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1、可编程序控制器 任务十任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器系统设计 可编程序控制器任务十任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器系统设计学习目标：学习目标： 1. 1. 掌握可编程序控制器系统设计的掌握可编程序控制器系统设计的基本步骤基本步骤 2. 2. 熟练掌握可编程序控制器系统设熟练掌握可编程序控制器系统设计方法计方法END可编程序控制器 教学内容：任务十任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器系统设计END10.1 10.1 10.1 10.1 可编程序控制器系统设计概述可编程序控制器系统设计概述可编程序控制器系统设计概述可编程序控制器系统设计概述10.2 10.2 10
2、.2 10.2 可编程序控制器系统设计方法可编程序控制器系统设计方法可编程序控制器系统设计方法可编程序控制器系统设计方法 可编程序控制器 PLC控制系统的设计包括三个重要的环节，其一、是通过对控制任务的分析，确定控制系统的总体设计方案；其二、是根据控制要求确定硬件构成方案；其三、是设计出满足控制要求的应用程序。要想顺利地完成 PLC控制系统的设计，需要不断地学习和实践。 10.110.1可编程序控制器系统设计概述可编程序控制器系统设计概述任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器10.1.110.1.1可编程序控制器系统设计的基本步骤可编程序控制器系统设计的基本步骤1 .1 .对控制任
3、务作深入的调查研究对控制任务作深入的调查研究2 .2 .确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案 3 .3 .根据控制求确定输入根据控制求确定输入/ /输出先件，选择输出先件，选择PLCPLC机型机型 4 .4 .确定确定PLCPLC的输入的输入/ /输出点分配输出点分配5 .5 .设计应用程序设计应用程序6 .6 .应用程序的调试应用程序的调试7 .7 .制做电气控制柜和控制盘制做电气控制柜和控制盘 8 .8 .连机调试程序连机调试程序9 .9 .编写技术文件编写技术文件 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器10.1.210.1.2可编程序控制器应用程序可编程序控制器应用程序
4、1 .1 .应用程序的内容应用程序的内容 应用程序应最大限度地满足系统控制功能的要求，在构思程序主体的框架后，要以它为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，经过不断地调整和完善，使程序能完成指定的功能。通常应用程序还应包括以下几个方面的内容。 2 .2 .应用程序的质量应用程序的质量 对同一个控制要求，即使选用同一个机型的PLC，用不同设计方法所编写的程序，其结构也可能不同。尽管几种程序都可以实现同一控制功能，但是程序的质量却可能差别很大。程序的质量可以由以下几个方面来衡量。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器10.210.2可编程序控制器系统设计方法可编程序控制器系统
5、设计方法 任务十 可编程序控制器系统设计END 当主要对开关量进行控制时，使用逻辑设计法比较好。逻辑设计当主要对开关量进行控制时，使用逻辑设计法比较好。逻辑设计法的基础是逻辑代数。在程序设计时，对控制任务进行逻辑分析和综法的基础是逻辑代数。在程序设计时，对控制任务进行逻辑分析和综合，将控制电路中元件的通、断电状态视为以触点通、斯状态为逻辑合，将控制电路中元件的通、断电状态视为以触点通、斯状态为逻辑变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用变量的逻辑函数，对经过化简的逻辑函数，利用PLCPLC的逻辑指令可以顺的逻辑指令可以顺利地设计出满足要求的且较为简练的控制程序。这种方法设计思路清利地设计出满
6、足要求的且较为简练的控制程序。这种方法设计思路清晰，所编写的程序易于优化，是一种较为实用可靠的程序设计方法。晰，所编写的程序易于优化，是一种较为实用可靠的程序设计方法。下面以一个简单的控制为例介绍这种编程方法。下面以一个简单的控制为例介绍这种编程方法。10.2.110.2.1逻辑设计方法逻辑设计方法 可编程序控制器 某系统中有某系统中有4 4台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的台通风机，要求在以下几种运行状态下应发出不同的显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以显示信号：三台及三台以上开机时，绿灯常亮；两台开机时，绿灯以5Hz5Hz的频率闪烁；一台开机时；红灯以的
