart) )：l 是是一一种种图图解解方方法法，是是将将一一个个控控制制过过程程划划分分为为许许多多工工作作步步，只只要要满满足足注注意意条条件件，就就可可以以从从一一个个工工作作步步转转移移到到另另外外一一个工作步，简称个工作步，简称SFCSFC图。图。2 2实际程序设计经验实际程序设计经验实际使用的程序设计方法有以下几种：实际使用的程序设计方法有以下几种：1 1、经验设计方法
3、：、经验设计方法：也叫试凑法。需要设计者掌握大量的典型电路，在此基础也叫试凑法。需要设计者掌握大量的典型电路，在此基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。适用于控制问题较简单的情况。适用于控制问题较简单的情况。2 2、逻辑设计法：、逻辑设计法： 是根据数字电子技术中的逻辑设计方法进行是根据数字电子技术中的逻辑设计方法进行PLCPLC程序的设计。程序的设计。该方法适用逻辑表达式描述实际问题。根据逻辑表达式画梯该方法适用
4、逻辑表达式描述实际问题。根据逻辑表达式画梯形图或写助记符程序。适用于条件控制系统，对于和时间有形图或写助记符程序。适用于条件控制系统，对于和时间有关的控制系统，不太适合。关的控制系统，不太适合。l3 3、顺序功能图加梯形图的设计方法、顺序功能图加梯形图的设计方法l首首先先使使用用顺顺序序功功能能图图描描述述控控制制过过程程，描描述述中中不不需需要要对对时时刻刻变变化化的的工工序序步步进进动动作作进进行行设设计计，只只要要对对各各个个工工序序进进行行简简单单的的顺顺序序设设计计就就能能保保证证正正确确动动作作。描描述述完完毕毕，再再将将顺顺序序功功能能图图转转换换成成梯梯形形图图，这这样样可缩短
5、编程时间，使编程简单高效。可缩短编程时间，使编程简单高效。注注意意：设设计计PLCPLC程程序序时时，需需要要了了解解控控制制问问题题，了了解解在在控控制制中中有有多多少少输输入入量量和和输输出出量量，输输入入量量和和输输出出量量的的关关系系，如如果果和和时时间间有有关关的的控控制制问问题题，还还需需知知道各个动作之间的时间关系。道各个动作之间的时间关系。3PLC程序设计的流程程序设计的流程l1 1）向向被被控控对对象象的的操操作作、管管理理和和设设计计工工程程师师了了解控制问题。解控制问题。l2 2）对控制问题进行详细的文字描述。）对控制问题进行详细的文字描述。l3 3）向向操操作作、管管理
6、理和和设设计计工工程程师师汇汇报报文文字字描描述述的控制问题。的控制问题。l4 4）进行）进行PLCPLC程序设计。程序设计。l5 5）设设计计和和制制作作PLCPLC安安装装现现场场的的模模拟拟电电路路，对对PLCPLC进行调试。进行调试。l6 6）在在设设计计好好调调试试步步骤骤的的基基础础之之上上进进行行现现场场调调试。试。 7-2梯形图设计方法梯形图设计方法7-2-1设计梯形图时注意事项设计梯形图时注意事项l1）信号从左向右传递。信号从左向右传递。l2 2）每每个个梯梯级级以以触触点点开开始始，以以线线圈圈或或功功能能指指令令结束。结束。l3 3）继继电电器器触触点点可可以以使使用用无
7、无数数次次，但但继继电电器器线线圈在一个程序中只能使用一次。圈在一个程序中只能使用一次。l4 4） 梯形图总是以梯形图总是以ENDEND指令结束。指令结束。l5 5）工工作作位位、定定时时器器和和计计数数器器等等功功能能性性指指令令不不能直接产生输出，能直接产生输出，OUTOUT指令才能输出。指令才能输出。 l6 6）在一个梯级中应综合考虑得电和失电条件）在一个梯级中应综合考虑得电和失电条件。 7-2-2梯形图经验设计法步骤梯形图经验设计法步骤l1 1）分解梯形图程序）分解梯形图程序l2 2）在梯形图中画输出线圈梯级）在梯形图中画输出线圈梯级l3 3）使用工作位梯级）使用工作位梯级l4 4）使
