1、一、一、顺序控制设计法顺序控制设计法 1.概述概述 用经验设计法设计用经验设计法设计PLC梯形图，对于一般电路的设计，编程容梯形图，对于一般电路的设计，编程容易，但用于复杂系统的设计，编程很困难，修改也不顺利，往易，但用于复杂系统的设计，编程很困难，修改也不顺利，往往往“牵一发而动全身牵一发而动全身”，花了很长时间还得不到一个满意的效，花了很长时间还得不到一个满意的效果。顺序控制设计法即可轻松解决这一难题。果。顺序控制设计法即可轻松解决这一难题。 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，
2、在生产过程输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。 顺序控制设计法是将系统工作的一个周期分为若干个顺序连顺序控制设计法是将系统工作的一个周期分为若干个顺序连接的阶段，这些阶段称之为步。如液压工作台的运动有四步：接的阶段，这些阶段称之为步。如液压工作台的运动有四步：原位、快进、工进、快退。将此四步画出流程图如图原位、快进、工进、快退。将此四步画出流程图如图1所示。所示。2.2.流程图（也称为顺序逻辑图）液压工作台流程图的绘制：用位存储器M代表步，用开关触点作转换条件。原 位快 进工 进快 退图1 工作台流程
3、图 2.1 2.1 流程图的组成要素主要由步、转换、转换条件、有向连接和动作等要素组成。步：在流程图中用矩形框表示，框内的数字是该步的编号，通常用PLC的位存储器来代表各步；初始步：初始步： 与系统的初始状态相对与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框表示。活动步：系统正处于某一步应的步称为初始步，初始步用双线方框表示。活动步：系统正处于某一步所在的阶段时该步处于活动状态所在的阶段时该步处于活动状态。有向连接、转换、转换条件：步与步用有向连线连接，并用转换(短线）将各步分开。转换条件用逻辑表示，即“1”表示转换条件成立，“0”表示转换条件不成立。实现转换必须具备两个条件：前级是活
4、动步，对应的转换条件应成立。有向连线：从上到下或从左至右的连接线。转换：用有向连线上的短划线来有向连线：从上到下或从左至右的连接线。转换：用有向连线上的短划线来表示，以此将相邻两步隔开。转换条件：用于控制流程图程序，可以用文表示，以此将相邻两步隔开。转换条件：用于控制流程图程序，可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。2.2 2.2 流程图基本结构单序列：其结构如图1所示，这种结构简单，由一系列按顺序排列相继激活的步组成，每一步只有一个转换，每一个转换之后只有一步。选择序列：这种形式有开始与结束之分，开始为分
5、支，结束为合并，如图2所示。图中4步为活动步，当条件a成立，则4步向5步转移；当条件b成立，则4步向7步转移。如6步为活动步，条件d成立，则6步向11步转移；如8步为活动步，条件e成立，则8步向11步转换。4579861110图2a 选择分支图2b 选择合并cbadef2.2 2.2 流程图的基本结构并列序列： 开始为分支，结束为合并，如图3所示。当3步为活动步，且转换条件a成立（a=1)，则4、6步同时变为活动步，而3步变为不活动步；为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。4、6步被激活后，每个序列的活动步是独立的。双线上的5、7步都为活动步时，且转换条件d成立，即10步为活动步，5、7