7、频率闪烁；一台开机时；红灯以5Hz5Hz的频率闪烁；全部停机时，的频率闪烁；全部停机时，红灯常亮。红灯常亮。 由由控控制制任任务务可可知知，这这是是一一个个对对通通风风机机运运行行状状态态进进行行监监视视的的问问题题。显显然然，必必须须把把4 4台台通通风风机机的的各各种种运运行行状状态态的的信信号号输输入入到到PLCPLC中中( (由由PLCPLC外外部的输入电路来实现部的输入电路来实现) )；各种运行状态对应的显示信号是；各种运行状态对应的显示信号是PLCPLC的输出。的输出。 为为了了讨讨论论问问题题方方便便，设设四四台台通通风风机机分分别别为为A A、B B、C C、D D，红红灯灯为
8、为F1, F1, 绿绿灯灯为为F2.F2.。由由于于各各种种运运行行情情况况所所对对应应的的显显示示状状态态是是惟惟一一的的，故故可可将将几几种运行情况分开进行程序设计。种运行情况分开进行程序设计。例1任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器1.红灯常亮的程序设计 当4台通风机都不开机时红灯常亮。设灯常亮为“1”、灭为“0”，通风机开机为“1”、停为“0” (下同)。其状态表为：由状态表可得Fl的逻辑函数： (1) 根据逻辑函数(1)容易画出其梯形图如下图所示。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器2.绿灯常亮的程序设计 能引起绿灯常亮的情况有5种，列状态表为下左表：由
9、状态表可得F2的逻辑函数为： (2) 根据这个逻辑函数直接画梯形图时，梯形图会很烦琐，所以要先对逻辑函数(2)进行化简。 例如将(2)化简成下式：F2=AB(D+C)+CD(A十B) (3) 再根据(3)画出的梯形图如下右图所示。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器3.红灯闪烁的程序设计 设红灯闪烁为“1”，列状态表为左下表：由状态表可得F1的逻辑函数为： （4） 将(4)化简为： (5) 由(5)画出的梯形图如右下图所示。其中25501能产生0.2s即5Hz的脉冲信号。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器4.绿灯闪烁的程序设计 设绿灯闪烁为“1”，列状态表左下表为
10、：由状态表可得F2的逻辑函数为： （7） 将上式化简为 根据(7)画出其梯形图如右下图所示。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器5.选择PLC机型，作I/O点分配 本例只有A、B、C、D4个输入信号，F1、F2两个输出；若选择的机型是CPM1A，作出I/O分配如表所示； 由I/O分配及上几个图，综合在一起便得到总梯形图。下面把逻辑设计法归纳如下：用不同的逻辑变量来表示各输入、输出信号，并设定对应输入、输出信号各种状态的逻辑值。 根据控制要求，列出状态表或画出时序图。 由状态表或时序图写出相应酌逻辑函数，并进行化简。根据化简后的逻辑函数画出梯形图。 上机调试，使程序满足要求。 任
11、务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器通风机的梯形图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器任务十 可编程序控制器系统设计END 如如果果PLCPLC各各输输出出信信号号的的状状态态变变化化有有一一定定的的时时间间顺顺序序，可可用用时时序序图图法法设设计计程程序序。因因为为在在画画出出各各输输出出信信号号的的时时序序图图后后，容容易易理理顺顺各各状状态态转转换换的的时时刻刻和和转转换换的的条条件件，从从而而建建立立清清晰晰的设计思路。下面通过一个例子说明这种设计方法。的设计思路。下面通过一个例子说明这种设计方法。10.2.210.2.2时序图设计法时序图设计法 可编程序控制
12、器例2 在十字路口上设置的红、黄、绿交通信号灯，其布置如图4.6所示。由于东西方向的车流量较小、南北方向的车流量较大，所以南北方向的放行(绿灯亮)时间为30s，东西方向的放行时间(绿灯亮)为20s。当在东西(或南北)方向的绿灯灭时，该方向的黄灯与南北(或东西)方向的红灯一起以5Hz的频率闪烁5s，以提醒司机和行人注意。，闪烁5s之后，立即开始另一个方向的放行。要求只用一个控制开关对系统进行启停控制。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器1.1.时序图法编程的思路时序图法编程的思路 下面介绍用时序图法编程的思路。 （1）分析PLC的输入和输出信号，以作为选择PLC机型的依据之一。在