8、用定时器和继电器）使用定时器和继电器l5 5）使用功能指令）使用功能指令l6 6）画互锁条件）画互锁条件l7 7）画保护条件）画保护条件7-2-3 常用梯形图程序常用梯形图程序l1、单继电器线圈控制程序失电优先得电优先2 2、多继电器线圈控制程序、多继电器线圈控制程序、多继电器线圈控制程序、多继电器线圈控制程序3、多地控制程序、多地控制程序4、互锁控制程序、互锁控制程序5、互控程序、互控程序6、顺序启动程序、顺序启动程序7 7、脉冲电路、脉冲电路、脉冲电路、脉冲电路25500： 0.1s25501： 0.2s25502： 1s25400：1min下降沿触发的单脉冲下降沿触发的单脉冲8 8、定时
9、计数程序、定时计数程序、定时计数程序、定时计数程序（1）单按钮启停程序）单按钮启停程序（2 2）可以改变宽度的单脉冲程序）可以改变宽度的单脉冲程序）可以改变宽度的单脉冲程序）可以改变宽度的单脉冲程序（3 3）瞬时得电和延时失电程序）瞬时得电和延时失电程序）瞬时得电和延时失电程序）瞬时得电和延时失电程序（4 4）延时得电和延时失电程序）延时得电和延时失电程序）延时得电和延时失电程序）延时得电和延时失电程序（4 4）使用一个按钮的）使用一个按钮的）使用一个按钮的）使用一个按钮的延时得电和延时失电延时得电和延时失电延时得电和延时失电延时得电和延时失电程序程序程序程序7-2-3 常用梯形图程序常用梯形
10、图程序l9、顺序控制程序 l10、3个灯轮流闪烁程序l11、另一个3个灯轮流闪烁的程序l12、由开关条件控制顺序控制程序73 SFC设计方法设计方法。l该方法是专用于工业顺序控制程序设计的一种方法，能够该方法是专用于工业顺序控制程序设计的一种方法，能够描述被控系统的工作过程，是设计控制系统的重要方法。描述被控系统的工作过程，是设计控制系统的重要方法。l 7-3-1 SFC基础基础lSFC图的基本元素是流程步、有向线段、转移和动作说明。图的基本元素是流程步、有向线段、转移和动作说明。l1流程步流程步 又又称称工工作作步步，是是控控制制系系统统的的一一个个稳稳定定状状态态，用用矩矩形形方方框框表表
11、示示，框框中中用用数数字字表表示示该该步步的的编编号号，编编号号可可以以是是实实际际的的控控制制步序号，也可以是步序号，也可以是PLC中的工作位编号。中的工作位编号。800对应于系统的初始状态工作步称为初始对应于系统的初始状态工作步称为初始步。是系统运行的起点，一个系统至少步。是系统运行的起点，一个系统至少需要一个初始步。初始步用双线矩形框需要一个初始步。初始步用双线矩形框表示。表示。2转移转移l 就就是是从从一一个个步步向向另另一一个个步步之之间间的的切切换换条条件件，两两个个步步之之间间用用一一个个有有向向线线段段表表示示可可以以从从一一个个步步切切换换到到另另一一个个步步，代代表表向向下
12、下转转移移方方向向的的箭箭头头可可以以忽忽略。略。 4 3 6图 转移和有向线段 通常转移用有向线段上的一段横通常转移用有向线段上的一段横线表示，在横线旁可以用文字、图线表示，在横线旁可以用文字、图形符号或逻辑表达式标注描述转移形符号或逻辑表达式标注描述转移的条件。当相邻步之间的转移条件的条件。当相邻步之间的转移条件满足时，就从一个步按照有向线段满足时，就从一个步按照有向线段的方向进行切换。的方向进行切换。l3动作说明动作说明l步步只只是是控控制制系系统统中中的的一一个个稳稳定定的的状状态态，在在这这个个状状态态可可以以有有一一个个或或多多个个PLCPLC输输出出触触点点的的动动作作，但但也也