6、步为不活动步。3465710abcd图 32.2 2.2 流程图的基本结构子步序列在顺序功能图中，某一步可以包含一系列子步和转换，如图4所示，图中2步包含有2.1、2.2、2.3、2.4步，设计功能图时可先画出总体顺序功能图，然后画出详细的子步结构图，这样可避免设计错误。22.12.22.32.4aabcef图 42.2 2.2 流程图的基本结构跳步、重复、循环序列：图a中当3步为活动步，如转换条件f成立，则跳过4、5两步，直接进入6步。b图中当6步为活动步，如d不成立，f成立，则重返回到5步，直至d成立，重复结束，进入7步。C图中在序列结束后，3步为活动步，如条件f成立，则直接回到0步，形成
7、系统循环。345604516273a跳步b重复c循环abcdefabcdefabcdf二、顺序控制法的程序编制 1.单序列的编程方法单序列的编程方法例1：一台锅炉要求先开引风机，经延时5秒后再启动鼓风机；停机时先停鼓风机，5秒后再停引风机。按工作要求作出时序图并设计出如图6所示的流程图。图 6初始脉冲激活M0.0用SB1启动按钮激活M0.1，Q0.0输出，启动引风机用T37延时5秒激活M0.2，启动鼓风机用SB2停止按钮激活M0.3停止鼓风机用T38延时5秒停引风机1.1锅炉鼓风机程序编制 用起保停电路方式编程：用起保停电路方式编程：SM0.1初始脉冲起动初始脉冲起动M0.0并自锁。并自锁。当
8、按下按钮当按下按钮SB1，I0.0闭合，闭合，M0.1得电使得电使Q0.0输出，启动引风机。输出，启动引风机。启动引风机的同时定时器启动引风机的同时定时器T37计时计时5秒，秒，T37点闭合，点闭合，M0.2得电使得电使Q0.1输出，即延时输出，即延时5秒启动鼓风机。秒启动鼓风机。 停机时，按下停机时，按下SB2，I0.1闭合，闭合，M0.3得电，其常闭点打开，使得电，其常闭点打开，使Q0.1和和M0.2均失电，鼓风机停止均失电，鼓风机停止运行。定时器运行。定时器T38计时计时5秒，其常秒，其常闭点打开，闭点打开，Q0.0断电，停止引风断电，停止引风机。机。T38例例2：机床动力头运行控制：机
9、床动力头运行控制 某机床动力头在初始状态时停止某机床动力头在初始状态时停止在最左边，限位开关在最左边，限位开关I0.3闭合，闭合，为为1状态，按下启动按钮状态，按下启动按钮I0.0，动力头快进，运行至中段，行动力头快进，运行至中段，行程开关程开关I0.1闭合，转为工进，闭合，转为工进，进行加工到位时，进行加工到位时，I0.2闭合，闭合，动力头快退，返回原位。动力头快退，返回原位。按工作要求画出示意图并设计如按工作要求画出示意图并设计如图图 7 所 示 的 流 程 图 ， 用所 示 的 流 程 图 ， 用M0.0M0.3作步，每步驱动对作步，每步驱动对应的应的Q0.0Q0.2；用开关触点作；用开
10、关触点作转换条件。转换条件。 图 71.21.2用S/RS/R指令编制动力头控制程序初始脉冲SM0.1给M0.0置位，按下启动按钮I0.0闭合，M0.1置位，M0.0复位，Q0.0输出，动力头快进；运行至中段，I0.1闭合，M0.2置位，M0.1复位，Q0.1输出，动力头转为工进，动力头加工到位，I0.2闭合，M0.3置位M0.2复位，Q0.2输出，动力头快退；至原位时，I0.3闭合，M0.0置位，M0.3复位，进行下一个循环。2.2. 选择序列的编程方法例例1：液体搅拌器的编程：液体搅拌器的编程液体搅拌器工作原理打开A阀，向容器注入液体A,至中位停止A阀，开B阀注入液体B，至高位停止B阀，开
11、动搅拌器电机M，运行6分钟，停止搅拌，开混阀C卸放混液体，至低位延时5秒钟，开始下一个循环。按工作要求画出流程图。用M0.0M0.5作步，用开关触点作转换条件。液体搅拌器梯形图程序 用SM0.1初始脉冲给M0.0置位M0.4置位，Q0.3输出开混阀，待液体卸放至低位T38开始计时5秒后，进行第二次循环计时到6分，T37点闭合M0.4置位，停止搅拌器液体B注入至高位，I0.1闭合，M0.3置位关B阀，Q0.2输出开搅拌，T37计时6分钟液体至中位，I0.0闭合，M0.2置位其常闭点打开，Q0.0失电，关A阀；同时Q0.1输出，开B阀按启动按钮I0.3闭合，M0.1置位、Q0.0输出，开A阀，注入