13、满足控制要求的前提下，应尽量减少占用PLC的I/O点。由上述控制要求可见，由控制开关输入的启停信号是输入信号。由PLC的输出信号控制各指示灯的亮、灭。在图中，南北方向的三色灯共6盏，同颜色的灯在同一时间亮、灭，所以可将同色灯两两并联，用一个输出信号控制。同理，东西方向的三色灯也照此办理，只占6个输出点。 (2)为了弄清各灯之间亮、灭的时间关系，根据控制要求，可以先画出各方向三色灯的工作时序图。本例的时序如图所示。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器交通灯布置图交通灯布置图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器交通灯工作时序图交通灯工作时序图任务十 可编程序控制器系统
14、设计END可编程序控制器 (3)由时序图分析各输出信号之间的时间关系。图中，南北方向放行时间可分为、两个时间区段：南北方向的绿灯和东西方向的红灯亮，换行前东西方向的红灯与南北方向的黄灯一起闪烁；东西方向放行时间也分为两个时间区段，东西方向的绿灯和南北方向的红灯亮，换行前南北方向的红灯与东西方向的黄灯一起闪烁。一个循环内分为4个区段，这4个时间区段对应着4个分界点：t1t1、t2t2、t3t3、t4t4。在这4个分界点处信号灯的状态将发生变化。 (4)4个时间区段必须用4个定时器来控制，为了明确各定时器的职责，以便于理顺各色灯状态转换的准确时间，最好列出定时器的功能明细表；对本例如表任务十 可编
15、程序控制器系统设计END可编程序控制器各定时器一个循环的功能明细表各定时器一个循环的功能明细表任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (5)进行PLC的I/O分配。下面是使用CPM1A时所做的I/O分配如表所示： 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (6)根据定时器功能明细表和I/O分配，画出的梯形图如图所示。对图4.8的设计意图及功能简要分析如下。 程序用IL/ILC指令控制系统启停，当00000为ON时程序执行，否则不执行。 程序启动后4个定时器同时开始定时，且01000为ON，使南北绿灯亮、东西红灯亮。 当TIM000定时时间到， 其一，01000为OFF使南
16、北绿灯灭； 其二，01001为ON使南北黄灯闪烁(25501以5Hz的频率ON、OFF)，东西红灯也闪烁。 任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器 当TIM001定时时间到， 其一，01001为OFF使南北黄灯、东西红灯灭； 其二，01003为ON使东西绿灯、南北红灯亮。 当TIM002定时时间到， 其一，01003为OFF使东西绿灯灭： 其二，01004为ON使东西黄灯闪烁，南北红灯也闪烁。 TIM003记录一个循环的时间：当TIM003定时时间到， 其一，01004为OFF使东西黄灯、南北红灯灭； 其二，TIM000一TIM003全部复位，并开始下一个循环的定时。由于TIM000为O
17、FF，所以南北绿灯亮、东西红灯亮，并重复上述过程。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器交通灯控制梯形图交通灯控制梯形图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器2.2.下面把时序图设计法归纳如下：下面把时序图设计法归纳如下： 分析控制要求，明确各输入/输出信号个数，合理选择机型。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。把时序图划分成若干个时间区段，确定各区段的时间长短。找出区段间的分界点，弄清分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。根据时间区段的个数确定需要几个定时器，分配定时器号，确定各定时器的设定值，明确各定时器开始定时和定时时间
18、到这两个关键时刻对各输出信号状态的影响。对PLC进行I/O分配。 根据定时器的功能明细表、时序图和I/O分配画出梯形图。 作模拟运行实验，检查程序是否符合控制要求，进一步修改程序。对一个复杂的控制系统，若某个环节属于这类控制，就可以用这个方法去处理。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器任务十 可编程序控制器系统设计END 在熟悉继电器控制电路设计方法的基础上，如果能透彻地理PLC各种指令的功能，凭着经验能比较准确地选择使用PLC的各种指令而设计出相应的程序。这种方法没有固定模式可循，设计出的程序质量与编者的经验有很大关系。下面通过例子说明经验法的大体步骤。10.2.3 10.2.