13、可可以以没没有有任任何何输输出出动动作作。对对于于一一个个步步，可可以以有有一一个个或或几几个个动动作作，表表示示的的方方法法是是在在步步的的右右侧侧加加一一个个或几个矩形框，并在框中加文字对动作进行说明。或几个矩形框，并在框中加文字对动作进行说明。 电机1启动 指示灯亮启动定时器8图 动作说明4规则l1、步和步之间必须有转移隔开。、步和步之间必须有转移隔开。l2、转移和转移之间必须有步隔开。、转移和转移之间必须有步隔开。l3、步步和和转转移移、转转移移和和步步之之间间用用有有向向线线段段连连接接，正正常常画画SFC图图的的方方向向是是从从上上向向下下或或是是从从左左向向右右，按按照照正正常常
14、顺顺序序画画图图时时，有有向向线线段段可可以以不不加加箭箭头头，否则必须加箭头。否则必须加箭头。l4、一个、一个SFC图中至少有一个初始步。图中至少有一个初始步。7-3-2 SFC图的结构图的结构l1顺序结构顺序结构l是是最最简简单单的的一一种种结结构构，特特点点是是步步与与步步之之间间只只有有一个转移，转移和转移之间只有一个步。一个转移，转移和转移之间只有一个步。2 选择性分支结构选择性分支结构分支用水平线相连，每一条单分支用水平线相连，每一条单一顺序的进入都有一个转移条一顺序的进入都有一个转移条件。每个分支的转移条件都位件。每个分支的转移条件都位于水平线下方，单水平线上方于水平线下方，单水
15、平线上方没有转移。没有转移。如果某一个分支转移条件得到如果某一个分支转移条件得到满足，则执行这一分支。一旦满足，则执行这一分支。一旦进入这一分支后，就再也不执进入这一分支后，就再也不执行其它分支了。行其它分支了。分支结束用水平线将各个分支分支结束用水平线将各个分支会合，会合，水平线上方的每个分支水平线上方的每个分支都有一个转移条件，水平线下都有一个转移条件，水平线下方没有转移条件。方没有转移条件。3并发性分支结构并发性分支结构l 如如果果在在某某一一步步执执行行完完后后，需需要要启启动动若若干干条条分分支支，这这就就是并发分支结构。是并发分支结构。l 分分支支开开始始用用水水平平双双线线将将各
16、各个个分分支支相相连连，双双水水平平线线上上方方需需要要一一个个转转移移，转转移移对对应应的的条条件件称称为为公公共共转转移移条条件件。如如果果公公共共转转移移条条件件满满足足，则则同同时时执执行行下下面面所所有有分分支支，水水平平线线下下方方一一般般没有转移条件。没有转移条件。l公共转移条件满足时，同时执公共转移条件满足时，同时执行多个分支，但因各个分支完行多个分支，但因各个分支完成的时间不同，故每个分支的成的时间不同，故每个分支的最后一步通常设置一个等待步。最后一步通常设置一个等待步。l分支结束用水平双线将各个分分支结束用水平双线将各个分支汇合，水平双线的上方一般支汇合，水平双线的上方一般
17、没有转移，下方有一个转移。没有转移，下方有一个转移。4循环结构循环结构l用于一个顺序过程的多次反复执行。用于一个顺序过程的多次反复执行。5复合结构复合结构l7-3-3 7-3-3 SFCSFC描述实际问题例描述实际问题例l例题例题1 1 图为送料小车运行示意图，小车可以在图为送料小车运行示意图，小车可以在A A、B B之间运动，在之间运动，在A A、B B点各有一个行程开关。点各有一个行程开关。小车从小车从A A点向点向B B点前进，停车点前进，停车1010s s后，从后，从B B点后退点后退到到A A点，在点，在A A点停车点停车2020s s后再向后再向B B点前进，如此往点前进，如此往复