12、A液体；2.选择序列的编程方法选择序列的编程方法例例2：按下面的流程图按下面的流程图用起保停电路方式编制梯形图程序用起保停电路方式编制梯形图程序 3.并行序列分支的编程并行序列分支的编程 例例1：钻床：钻床大小钻头同时钻孔大小钻头同时钻孔钻床工作原理钻床工作原理 一一钻床用两个钻头同时钻两个孔，按下启动钻床用两个钻头同时钻两个孔，按下启动按钮按钮I0.0，工件被夹紧后两个钻头同时开始，工件被夹紧后两个钻头同时开始工作，钻到限位开关工作，钻到限位开关I0.2和和I0.4所设定的深所设定的深度时分别上行。回到限位开关度时分别上行。回到限位开关I0.3和和I0.5设设定的位置，停止上行。到位后，工件
13、被松定的位置，停止上行。到位后，工件被松开，加工结束，系统返回初始状态。开，加工结束，系统返回初始状态。 画出流程图，再设计梯形图程序。用画出流程图，再设计梯形图程序。用M0.0M0.7作为步，用开关触点作转换条作为步，用开关触点作转换条件。同步转换用双线。件。同步转换用双线。 双钻头工作程序用起保停电路方式编程用SM0.1置位M0.0并自锁按启动按钮I0.0置位M0.1和Q0.0，夹紧工件压力I0.1闭合给M0.2、Q0.1置位大钻头向下钻孔， 钻到位时I0.2闭合，M0.3、Q0.2置位钻头向上运行上升到位I0.3闭合，M0.4置位，Q0.2复位，钻头停止压力I0.1闭合，M0.5、Q0.
14、3置位小钻头向下钻孔钻到位时，I0.4闭合，给M0.6、Q0.4置位，钻头上升上升到位，I0.5闭合，M0.7置位，Q0.4复位，钻头停止3.并行序列的编程方法并行序列的编程方法 例2：剪板机控制程序编制工作原理：按下启动按钮I1.0剪板机启动，板料右行到位I0.3闭合，压钳下行，当压力开关I0.4动作，剪刀下行到位，I0.2动作表示已剪完；此时压钳上升到位I0.0动作，剪刀上升到位I0.1动作，如剪完10块，则进行下一次循环。设计流程图，用M0.0M0.7作步，用开关触点作转换条件，同步转换用双线。剪板机控制程序34三、使用三、使用SCRSCR指令的顺序控制梯形图设计方法指令的顺序控制梯形图
15、设计方法1.顺序控制继电器指令顺序控制继电器指令顺序控制继电器顺序控制继电器S专门用于编制顺序控制程序。专门用于编制顺序控制程序。SCR指令又分为指令又分为若干个若干个SCR段，一个段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。段对应于顺序功能图中的一步。 指令指令SCR：表示一个：表示一个SCR段即顺序功能图中的步的开始段即顺序功能图中的步的开始。 指令指令SCRE：表示：表示SCR段的结束。段的结束。 指令指令SCRT:表示表示SCR段之间的转换，即步的活动状态的转换。段之间的转换，即步的活动状态的转换。使用使用SCR时有如下的限制：不能在不同的程序中使用相同的时有如下的限制：不能在不同的程序
16、中使用相同的s位；位；不能在不能在SCR段中使用段中使用JMP及及LBL指令，即不允许用跳转的方法跳人指令，即不允许用跳转的方法跳人或跳出或跳出SCR段；不能在段；不能在SCR段中使用段中使用FOR、NEXT和和END指令。指令。2.2.用SCR指令编制程序例1：小车左右运行小车在初始位置时停在左边，限位开关I0.2为1状态，按下启动按钮I0.0小车右行，碰到限位开关I0.1时停在该处，3秒后开始左行，碰到I0.2后停止运行。例2:选择序列与并行序列的顺序功能图和梯形图3.3.并行序列合并的编程方法例3：轮胎内胎硫化机PLC控制顺序功能图硫化机的一个工作周期由初始、合模、反料、硫化、放气和开模