19、3 经验设计方法经验设计方法可编程序控制器例例 题题 有一部电动运输小车供8个加工点使用。对小车的控制有以下几点要求：PLC上电后，车停在某加工点(下称工位)，若没有用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车若某工位呼车按本位的呼车按钮，时，各位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。停车位呼车则小车不动。当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶；当小车到达呼车位时自动停车。小车到达某位时应停留30s供该工位使用：不应立即被其他工位呼走。临时停电后再复电，小车不会自行启动。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器1.1
20、.设计步骤如下设计步骤如下 (1)确定输入、输出电器。每个工位应设置一个限位开关和一个呼车按钮，系统要有用于启动和停机的按钮，这些是PLC的输入元件；小车要用一台电动机拖动，电动机正转时小车驶向高位，反转时小车驶向低位，电动机正转反转各需要一个接触器。是PLC的执行元件。另外各工位还要有指示灯作呼车显示。电动机和指示灯是PLC的控制对象。 各工位的限位开关和呼车按钮的布置如图所示，图中ST和SB的编号也是各工位的编号。ST为滚轮式，可自动复位。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器(2)确定输入和输出点的个数，选择PLC机型，作出I/O分配。为了尽量减少占用PLC的I/O点个数，
21、对本例，由于各工位的呼车指示灯状态一致，因此可选用小电流的发光元件并联在一起，然后接在一个PLC输出点上。使用CPM1A时所作的I/O分配如表所示。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (3)为了分析问题方便，可先作出系统动作过程的流程图如图所示。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器(4)选择PLC指令并编写程序。选择指令是一个经验问题。对于本例的控制要求，一般会想到用MOV指令和CMP指令，即先把小车所在的工位号传送到一个通道中，再把呼车工位号传送到另一个通道中，然后将这两个通道的内容进行比较。若呼车的位号大于停车的位号，则小车向高位行驶；若呼车的位号小于停车的
22、位号，则小车向低位行驶。对小车的这种控制，是本例程序设计的主线。(5)编写其他控制要求的程序。 其一，若有某位呼车则应立即封锁其他位的呼车信号； 其二，小车行驶到位后应停留一段时间，即延迟一定时间再解除对呼车信号的封锁； 其三，失压保护程序； 其四，呼车显示程序。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器(6)将对各环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。本例设计的程序如图所示。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器2.2.程序设计意图和控制功能简要分析如下程序设计意图和控制功能简要分析如下： 用MOV指令分别向DM0000通道传送车位信号，向DM00
23、01通道传送各位的呼车信号。没有呼车时，20100为OFF，01107为ON，各位的指示灯亮，示意各工位可以呼车。 本例用KEEP指令进行呼车封锁和解除封锁的控制。只要某位呼车，就执行KEEP指令，将20100置为ON，从而使其他传送呼车信号的MOV指令不能执行，实现先呼车的位优先用车。同时指示灯灭，示意别的位不能呼车，即呼车封锁开始。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 执行CMP指令可以判别呼车位号比停车位号大还是小，从而决定小车的行驶方向。若呼车位号比停车位号大，则01000为ON，小车驶向高位。在行车途中经由各位时必然要压动各位的限位开关，即行车途中000通道的内容随时
24、改变，但由于其位号都比呼车位号小(001中的呼车位号不变)，故可继续行驶直至到达呼车位。若呼车位号比停车位号小，则小车驶向低位。在行车途中要压动各位的限位开关，但其位号都比呼车位号大，故可继续行驶直至到达呼车位。 当小车到达呼车位时，其一，使25505或25507变为OFF，使01000或01001为OFF，小车停在呼车位；其二，使25506变为ON，则立即启动TIM000开始定时，使小车在呼车位停留30s。30s到，使20100复位，指示灯亮并解除呼车封锁。此后各工位又可以开始呼车。若系统运行过程中掉电再复电时，不按下启动按钮程序是不会执行的。另外，在PLC外部也设置失压保护措施，所以掉电再