18、不止。要求可以人为控制小车的前进启动和复不止。要求可以人为控制小车的前进启动和后退启动，且任何时候都可以停止小车运行。后退启动，且任何时候都可以停止小车运行。 信号接线图如下：信号接线图如下：PLC例1的SFC图例题例题2 2l假设有一辆小车周期地运行：从假设有一辆小车周期地运行：从A A点出发驶向点出发驶向1 1号站，号站，到达后立即返回原点，然后再次出发一直驶向到达后立即返回原点，然后再次出发一直驶向2 2号站，号站，到达后立即返回原点，小车第三次出发则一直驶向到达后立即返回原点，小车第三次出发则一直驶向3 3号站，到达后立即返回原点。如果连续运行开关断开，号站，到达后立即返回原点。如果连
19、续运行开关断开，则小车只运行一个周期（出发则小车只运行一个周期（出发3 3次）就自动停止，如次）就自动停止，如果连续运行开关闭合则小车连续的运行，直到按下停果连续运行开关闭合则小车连续的运行，直到按下停止开关为止，小车启动的条件是小车在原点。小车运止开关为止，小车启动的条件是小车在原点。小车运行示意图如下所示。行示意图如下所示。例题3l交交通通信信号号灯灯的的动动作作如如图图所所示示，请请画画出出该该交交通通灯灯的的SFC图。要求可以用按钮强制使南北通或东西通。图。要求可以用按钮强制使南北通或东西通。东西绿灯 30s东西绿灯闪5s东西黄灯2s 东西红灯 南北红灯南北绿灯20s南北绿灯 闪5s南
20、北黄灯2s信号接线图如下：信号接线图如下：7-3-4 SFC图转换成梯形图图转换成梯形图l1进入有效工作步进入有效工作步l1 1、使使用用PLCPLC的的第第一一周周期期标标志志使使程程序序进进入入PLCPLC有有效效工工作作步步。适适用用于于PLCPLC上上电电后后，需需要要马马上上进进入入有有效效工作步的情况。工作步的情况。l2 2、使使用用按按钮钮使使程程序序进进入入有有效效工工作作步步，应应注注意意启启动条件是否满足。动条件是否满足。l3 3、一一般般应应在在第第0 0步步有有效效的的情情况况下下，启启动动第第一一步步或或其它步。其它步。l4 4、在在梯梯形形图图中中，若若需需要要启启
21、动动哪哪个个工工作作步步，应应在在该工作步执行条件上该工作步执行条件上并联一个得电条件并联一个得电条件。2 2停止有效工作步停止有效工作步l1 1、要要停停止止正正在在运运行行的的工工作作步步，需需要要在在工工作作步步的的执执行条件上行条件上串联停止条件串联停止条件。l因因为为不不知知道道当当时时程程序序执执行行到到哪哪一一步步，所所以以需需要要在在每每个个工工作作步步的的执执行行条条件件上上都都串串联联一一个个失失电电条条件件。若若是是确确切切知知道道在在哪哪一一个个工工作作步步停停止止程程序序运运行行，可可以以在在该该工工作作步步的的执执行行条条件件上上串串联联失失电电条条件件，以以使使该
22、步在满足失电条件的情况下停止执行。该步在满足失电条件的情况下停止执行。l2 2、若若需需要要在在程程序序运运行行当当中中重重新新启启动动程程序序，也也需需要要先停止所有工作步的执行，再启动程序。先停止所有工作步的执行，再启动程序。l3 3、一般情况下，停止工作步后的有效工作步应是、一般情况下，停止工作步后的有效工作步应是第第0 0步。步。 3 3最后一个工作步最后一个工作步l执执行行完完最最后后一一个个工工作作步步，一一般般需需要要转转移移到到第第一一个个工工作作步步循循环环执执行行程程序序，这这就就需需要要最最后后一一个个转转移移条条件启动第一工作步。件启动第一工作步。l若若是是程程序序的的
