第7章 PLC控制系統(tǒng)設計與應用實例

1、第7章 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)設計與應用實例7.1PLC控制系統(tǒng)設計的內容和步驟7.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置7.3PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序的設計7.4順序控制梯形圖的設計方法7.5PLC在工業(yè)(gngy)控制系統(tǒng)中的典型應用實例共七十頁7.3 PLC控制系統(tǒng)(kn zh x tn)梯形圖程序的設計7.3.1經驗設計法7.3.2順序(shnx)控制設計法與順序(shnx)功能圖經驗設計法：在一些典型電路的基礎上，根據控制系統(tǒng)的具體要求，不斷修改、反復調試，對梯形圖進行完善，最后得到一個較為滿意的結果。共七十頁7.3.1經驗(jngyn)設計法電動機正反轉(fn zhun)控制

2、梯形圖I0.1Q0.1 I0.0I0.2Q0.0I0.0Q0.0I0.1Q0.1（）Q0.0Q0.1（）I0.2I0.0I0.1I0.2Q0.0Q0.1共七十頁小車自動(zdng)往返運動控制系統(tǒng)： 共七十頁小車(xioch)自動往返運動控制系統(tǒng) 共七十頁實際運料車運行如下圖所示，該車在限位開關SQ1(I0.3)處運料，10s后裝料結束，開始右行。碰到SQ2(I0.4)后，停下來卸料，15s后，左行，碰到SQ1后又停下來裝料。這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕(I0.2)，按鈕I0.0和I0.1分別用來起動小車右行(yu xn)和左行。I0.3I0.4I0.0I0.1Q0.2Q0.0Q0.1

3、Q0.3實際(shj)運料小車控制系統(tǒng)： 共七十頁T37T38I0.3裝料100ms100Q0.2I0.4卸料100ms150Q0.3T38I0.3I0.4I0.0I0.1Q0.2Q0.0Q0.1Q0.3共七十頁兩處卸料的小車運行如下圖所示，小車仍然在限位開關SQ1處(I0.3)裝料，并在SQ3(I0.5) 和SQ2(I0.4)兩處輪流(lnli)卸料。小車在一次工作循環(huán)中兩次右行都要碰到I0.5，第一次碰到它時停下卸料，第二次碰到它時繼續(xù)前進。因此，應設置一個具有記憶功能的編程元件(yunjin)，區(qū)分是第一次還是第二次碰到I0.5。I0.5中限位開關 SQ3兩處卸料小車控制系統(tǒng)： 共七十頁

4、中限位SQ3I0.5 中限位中限位T37T38M0.0I0.3裝料100ms100Q0.2I0.4卸料Q0.3I0.5Q0.1Q0.0I0.5M0.0M0.0I0.4Q0.1150T38100ms共七十頁7.3 PLC控制系統(tǒng)梯形圖程序(chngx)的設計7.3.2順序控制設計(shj)法與順序功能圖順序控制系統(tǒng)：如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產過程的正常運行，這樣的控制系統(tǒng)即稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進控制系統(tǒng)。 順序控制設計法：針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設計方法。 共七十頁7.3.2順序(shnx)控制設計法與順序(shn

5、x)功能圖順序控制設計(shj)法的思想: 將系統(tǒng)的一個周期劃分為若干個順序相連的階段；用編程元件代表各個階段；利用轉換條件控制代表各步的編程元件；用代表各步的編程元件控制PLC的各輸出位。共七十頁7.3.2順序控制設計(shj)法與順序功能圖 順控設計(shj)法的設計(shj)步驟: 1）劃分步2）確定轉換條件3）繪制順序功能圖4）將順序功能圖轉換成梯形圖共七十頁1）步的劃分將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件（如位存儲器M或順序控制繼電器S等）來代表各步。步是根據PLC輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步(y b)內，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間

6、輸出狀態(tài)是不同的。 順控設計(shj)法的設計(shj)步驟: 7.3.2順序控制設計法與順序功能圖共七十頁按下啟動(qdng)按鈕后，應先開引風機，12s后再開鼓風機；按下停止按鈕后，應先停鼓風機，10s后再停引風機。 例：控制(kngzh)鍋爐的鼓風機和引風機的控制(kngzh)要求: 初始步 步1 步2 步3 M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 共七十頁2）轉換條件的確定 轉換條件使系統(tǒng)由當前步轉入下一步(y b)的信號。轉換條件可能是外部輸入信號。如：按鈕、開關及限位開關的接通/斷開等;也可能是PLC內部產生的信號。如定時器、計數器觸點的接通/斷開等;也可能是若干個信號的與、或、非