25、复电时，小车不会自行启动。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器例例 题题 保留上例的全部要求，但把第4个控制要求修改为：给位号高的加工位以优先用车的机会，8号位优先权最高。 别看仅做了这点小小的修改，可上图的程序就不能再胜任了。欲区别呼车位的位号大小，如果使用比较指令将会使程序非常烦琐。但使用编码指令和译码指令，程序就会简练得多。因为编码指令只对被编码通道的最高位进行编码，因此使用编码指令编程时，能实现给高位号的工位获得优先用车的机会。 编写这个程序的思路是：在呼车封锁解除的时间内，用编码指令随时对呼车信号通道001进行编码。假定几个工位都按住呼车按钮不放，一直按到下一次呼车封
26、锁(看到呼车指示灯灭)，则高位号的工位就可以优先用车了。编码之后再进行译码，把译码结果通道201的内容与停车位信号通道000的内容进行比较，就可以决定小车的行驶方向。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器系统功能流程图系统功能流程图 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器根据流程图和根据流程图和I/OI/O分配设计的控制程序图分配设计的控制程序图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器控制功能简要分析如下控制功能简要分析如下 PLC上电后按一下启动按钮，程序曲开始执行。由于小车停在某位没有启动。01000和01001为OFF；所以呼车指示灯亮示意各位可以呼车
27、。 执行DMPX指令对呼车信号001通道进行编码，编码结果放在200中；执行MLPX指令对200通道进行译码，译码结果放在201中；执行CMP指令把通道001的内容与#0000 进行比较以查看是否有呼车，若有则进行下一步，若无则等待呼车。 如果有呼车则25505为ON，使20200 ON并保持。随之执行下一个CMP指令，把通道000(停车位号)与201(呼车位号)的内容进行比较。当呼车的位号大于或小于停车位号时，启动定时器开始定时30s(呼车等待时间)，前一次呼车的位继续用车。此间指示灯仍亮，各位仍可呼车，即201通道中的内容可变。 任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器当呼车等待时间到
28、，TIM000为ON时，若最后一次呼车的位号大于停车的位号则01000为ON，小车驶向高位；若最后一次呼车的位号小于停车的位号则01001为ON，小车驶向低位。不论01000还是01001为ON，其作用都有两个： 其一，使01107为OFF，指示灯灭，示意各位不能再呼车，即开始呼车封锁； 其二，编码指令和译码指令都停止执行，即此后一直到封锁解除的时间内，201通道中的内容不变。若小车驶向高位，在行车途中经由各位，必然要压动各位的限位开关(000通道的内容可改变)，但其位号都比呼车位号小(201通道中呼车位号不变)，所以可继续前进直至达到呼车位。若小车驶向低位，在行车途中压动各位的限位开关，。但
29、其位号都比呼车位号大，所以可继续前进直至达到呼车位。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 当小车到。达呼车位时25506为ON，其作用有四个：其一，使01000或01001为OFF，则小车停在呼车位；其二，执行MOV指令将呼车信号通道201清零； 其三，01107为ON，指示灯亮，示意各位可以呼车；其四，又开始对呼车位号进行编码和译码。 前两例的呼车方式有所不同。其一是先呼车者优先用车，其二则分两种情况区别对待：1，在封锁解除的时间内，相继呼车的各工位后呼车者先用车。因为最后一次执行编码指令时只能对最后呼车的工位进行编码；2，呼车封锁解除时间到(指示灯灭的瞬时)，同时呼车的各工