17、6步组成。在反料和硫化阶段，Q0.2为1状态，蒸汽进入模具。在放气阶段，Q0.2为0状态，Q0.3使放气灯亮。反料阶段可打开模具，硫化阶段则不可。急停I0.0可开模。 硫化机用SCR指令设计的控制梯形图4.4.具有多种工作方式的系统顺序控制的梯形图设计具有多种工作方式的系统顺序控制的梯形图设计 例4：机械手编程控制：机械手编程控制工作方式工作方式设计有手动和自动设计有手动和自动(包括连续、单周期、单步、自动返回初始包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等状态等)工作方式。手动工作程序比较简单，一般用经验法工作方式。手动工作程序比较简单，一般用经验法设计即可；自动工作程序较为复杂，可根据系统的
18、顺序功能设计即可；自动工作程序较为复杂，可根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。图用顺序控制法设计。程序的总体结构程序的总体结构图中公用程序是无条件执行的。方式选择开关在不同的位置时，图中公用程序是无条件执行的。方式选择开关在不同的位置时，执行相应的子程序。执行相应的子程序。 机械手工作示意图和操作面板配置图PLCPLC接线图图中输入端I0.1I2.7各自接入对应的开关和按钮等；输出端Q0.0Q0.4接入对应的电磁阀。接线时应对号入座，不可乱接。使用起保停电路的编程方法1）公用程序）公用程序：用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及处理不同的工作方式之间
19、相互切换处理不同的工作方式之间相互切换。2）手动程序：用于手动工作方式）手动程序：用于手动工作方式3）自动程序：用于自动工作方式）自动程序：用于自动工作方式 梯形图：梯形图：单周期、连续、和单步这单周期、连续、和单步这3种工作方式主要是用种工作方式主要是用“连连续续”标志标志M0.7和和“转换允许转换允许”标志标志M0.6来区分来区分4）单步与非单步的区分）单步与非单步的区分M0.6的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的起动电路的常开触点接在每一个控制代表步的存储器位的起动电路中，它们断开时禁止步的活动状态的转换。中，它们断开时禁止步的活动状态的转换。5）单周期与连续的区分）单周期与连续的
20、区分连续：连续：I2.4为为1状态。按状态。按I2.6，M0.7为为1状态，系统返回步状态，系统返回步M2.0,反复连续地工作下去。按反复连续地工作下去。按I2.7，在完成当前工作周期的全部操，在完成当前工作周期的全部操作后，返回初始步。作后，返回初始步。单周期：单周期： M0.7为一直处于为一直处于0状态，系统返回并停留在初始步。状态，系统返回并停留在初始步。公共程序和手动程序公共程序公共程序手动程序手动程序 机械手自动控制顺序功能图和梯形图机械手控制输出部分梯形图专用于PLC机的驱动电路，即Q0.0外接下降电磁阀；Q0.1外接夹紧电磁阀；Q0.2外接上升电磁阀；Q0.3外接右行电磁阀；Q0
21、.4外接左行电磁阀。自动回原点的顺序功能图和梯形图四、结论与论证综上所述，顺序控制设计法的编程方法是：1.按照被控设备的控制要求设计流程图，且流程图应与机械运动的步骤相吻合；2.按流程图编制梯形图程序，这样，程序的编制简洁明了，不会编错，一气呵成。3.为了验证程序正确与否可在实验台进行操作实验，其步骤：在电脑上安装S7-200编程软件；连接好计算机与PLC的通信电缆，并连接好PLC机的控制线；在计算机上编制PLC梯形图程序，并下载到PLC机中；通电实验，操作PLC接口的开关，观察PLC机内的输入和输出指示灯是否按程序点亮。无条件者可在计算机上安装PLC仿真软件，利用软件功能查看PLC的运行情况。
