第7章应用设计

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1、第第7 7章章 应用设计应用设计第第7 7章章 应用设计应用设计 7.1 7.1 系统设计系统设计 7.27.2程序设计程序设计 7.37.3设计实例设计实例 第第7 7章章 应用设计应用设计本章主要内容：本章主要内容：应用设计的基本知识应用设计的基本知识系系统统设设计计，包包括括系系统统设设计计的的步步骤骤和和几几种种常常用用的设计方法的设计方法程程序序设设计计，比比较较详详细细地地介介绍绍在在程程序序设设计计时时功功能流程图的使用能流程图的使用应用实例应用实例 本本章章要要求求对对应应用用系系统统设设计计的的方方法法和和步步骤骤掌掌握握会会用用，重点是掌握程序设计方法中的功能流程图法。重点

2、是掌握程序设计方法中的功能流程图法。返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计7.1 7.1 系统设计系统设计 7.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 7.1.2系统设计的步骤系统设计的步骤 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计7.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 在在可可编编程程序序控控制制器器控控制制系系统统的的设设计计中中，应应该该最最大大限限度度地地满满足足生生产产机机械械或或生生产产流流程程对对电电气气控控制制的的要要求求，在在满满足足控控制制要要求求的的前前提提下下，力力求求PLC控控制制系系统统简简单单、经经济济、安安全全、可可靠靠、操操作

3、作和和维维修修方方便便，而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。设计一个设计一个PLC控制系统有多种途径：可以在原有控制系统有多种途径：可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程序控制器的控制系统。程序控制器的控制系统。 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7.1.2系统设计的步骤系统设计的步骤 1. 熟悉被控对象熟悉被控对象2. 制定控制方案制定控制方案 3. 详细描述控制对象详细描述控制对象 4. 详细描述操作员站详细描述操作员站 5. 配置可编程序控制器配置可编程序控制器6.

4、 程序设计程序设计 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7.2程序设计程序设计 7.2.1功能流程图概述功能流程图概述 7.2.2由功能流程图到程序由功能流程图到程序 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模拟运行及调试程序等。拟运行及调试程序等。 程程序序设设计计的的方方法法是是指指用用什什么么方方法法和和编编程程语语言言来来编编写用户程序。写用户程序。程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有成熟的继电接触控制系统，则可由电气控制电路成熟

5、的继电接触控制系统，则可由电气控制电路图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。 本节主要介绍功能流程图法。本节主要介绍功能流程图法。 第第7 7章章 应用设计应用设计7.2.1功能流程图概述功能流程图概述 功功能能流流程程图图，简简称称功功能能图图，又又叫叫状状态态流流程程图图或或状状态态转转移移图图。它它是是专专用用于于工工业业顺顺序序控控制制程程序序设设计计的的一一种种功功能能说说明明性性语语言言，能能完完整整地地描描述述控控制制系系统统的的工工作作过过程程、功功能能和和特特性性，是是分分析析、设设计计电电气气控控制制系统控制程序的重要工具。系统控制程序

6、的重要工具。第第7 7章章 应用设计应用设计1. 组成组成 （1）步）步步步是是控控制制系系统统中中的的一一个个相相对对不不变变的的性性质质，它它对对应应于于一一个个稳稳定定的的状状态态。在在功功能能流流程程图图中中步步通通常常表表示示某某个个执执行行元元件件的的状状态态变变化化。步步用用矩矩形形框框表表示示，框框中中的的数数字字是是该该步步的的编编号号，编编号号可可以以是是该该步步对对应应的的工工步步序序号号，也也可可以以是是与与该该步步相相对对应应的的编编程程元元件件（如如PLC内内部部的的通通用用辅辅助助继继电电器器、步标志继电器等）。步的图形符号如图步标志继电器等）。步的图形符号如图7

7、.1（a）所示。所示。初始步初始步初初始始步步对对应应于于控控制制系系统统的的初初始始状状态态，是是系系统统运运行行的的起起点点。一一个个控控制制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图7.1（b）所示。所示。第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.1步和初始步步和初始步第第7 7章章 应用设计应用设计（2）有向线段和转移）有向线段和转移有向线段和转移及转移条件如图有向线段和转移及转移条件如图7.2所示。所示。图图7.2转转移移第第7 7章章 应用设计应用设计（3）动作说明）动作说明一一个个步步表表示示控控制制过过程程中中的的稳稳定定状状态态

8、，它它可可以以对对应应一一个个或或多多个个动动作作。可可以以在在步步右右边边加加一一个个矩矩形形框框，在在框框中中用用简简明明的文字说明该步对应的动作，如下图的文字说明该步对应的动作，如下图7.3所示。所示。图图中中（a）表表示示一一个个步步对对应应一一个个动动作作；图图（b）和和（c）表表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。第第7 7章章 应用设计应用设计2. 使用规则使用规则 （1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；）步与步不能直接相连，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；）转移与转移不能直接相连，必须用步分开；（3）步