30、位，位号大的先用车。这样，若急于用车的工位就按住呼车按钮不放，则位号大的呼车位会获得优先用车的机会。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器任务十 可编程序控制器系统设计END 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适宜使用顺序控制设计法编程。顺序控制设计法规律性很强，虽然编出的程序偏长，但程序结构清晰、可读性好。10.2.4 10.2.4 顺序控制设计法顺序控制设计法 可编程序控制器一、 功能表图 在用顺序控制设计法编程时，功能表图是很重要的工具。功能表图能清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器1
31、.1.功能表图的组成功能表图的组成 以下面简单的控制为例来说明功能表图的组成。某动力头的运动状态有三种，即快进一工进一快遁。各状态的转换条件为：快进到一定位置压限位开关ST1则转为工进，工进到一定位置压限位开关ST2则转为快退，退回原位压ST3，动力头自动停止运行。对这样的控制过程画出的功能表图如图所示。 功能表图是由步、有向连线、转换条件和动作内容说明等组成的。用矩形框表示各步，框内的数字是步的编号。初始步使用双线框，如图中步1就是初始步，每个功能表图都有一个初始步。每步的动作内容放在该步旁边的框中，如步1的动作是快进等。步与步之间用有向线段相连，箭头表示步的转换方向(简单的功能表图可不画箭
32、头)。步与步之间的短横线旁标注转换条件。正在执行的步叫活动步，当前一步为活动步且转换条件满足时，将启动下一步并终止前一步的执行。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器功功 能能 表表 图图 任务十 可编程序控制器系统设计可编程序控制器2.2.功能表图的类型功能表图的类型 功能表图从结构上来分，可分为单序列结构、选择序列结构和并行序列结构三种。 (1)单序列结构 上图所示的是单序列结构类型。这种结构的功能表图没有分支，每个步后只有一个步，步与步的之间只有一个转换条件。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (2)选择序列结构 图是选择序列结构的功能表图。选择序列的开始称
33、为分支，如图中的步1之后有三个分支(或更多)，各选择分支不能同时执行。例如，当步1为活动步且条件a满足时则转向步2；当步1为活动步且条件b满足时则转向步3；当步1为活动步且条件c满足时则转向步4，无论步1转向哪个分支，当其后续步成为活动步时，步1自动变为不活动步。 当已选择了转向某一个分支，则不允许另外几个分支的首步成为活动步，所以应该使各选择分支之间联锁 。 选择序列的结束称为合并。如图中，条件满足时都要转向步5。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (3)并行序列结构。 不论哪个分支的最后一步成为活动步，当转换图是并行序列结构的功能表图。并行序列的开始也称为分支，为了区别于
34、选择序列结构的功能表图，用双线来表示并行序列分支的开始，转换条件放在双线之上。如图中的1之后有三个并行分支(或更多)，当步1为活动步且条件a满足时，则步2、3、4同时被激活 变为活动步，而步1则变为不活动步。图中步2和步5、步3和步6、步4和步7是三个并行的单序列。 并行序列的结束称为合并，用双线表示并行序列的合并，转换条件放在双线之下。对图当各并行序列的最后一步即步5、6、7都为活动步且条件e满足时，将同时转换到步8，a步5、6、7同时都变为不活动步。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器3.功能表图与梯形图的对应关系 由前面介绍的步进控制指令的使用方法可以联想到，每个步可设置
35、一个控制位，当某步的控制位为ON时，该步成为活动步(激活下一步的条件之一)，同时与该步对应的程序开始执行；当转换条件满足时(，激活下一步的条件之二)，下一步的控制位为ON，而上一步的控制位变为OFF，且上一步对应的程序停止执行。显然，只要在顺序上相邻的控制位之间进行联锁，就可以实现这种步进控制。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 右图是步程序的结构。线圈Si、Si+l、Si+2等是各步的控制位，Ci、Ci+l、 Ci+2是各步的转换条件。由上述分析可知，某一步成为活动步的条件是：前一步是活动步且转换条件满足。所以图中将常开触点Si-1和Ci以及Si和Ci+l相串联作为步启动的条