23、循循环环是是有有条条件件的的，一一般般情情况况是是程程序序执执行行完完最最后后一一步步后后需需要要循循环环，就就在在最最后后一一个个转转移移条条件件启启动动第第1 1工工作作步步或或除除0 0步步以以外外的的工工作作步步，若若执执行行完完最最后后一一个个工工作作步步后后，不不需需要要循循环环，就就在在最最后后一一个转移条件启动第个转移条件启动第0 0工作步。工作步。l4 4工作步的转移条件工作步的转移条件l 可可以以是是来来自自PLCPLC外外部部的的按按钮钮、行行程程开开关关、传传感感器器的的输输出出等等，也也可可以以是是来来自自PLCPLC内内部部的的定定时时器器、计计数器和功能模块的输出
24、等。数器和功能模块的输出等。5 5工作步得电和失电工作步得电和失电l得得电电条条件件是是：该该步步的的上上一一个个工工作作步步是是有有效效工工作作步步，而而该该步步的的下下一一步步没没有有工工作作，此此时时如如果果出出现现转转移移条条件件，则则该该工工作作步步就就会会得得电电变变成成有有效效工工作作步。步。l失失电电条条件件是是：该该步步的的下下一一个个工工作作步步得得电电就就是是该该工作步的失电条件。工作步的失电条件。6选择性分支选择性分支l是是在在工工作作步步的的得得电电条条件件中中增增加加一一个个选选择择条条件件，若若满满足足选选择择条件，则工作步得电，否则不得电。条件，则工作步得电，否
25、则不得电。l1、若若在在工工作作步步转转移移时时出出现现选选择择性性分分支支，则则工工作作步步的的得得电电条件应为转移条件条件应为转移条件“与与”选择条件。选择条件。l2、若若在在启启动动程程序序时时出出现现选选择择分分支支，则则工工作作步步的的得得电电条条件件应为启动条件应为启动条件“与与”选择条件。选择条件。7并发分支l是是在在一一个个得得电电条条件件下下，几几个个并并发发分分支支都都得得电电，所所以以几几个并发分支的得电条件是一样的。个并发分支的得电条件是一样的。l若若要要工工作作步步转转移移，则则需需要要所所有有并并发发分分支支的的转转移移条条件件相相“与与”。因因为为只只有有在在并并
26、发发工工作作步步都都结结束束后后才才能能进进行行工工作步的转移。作步的转移。8第0工作步l是是PLC上上电电后后的的状状态态，当当除除第第0工工作作步步以以外外的的工工作作步步都都无无效效时时，第第0工工作作步步有有效效，故故其其得得电电条条件件是是除除第第0工工作作步以外的工作步都无效。步以外的工作步都无效。l停止条件出现后，程序应该回到第停止条件出现后，程序应该回到第0工作步。工作步。l例：下图是一个有并发分支的例：下图是一个有并发分支的SFC图图9动作输出la：对对于于工工作作步步就就是是动动作作输输出出的的系系统统中中，工工作作步步的继电器就是的继电器就是PLC的输出继电器。的输出继电
27、器。lb：有些系统中，动作输出是工作步的逻辑组合。有些系统中，动作输出是工作步的逻辑组合。l注注意意：动动作作开开始始时时刻刻就就是是工工作作步步得得电电时时刻刻，动动作作结结束束时时刻刻就就是是工工作作步步失失电电时时刻刻。若若动动作作时时间间是是一一个个工工作作步步，则则工工作作步步就就是是输输出出；若若是是该该动动作作还还需需要要在在下下一一个个工工作作步步继继续续动动作作，则则这这时时该该动作就是这两个工作步的动作就是这两个工作步的“或或”。l图为送料小车运行示意图，小车可以在图为送料小车运行示意图，小车可以在A、B之间运之间运动，在动，在A、B点各有一个行程开关。小车从点各有一个行程
28、开关。小车从A点向点向B点前进，停车点前进，停车10s后，从后，从B点后退到点后退到A点，在点，在A点停车点停车20s后再向后再向B点前进，如此往复不止。要求可以人为点前进，如此往复不止。要求可以人为控制小车的前进启动和后退启动，且任何时候都可控制小车的前进启动和后退启动，且任何时候都可以停止小车运行。以停止小车运行。例题1信号接线图如下：信号接线图如下：PLC例1的SFC图l例例1的地址表的地址表 输输 入入 输输 出出地址地址信信 号号地址地址信信 号号00400前进启动前进启动00300小车前进小车前进00401后退启动后退启动00301B点定时工作步点定时工作步00403停止停止003