9、步与与转转移移、转转移移与与步步之之间间的的连连线线采采用用有有向向线线段段，画画功功能能图图的的顺顺序序一一般般是是从从上上向向下下或或从从左左到到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始步。）一个功能图至少应有一个初始步。第第7 7章章 应用设计应用设计3. 结构形式结构形式 （1）顺序结构）顺序结构 （2）分支结构）分支结构 选择性分支选择性分支 并发性分支并发性分支 （3）循环结构）循环结构 （4）复合结构）复合结构 第第7 7章章 应用设计应用设计（1）顺序结构）顺序结构 图图7.4顺顺序序结结构构第第7

10、 7章章 应用设计应用设计（2）分支结构）分支结构 图图7.5选择性分支选择性分支第第7 7章章 应用设计应用设计并发性分支并发性分支 图图7.6并发性分支并发性分支第第7 7章章 应用设计应用设计（3）循环结构）循环结构 循环结构用于一个循环结构用于一个顺序过程的多次或顺序过程的多次或往复执行。功能图往复执行。功能图画法如图画法如图7.7所示，所示，这种结构可看作是这种结构可看作是选择性分支结构的选择性分支结构的一种特殊情况。一种特殊情况。 图图7.7并并发发性性分分支支第第7 7章章 应用设计应用设计（4）复合结构）复合结构 图图7.8功能流程图举例功能流程图举例返回本节返回本节第第7 7

11、章章 应用设计应用设计7.2.2由功能流程图到程序由功能流程图到程序 1. 逻辑函数法逻辑函数法 2. 功能流程图实例功能流程图实例 3. 步标志继电器法步标志继电器法 第第7 7章章 应用设计应用设计1. 逻辑函数法逻辑函数法 （1）通用辅助继电器的逻辑函数式）通用辅助继电器的逻辑函数式 （2）执行元件的逻辑函数式）执行元件的逻辑函数式 （3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 第第7 7章章 应用设计应用设计（1）通通用用辅辅助助继继电电器器的的逻辑函数式逻辑函数式函数规则：函数规则：除第一步外，每一步用一除第一步外，每一步用一个通用辅助继电器（以下个通用辅助继电器（以下简称继电器

12、）表示本步是简称继电器）表示本步是否被执行，即步状态。如否被执行，即步状态。如图图7.9所示。所示。 图图7.9步与继电器步与继电器第第7 7章章 应用设计应用设计（2）执行元件的逻辑函数式）执行元件的逻辑函数式图图7.8中中的的Yj、Yk、Yp分分别别表表示示这这3个个步步所所对对应应的的动动作作或或输输出出，可可以以是是执执行行元元件件或或其其他他继继电电器器，也也可可以以是是指指令令盒盒。一一般般情情况况下下，一一个个步步对对应应一一个个动动作作，当当功功能能流流程程图图中中有有多多个个步步对对应应同同一一个个动动作作时时，其其输输出出可可用用这这几几个个步步对对应应的的继电器继电器“或

13、或”来表示。来表示。（3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图可可由由每每个个逻逻辑辑函函数数式式中中的的与与或或逻逻辑辑关关系系，用用串串联联或或并并联联触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图。触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图。 第第7 7章章 应用设计应用设计（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式）写通用辅助继电器的逻辑函数式 （2）写执行元件的逻辑函数式）写执行元件的逻辑函数式 （3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 2. 功能流程图实例功能流程图实例 第第7 7章章 应用设计应用设计用起动优先规则。用起动优先规则。（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式）写通用辅助继电器的

14、逻辑函数式 第第7 7章章 应用设计应用设计（2）写执行元件的逻辑函数式）写执行元件的逻辑函数式 图图7.9中中除除步步M00.2和和步步M00.6对对应应同同一一个个执执行行元元件件输输出出触点外，其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点。触点外，其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点。多步对应一动作多步对应一动作f (Q0.2)=M00.2+M00.6一步对应一动作一步对应一动作f (Q0.0)=M00.0f (Q0.3)=M00.3f (Q0.5)=M00.7f (Q1.0)=M01.1其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式。其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式。第第7 7章章

15、应用设计应用设计（3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，如右图如右图7.10所示。为节省篇幅，本程序中的所示。为节省篇幅，本程序中的所有标题栏所有标题栏Network都省略，且只列出了部都省略，且只列出了部分输出。分输出。第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.10转化为梯形图转化为梯形图(1)第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.10转化为梯形图转化为梯形图(2)第第7 7章章 应用设计应用设计3. 步标志继电器法步标志继电器法 图图7.11顺顺序序继继电电器器指指令令（ 1 ）第第7 7章章 应用设计应