36、件。由于转换条件是短信号，因此每步要加自锁。当后续步成为活动步时，前一步要变为不活动步，所以图中将常闭触点Si+l和Si+2与前一步的控制位线圈相串联。 当某步成为活动步时，其控制位为ON，这个ON信号可以控制输出继电器以实现相应的控制，例如右图中的B1、B2。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器4.根据功能表图画梯形圈的方法 右图的功能表图总体上是并行的，其中包括了一个单序列和一个选择序列。下面以该图为例，说明由功能表图画梯形图的方法。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器动力头梯形图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (1)步20000 该步为
37、初始步，它是前面两个选择分支的合并步。因 此；使20000成为活动步的条件是：或00000为ON，或步20008为活动步且HR0001为ON。当步20001和20004成为活动步时，步20000变为不活动步。所以把常闭触点20001或20004与步20000的控制位线圈相串联，再加上本位的自锁，画出的梯形图如图 (a)所示。 (2)步20001、步20002和步20003、 20001是单序列的开始步，其成为活动步的条件是：步20000为活动步且转换条件00001为ON。当步20002成为活动步时，步20001变为不活动步，所以把常闭触点20002与步20001的线圈相串联，再加上本位的自锁，
38、画出的梯形图如图 (b)所示。 步20002和步20003的梯形图与步20001相似，读者自己练习画出它们的梯形图。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器(3)步20004步20004是选择序列的开始，该步后续是两个选择分支。步20004的梯形图与步20001相似，但其线圈要与常闭触点20005，和20007相串联。这是因为，无论选择了哪个分支，即不论步20005还是步20007成为活动步，步20004都要成为不活动步。画出梯形图如图 (c)所示， (4)步20005和20007 步20005的梯形图如(d)所示。线圈20005：与常闭触点20006和20007相串联，这样，如果
39、步20007已经成为活动步，即使步2咖5的条钟满足也不会成为括动步；从而实现了步20005和步20007之间(即两个选择分支之间)的联锁。步20007的梯形图与步20005相似，只是其转换条件是20004和CNT003的串联，其线圈要与常闭触点20006和20005相串联。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 (5)步20006 步20006是选择分支的合并步。步20006成为活动步的条件是；或步20005为活动步且00002为ON，或20007为活动步且HR0000为ON，所以这两个条件之间是“或”的关系，可编程控制器原理及应用当20008为活动步时，步20006要变为不活动
40、步，所以20006的线圈要与常闭触点20008串联。画出的梯形图如图 (e)所示。 (6)步20008 步20008是并行序列的合并步，其成为活动步的条件为：步20003和步20006均为活动步，且TIM004为ON，三个条件是“与”的关系。当20000成为活动步时其变为不活动步，所以20008的线圈要与常闭触点20000串联。画出的梯形图如图 (f)所示。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器二、 用顺序控制设计法编写程序 用顺序控制设计法编程的基本步骤是； 分析控制要求：将控制过程分成若干个工作步，明确每个工作步的功能，弄清步的转换是单向进行单序列)还是多向进行(选择或并行序
41、列)，确定步的转换条件(可能是多个信号的“与”、“或”等逻辑组合)。必要时可画一个工作流程图，它对理顺整个控制过程的进程以及分析各步的相互联系有很大作用。 为每个步设定控制位。控制位最好使用同一个通道的若干连续位。若用定时器计数器的输出作为转换条件。则应确定各定时器计数器的编号和设定值 确定所需输入和输出点的个数，选择PLC机型，作出I/O分配。 在前两步的基础上，画出功能表图。 根据功能表图画梯形图。 添加某些特殊要求的程序。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器例例 题题 某电液控制系统中有两个动力头，其工作流程图 如图所示。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器