7、邏輯組合。7.3.2順序(shnx)控制設計法與順序(shnx)功能圖 順控設計法的設計步驟: 共七十頁3）順序功能圖的繪制順序控制設計法中最為關鍵的一步。順序功能圖又稱為狀態(tài)轉移圖, 它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性(txng)的一種圖形。 7.3.2順序控制設計(shj)法與順序功能圖 順控設計法的設計步驟: 共七十頁4）梯形圖的編制(binzh)在中小型PLC程序設計時，如果用順序控制設計法，則先要根據系統(tǒng)的工藝過程設計順序功能(gngnng)圖，然后根據順序功能(gngnng)圖畫出梯形圖程序。 大型或部分中型PLC，有的可直接用順序功能圖進行編程。如：利用S7-GRAPH軟件繪

8、制的順序功能圖程序就可以直接在S7-300 CPU上運行。 7.3.2順序控制設計法與順序功能圖 順控設計法的設計步驟: 共七十頁1.順序功能(gngnng)圖的組成主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作(dngzu)（命令）組成。 7.3.2順序控制設計法與順序功能圖共七十頁步與動作1）步：代表控制系統(tǒng)中的一個相對不變的狀態(tài)。用矩形框表示，方框內是該步的編號，一般(ybn)用PLC內部編程元件來代表各步。2）初始步：與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應的步。用雙線框表示，每一個順序功能圖有且只有一個初始步。1.順序(shnx)功能圖的組成共七十頁3）活動步：當系統(tǒng)正處于(chy)某一步時，該步處于(ch

9、y)活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于(chy)活動步時，相應的動作被執(zhí)行。1.順序功能(gngnng)圖的組成步與動作共七十頁4）動作： 控制系統(tǒng)：被控系統(tǒng) 施控系統(tǒng)對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出(fch)某些 “命令”，都稱為動作。1.順序功能(gngnng)圖的組成步與動作共七十頁動作的表示：用矩形框中的文字(wnz)或符號表示，該矩形框應與相應的步的符號相連。1.順序(shnx)功能圖的組成步與動作4）動作：共七十頁5）保持(boch)型動作：若為保持型動作，則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。6）非保持型動作：若為(ru wi)非保

10、持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。1.順序功能圖的組成步與動作共七十頁如：保持(boch)型動作1.順序功能(gngnng)圖的組成共七十頁有向連線、轉換與轉換條件 1）有向連線：表明了各步成為活動步的先后次序， 和轉移的路線及方向。若為從上到下或從左至右 方向，則箭頭(jintu)可以省略。若為其他方向，則應在 有向連線上用箭頭注明 進展方向。1.順序功能(gngnng)圖的組成共七十頁2）轉換(zhunhun)：用有向連線上與有向連線垂直的短劃線表示。轉換將相鄰兩步分隔開；步的活動狀態(tài)的進展是 由轉換的實現來完成的。1.順序功能(gngnng)圖的組成有向連線、轉換與轉換條件共七十

11、頁3）轉換條件：能夠實現相鄰兩步狀態(tài)轉換的條件?？梢?ky)用文字語言、布爾代數表達式或圖形符號標注在表示轉換的短線的旁邊。1.順序功能(gngnng)圖的組成有向連線、轉換與轉換條件共七十頁轉換實現的基本規(guī)則轉換實現的條件： 1）該轉換所有(suyu)的前級步都是活動步； 2）相應的轉換條件得到滿足。轉換實現應完成的操作： 1）使所有的后續(xù)(hux)步都變?yōu)榛顒硬剑?2）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?1.順序功能圖的組成共七十頁2. 順序功能(gngnng)圖的基本結構 單序列(xli)：選擇序列并行序列 由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉換，每一個轉換的后面只有一個步。7