16、用设计图图7.11顺顺序序继继电电器器指指令令（ 2 ）返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7.3设计实例设计实例 1. 系统描述系统描述 2. 制定控制方案制定控制方案 3. 系统配置及输入输出对照表系统配置及输入输出对照表 4. 设计主电路及设计主电路及PLC外部接线图外部接线图 5. 设计功能流程图设计功能流程图 6. 建立步与继电器对照表建立步与继电器对照表 7. 写逻辑函数式写逻辑函数式 8. 画梯形图画梯形图 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计1. 系统描述系统描述 1. 系统描述系统描述设设计计一一个个3工工位位旋旋转转工工作作台台，其其工工作作

17、示示意意如如图图7.12所所示示。三三个个工工位位分分别完成上料、钻孔和卸件。别完成上料、钻孔和卸件。（1）动作特性）动作特性工位工位1：上料器推进，料到位后退回等待。：上料器推进，料到位后退回等待。工工位位2：将将料料夹夹紧紧后后，钻钻头头向向下下进进给给钻钻孔孔，下下钻钻到到位位后后退退回回，退退回回到到位后，工件松开，放松完成后等待。位后，工件松开，放松完成后等待。工工位位3：卸卸料料器器向向前前将将加加工工完完成成的的工工件件推推出出，推推出出到到位位后后退退回回，退退回回到位后等待。到位后等待。（2）控制要求）控制要求通过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。通过选择开关可实

18、现自动运行、半自动运行和手动操作。第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.12工作台示意图工作台示意图返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计2. 制定控制方案制定控制方案 1）用用选选择择开开关关来来决决定定控控制制系系统统的的全全自自动动、半半自自动动运运行行和和手手动动调调整整方方式。式。2）手动调整采用按钮点动的控制方式。）手动调整采用按钮点动的控制方式。3）系系统统处处于于半半自自动动工工作作方方式式时时，每每执执行行完完成成一一个个工工作作循循环环，用用一一个个起动按钮来控制进入下一次循环。起动按钮来控制进入下一次循环。4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行

19、。）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。5）系统运动不很复杂，采用）系统运动不很复杂，采用4台电机台电机 。6）对对于于部部分分与与顺顺序序控控制制和和工工作作循循环环过过程程无无关关的的主主令令部部件件和和控控制制部部件件，采用不进入采用不进入PLC的方法以节省的方法以节省I/O点数。点数。7）由由于于点点数数不不多多，所所以以用用中中小小型型PLC可可以以实实现现。可可用用CPU 224与与扩扩展模块，或用一台展模块，或用一台CPU 226。返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计3. 系统配置及输入输出对照表系统配置及输入输出对照表 表表7.1输入信号对照表输入信

20、号对照表第第7 7章章 应用设计应用设计表表7.2 输出信号对照表输出信号对照表 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计4. 设计主电路及设计主电路及PLC外部接线图外部接线图 图图7.13PLC外外部部接接线线图图第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.13为为PLC外外部部接接线线的的示示意意图图，实实际际接接线线时时，还还应应考考虑到以下几个方面：虑到以下几个方面：1）应应有有电电源源输输入入线线，通通常常为为220V，50Hz交交流流电电源源，允允许许电电源源电电压压有有一一定定的的浮浮动动范范围围。并并且且必必须须有有保保护护装装置置，如熔断器等。如熔断器等。2）输入和输出

21、端子每）输入和输出端子每8个为一组共用一个个为一组共用一个COM端。端。3）输输出出端端的的线线圈圈和和电电磁磁阀阀必必须须加加保保护护电电路路，如如并并接接阻阻容容吸收回路或续流二极管。吸收回路或续流二极管。返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.14功功能能流流程程图图5. 设设计计功功能能流流程程图图第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.15手动部分手动部分返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计6. 建立步与继电器对照表建立步与继电器对照表 表表7.3通用继电器对照表通用继电器对照表 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7. 写逻辑函数式写逻辑函数

22、式 由本功能流程图写逻辑函数式时，采用关断优先规则。由本功能流程图写逻辑函数式时，采用关断优先规则。（1）继电器函数式）继电器函数式初始步初始步1手动调整步手动调整步15手动操作步手动操作步自动和半自动调整步自动和半自动调整步2 工位工位1： 工位工位2： 工位工位3 （2）执行元件函数式）执行元件函数式 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计8. 画梯形图画梯形图 将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件将所有函数式写出后，很容易就可以用编程软件做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控做出梯形图。梯形图完成后便可以将可编程序控制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到制器与计算机连接，把程序及组态数据下装到PLC进行调试，程序无误后即可结合施工设计将进行调试，程序无误后即可结合施工设计将系统用于实际。系统用于实际。 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计THANK YOU VERY MUCH ！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结束放映结束放映