42、控制要求为：控制要求为： (1)系统启动后，两个动力头便同时开始按流程图中的工步顺序运行。从它们都退回原位开始延时10s后，又同时开始进入下一个循环的运行。 (2)若断开控制开关，各动力头必须将当前的运行过程结束(即退回原位)后才能自动停止运行。 (3)各动力头的运动状态取决于电磁阀线圈的通、断电，它们的对应关系如表所示。表中的“+”表示该电磁阀的线圈通电，“-”表示该电磁阀的线圈不通电。任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器分分 析析 由工作流程图可知各动力头的工作步数和转换条件。每个动力头的步与步之间的转换是单向进行的；最后转换到同一个步上。由于两个动力头退回原位的时间存在差异
43、；所以要设置原位等待步。这样，只有两个动力头都退回原位时定时器才开始计时，确保两个动力头同时进入下一个循环的运行。因此画两个动力头的控制过程功能表图时，应是并行序列结构。 由工作流程图可以看出，本例需要一个启/停控制开关、7个限位开关，它们是PLC的输入元件。由表可知，需要7个电磁阀，它们是PLC的输出执行元件。 如果选择机型为CPM1A时，所作的I/O分配如表所示：任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器I/OI/O分配分配任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器利用利用200200通道中的位做各工作步的控制位，画出功能表图如图所示通道中的位做各工作步的控制位，画出功能表
44、图如图所示任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器动动力力头头梯梯形形图图任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器下面简要介绍程序编写的思路下面简要介绍程序编写的思路在PLC上电后的第一个扫描周期25315ON，使初始步20000为ON，为系统启动作好准备。在一个循环的过程结束时，两个动力头一起在原位停留10秒后，步20000应能自动肩为活动步，以使系统进入下一个循环的过程，所以将TIM000(原位等待定时器)的常开触月与25315并联。因为步20001和步20006是两个并行序列的首步，所以这两个步的活动条件都是20000和00000的“与”。在一个循环的过程结束且200
45、00成为活动步时，由于00000始终为ON，从而使步20001和步20006自动成为活动步，并开始重复前一个循环的过程。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器 当两个动力头都回到原位且等待步20005和20009都成为活动步时，TIM000才开始计时。在定时时间到且步20000成为活动步时，等待步20005和20009才变为不活动步。 对应每一个工作步，要对控制相关电磁阀的输出位进行置位或复位。例如，在20001成为活动步时，要将01002和01003置位(电磁阀YV2、YV3线圈通电)，使1号动力头快进：在等待步20005和20009为活动步时，将相关电磁阀线圈的输出位进行复位
46、，以保证下一个循环时动力头不会发生错误的动作。例如，在20005成为活动步时，将01001和01003复位，伎1号动力头进入等待状态，在20009成为活动步时，将01006和01007复位，使2号动力头进入等待状态。 任务十 可编程序控制器系统设计END可编程序控制器本节小结本节小结 plc 控制系统设计的基本步骤一般包含：控制系统设计的基本步骤一般包含： 1 . 1 .对控制任务作深入对控制任务作深入的调查研究的调查研究 2 . 2 .确定系统总体设计方案确定系统总体设计方案 3 . 3 .根据控制求确定输入根据控制求确定输入/ /输出输出先件，选择先件，选择PLCPLC机型机型 4 . 4 .确定确定PLCPLC的输入的输入/ /输出点分配输出点分配 5 . 5 .设计应用程序设计应用程序 6 .6 .应用程序的调试应用程序的调试 7 . 7 .制做电气控制柜和控制盘制做电气控制柜和控制盘 8 . 8 .连机调试程序连机调试程序 9 9 . .编写技术文件编写技术文件 plc控制系统设计方法一般有：逻辑设计方法、时序图设计方法，控制系统设计方法一般有：逻辑设计方法、时序图设计方法，功能设计方法，顺序控制设计方法。对于不同的控制系统，应该灵活使功能设计方法，顺序控制设计方法。对于不同的控制系统，应该灵活使用相应的设计方法。用相应的设计方法。END任务十 可编程序控制器系统设计