12、.3.2順序控制設計法與順序功能圖共七十頁單序列(xli)選擇序列分支:選擇序列的開始。 分支開始的轉換符號只能標在水平連線之下。合并(hbng):選擇序列的結束。 分支合并的轉換符號只能標在水平連線之上。2. 順序功能圖的基本結構 共七十頁單序列選擇(xunz)序列并行序列當轉換條件的實現 導致幾個序列同時 激活。為了強調(qing dio)轉換的同 步實現，水平連線 用雙線表示。2. 順序功能圖的基本結構 共七十頁分支:并行序列的開始。 在表示(biosh)同步的水平雙線之上，只允許有一個轉換符號。合并:并行序列的結束。 在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉換符號。并行(bngxng)

13、序列2. 順序功能圖的基本結構 共七十頁子步： 表示整個系統(tǒng)的一個完整的子功能。 在這個子步內部還可以(ky)包含一系列子步和轉換。2. 順序功能圖的基本(jbn)結構 共七十頁繪制順序功能圖應注意的問題 1、兩個步絕對不能直接相連(xin lin)，必須用一個轉換將它們隔開。2、兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。3、順序功能圖中初始步是必不可少的。4、順序功能圖中一般應有由步和有向連線組成的閉環(huán),不能有“到此為止”的死胡同。5、Ix.x不能作為動作或命令，Qx.x一般不能作為轉換條件。7.3.2順序(shnx)控制設計法與順序(shnx)功能圖共七十頁改 錯 共七十頁剪板機系統(tǒng)

14、 開始時，壓鉗和剪刀在上限位置，限位開關I0.0和I0.1為ON。按下起動按鈕I1.0，工作過程如下：首先板料右行（Q0.0為ON）至限位開關I0.3動作，然后壓鉗下行(Q0.1為ON并保持(boch)，壓緊板料后，壓力繼電器I0.4為ON，壓鉗保持壓緊，剪刀開始下行(Q0.2為ON)。剪斷板料后，I0.2變?yōu)镺N,壓鉗和剪刀同時上行(Q0.3和Q0.4為ON，Q0.1和Q0.2為OFF)，它們分別碰到限位開關I0.0和I0.1后，分別停止上行，都停止后，又開始下一周期的工作，剪完10塊料后停止工作并停在初始狀態(tài)。共七十頁 開始時:I0.0和I0.1為ON; 按下起動(q dn)按鈕I1.0:

15、Q0.0為ON; 右行限位開關I0.3:Q0.1為ON并保持; 壓緊板料后，I0.4為ON: Q0.1為ON，Q0.2為ON; 剪斷后，I0.2變?yōu)镺N:Q0.3和Q0.4 為ON，Q0.1和Q0.2為OFF; 上升至限位開關I0.0和I0.1后，分別 停止上行，都停止后，又開始下一 周期的工作，剪完10塊料后停止 工作并停在初始狀態(tài)。共七十頁7.4 順序控制梯形圖的設計(shj)方法7.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設計方法 7.4.2 以轉換為中心的順序控制梯形圖設計方法 7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法 7.4.4 具有多種工作方式的系統(tǒng)的順序控制梯

16、形圖 設計方法 共七十頁一、單序列(xli)的編程方法7.4.1 使用(shyng)起保停電路的順序控制梯形圖設計方法 1、輸入電路部分關鍵是：確定起動和停止條件Mi共七十頁7.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設計方法 2、輸出(shch)電路部分1)若某個動作（即輸出）僅在某一步中為ON：2)若某個動作（即輸出）在幾步中都為ON:則將其線圈直接與對應的存儲器位的線圈并聯(lián)即可。則采用集中處理方式：將代表各有關步的存儲器位的常開觸點并聯(lián)后驅動該輸出的線圈?；蛴弥?復位來控制。一、單序列的編程方法共七十頁鼓風機和引風機的順序(shnx)功能圖共七十頁分支：若某一步后面有一個由N步

17、分支組成(z chn)的選擇序列，則該步的結束條件為：N個后續(xù)步對應的存儲器位的常閉觸點的串聯(lián)。合并：如某步之前有N個轉換，則代表該步的存儲器位的起動電路為：N條支路的并聯(lián)，各并聯(lián)支路由N個前級步對應的存儲器位的常開觸點與相應的轉換條件串聯(lián)而成。7.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設計(shj)方法 二、選擇序列的編程方法共七十頁分支：用前級步的存儲器位和轉換條件組成的串聯(lián)電路(dinl)分別作為后續(xù)各分支步的起動電路(dinl)。合并：用并行序列所包含的所有前級步和轉換條件串聯(lián)作為合并后的存儲器位的起動電路。7.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設計(shj)方法 三、并行序列的編