29、02小车后退小车后退00405B点行程开关点行程开关00303A点定时工作步点定时工作步00406A点行程开关点行程开关00100前进启动微分前进启动微分00101后退启动微分后退启动微分T000B点定时器点定时器T001A点定时器点定时器例题例题例题例题2 2l假设有一辆小车周期地运行：从假设有一辆小车周期地运行：从A点出发驶向点出发驶向1号站，号站，到达后立即返回原点，然后再次出发一直驶向到达后立即返回原点，然后再次出发一直驶向2号站，号站，到达后立即返回原点，小车第三次出发则一直驶向到达后立即返回原点，小车第三次出发则一直驶向3号站，到达后立即返回原点。如果连续运行开关断号站，到达后立即
30、返回原点。如果连续运行开关断开，则小车只运行一个周期（出发开，则小车只运行一个周期（出发3次）就自动停止，次）就自动停止，如果连续运行开关闭合则小车连续的运行，直到按如果连续运行开关闭合则小车连续的运行，直到按下停止开关为止，小车启动的条件是小车在原点。下停止开关为止，小车启动的条件是小车在原点。小车运行示意图如下所示。小车运行示意图如下所示。l例2的地址表 输输 入入 输输 出出地址地址信信 号号地址地址信信 号号00400 启动启动00300前进到前进到1号站工作位号站工作位00403 停止停止00301从从1号站返回工作位号站返回工作位00410 原点行程开关原点行程开关00302前进到
31、前进到2号站工作位号站工作位00411 第第1站行程开关站行程开关00303从从2号站返回工作位号站返回工作位00412 第第2站行程开关站行程开关00304前进到前进到3号站工作位号站工作位00413 第第3站行程开关站行程开关00305从从3号站返回工作位号站返回工作位00310原点指示灯原点指示灯例题3l交交通通信信号号灯灯的的动动作作如如图图所所示示，请请画画出出该该交交通通等等的的SFC图。要求可以用按钮强制使南北通或东西通。图。要求可以用按钮强制使南北通或东西通。东西绿灯东西绿灯 30s东西绿灯东西绿灯 闪闪5s东西黄灯东西黄灯 2s 东西红灯东西红灯南北红灯南北红灯南北绿灯南北绿
32、灯 20s南北绿灯南北绿灯 闪闪5s南北黄灯南北黄灯 2s信号接线图如下：信号接线图如下：地址地址信信 号号地址地址信信 号号00400东西方向强制按纽东西方向强制按纽00100第第1步东西绿灯步东西绿灯启动启动00101第第2步东西绿灯闪烁步东西绿灯闪烁00403停止停止00102第第3步，东西黄灯步，东西黄灯00410原点行程开关原点行程开关00103第第4步，南北绿灯步，南北绿灯00411第第1站行程开关站行程开关00104第第5步，南北绿灯闪烁步，南北绿灯闪烁00412第第2站行程开关站行程开关00105第第6步，南北黄灯步，南北黄灯00413第第3站行程开关站行程开关00110停止工作步的微分信号停止工作步的微分信号T000东西绿灯定时东西绿灯定时T001东西绿灯闪烁定时东西绿灯闪烁定时T002东西黄灯定时东西黄灯定时T003南北绿灯定时南北绿灯定时T004南北绿灯闪烁定时南北绿灯闪烁定时T005南北黄灯定时南北黄灯定时00300东西绿灯输出东西绿灯输出00301 东西黄灯输出东西黄灯输出00302东西红灯输出东西红灯输出00303 南北绿灯输出南北绿灯输出00304南北黄灯输出南北黄灯输出003035南北红灯输出南北红灯输出