18、程方法共七十頁共七十頁 永遠(yngyun) 不能“得電”原因(yunyn)：M0.2既是步M0.3的前級步 又是其后續(xù)步。I0.2I0.3I0.47.4.1 使用起保停電路的順序控制梯形圖設計方法 四、僅有兩步的閉環(huán)的處理共七十頁處理方法：增設一個受I0.2控制(kngzh)的中間元件M1.0。I0.4I0.2I0.3M1.0I0.3M1.1M1.17.4.1 使用起保停電路(dinl)的順序控制梯形圖設計方法 四、僅有兩步的閉環(huán)的處理共七十頁舉例(j l)液體混合控制系統(tǒng) 選擇(xunz)序列共七十頁共七十頁 并行(bngxng)序列鉆頭鉆孔工作系統(tǒng)舉例(j l)共七十頁共七十頁7.4.2

19、 使用置復位指令(zhlng)的順序控制梯形圖設計方法 思路：將該轉換所有(suyu)前級步對應的存儲器位的常開觸點與轉換條件對應的觸點或電路串聯(lián)(該串聯(lián)電路即為起保停電路中的起動電路)，用它作為使所有后續(xù)步對應的存儲器位置位（S），和使所有前級步對應的存儲器位復位（R）的條件。共七十頁注意事項：不能將輸出繼電器的線圈與S、R指令并聯(lián)。因為前級步和轉換條件對應的串聯(lián)(chunlin)電路接通的時間只有一個掃描周期，轉換條件滿足后前級步馬上被復位，該串聯(lián)(chunlin)電路被斷開，而輸出位（Q）線圈（動作）至少應該在某一步活動的全部時間內接通。處理方法：集中處理，用代表步的存儲器位的常開觸點或

20、它們的并聯(lián)電路來驅動對應的輸出線圈。 7.4.2 使用置復位指令(zhlng)的順序控制梯形圖設計方法 共七十頁液體混合(hnh)控制系統(tǒng)輸出部分(b fen)的處理：共七十頁舉例(j l)：動力頭控制系統(tǒng)一、單序列(xli)的編程方法 7.4.2 使用置復位指令的順序控制梯形圖設計方法 共七十頁共七十頁二、選擇/并行序列(xli)的編程方法 共七十頁二、選擇(xunz)/并行序列的編程方法 如下情況(qngkung)的處理方法：共七十頁舉例(j l)：剪板機系統(tǒng)共七十頁共七十頁順序功能(gngnng)圖比較7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設計(shj)方法 利用位存儲器表示的順序功

21、能圖利用順序控制繼電器表示的順序功能圖共七十頁SCR指令(zhlng)S7-200中提供了一種順序控制繼電器（S）， 專門(zhunmn)用于編制順序控制程序。1）LSCR S-bit段開始指令順序控制指令中用順序控制繼電器位Sx.x作為該步的狀態(tài)標志位；順序控制繼電器通過置位和復位進行工作，不需要自保電路；當Sx.x被置位時，允許該段工作。7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法 共七十頁SCR指令(zhlng)1）LSCR S-bit段開始(kish)指令2）SCRE 段結束指令每個順序段必須用SCRE結束。3）SCRT S-bit 段轉移指令用SCRT指令來實現本段與下一個段之間的切換。當指令使能輸入有效（即轉換條件滿足）時： 一方面，對該指令后面的Sx.y置位，以便讓下一個段開始工作。另一方面，對本段的標志位Sx.x復位，以便停止本段工作。7.4.3 使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法 共七十頁LSCR S0.1LD SM0.0= Q0.1LD I0.1SCRT S0.3SCRE示例(shl)：共七十頁使用(shyng)SCR指令的順序控制程序的特點：1）使用SCR指令(zhlng)的順序控制程序被順序控制繼電器指令(zhlng) 劃分為若干個SCR段，而每段對應了功能圖的一步。2）在SCR段中，該步對應的輸出