1、第三章第三章 顺序控制程序的设计方法顺序控制程序的设计方法$1 顺序控制设计法与顺序功能图 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，各个执行机构自动地进行操作。顺序控制设计法最基本的设计思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段（步，Step)，用编程元件(例如M)来代表各步。在任何一步内输出量的状态不变（ON或OFF）而在各步中可执行不同的输出。使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制输出。使用顺序控制设计法时，应首先根据
2、工艺过程画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。一、顺序功能图的组成及绘制 例：某组合机床动力头的进给运动示意图如下图所示，例：某组合机床动力头的进给运动示意图如下图所示，按下启动按纽按下启动按纽X0X0动力头快进；当碰到动力头快进；当碰到X1X1（行程开关），（行程开关），动力头由快进变为工进（加工工件）；加工完毕，动动力头由快进变为工进（加工工件）；加工完毕，动力头碰到力头碰到X2X2，暂停，暂停3s3s后由工进变为快退；退回原点动后由工进变为快退；退回原点动力头碰到力头碰到X3X3停止，等待下一次启动。试画出该控制过停止，等待下一次启动。试画出该控制过程的顺序功能图。程的顺序功能图
3、。X3X1X2Y0工进工进Y2快退快退Y0，Y1快进快进 顺序控制功能图由顺序控制功能图由1.1.步步2.2.动作动作3.3.有向连线有向连线4.4.转换转换5.5.转换条件转换条件五个基本要素组成五个基本要素组成顺序功能图举例顺序功能图举例 （X0启动）二、顺序功能图的基本结构单序列单序列M1M2M3M0X0X1X2X3M8002Y0Y1Y1Y2 选择序列选择序列 当某一步后面当某一步后面不止一步，而是由两步不止一步，而是由两步（或两步以上的步）组成，（或两步以上的步）组成，这些后续步分别由与该步这些后续步分别由与该步对应的不同的转换条件来对应的不同的转换条件来选择。当这些后续步及其选择。当
4、这些后续步及其所属序列完成后，根据相所属序列完成后，根据相应的转换条件又汇合到一应的转换条件又汇合到一起，这种结构为选择序列起，这种结构为选择序列.分支分支汇合汇合并行序列并行序列 当某一步之后只有一个转换，而这一转换当某一步之后只有一个转换，而这一转换条件的满足会使该步后面的两步（或两步条件的满足会使该步后面的两步（或两步以上的步）同时变成活动步。当这些活动以上的步）同时变成活动步。当这些活动步及其所属序列全部完成，且转换条件满步及其所属序列全部完成，且转换条件满足后，汇合到一起，然后转换到后续步。足后，汇合到一起，然后转换到后续步。这样的结构称为并行序列。这样的结构称为并行序列。为了强调转
5、换的同步实现，水平连线用双为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。线表示。并行序列的开始称为分支。并行序列的开始称为分支。在分支处，转换的实现导致在分支处，转换的实现导致几个序列被同时激活，而且几个序列被同时激活，而且每个序列中的活动步的进展每个序列中的活动步的进展是独立的；在分支处，转换是独立的；在分支处，转换符号只能在表示同步的双水符号只能在表示同步的双水平线上方。平线上方。并行序列的结束称为汇合并行序列的结束称为汇合.转转换符号只允许在表示同步实换符号只允许在表示同步实现的双水平线的下方现的双水平线的下方.只有当只有当直接连在双线上的所有前级直接连在双线上的所有前级步都是活动步且相应
6、的转换步都是活动步且相应的转换条件满足条件满足,才能发生到下一步才能发生到下一步的转换的转换.同时同时,所有的前级步所有的前级步都变成不活动步。都变成不活动步。分支分支汇合汇合三、绘制顺序功能图的注意事项 1.1.两个步绝对不两个步绝对不能直接相连，必须能直接相连，必须用转换将它们隔开。用转换将它们隔开。123 2.2.顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能会没有什么输出起动的初始状态，这一步可能会没有什么输出处于处于ONON状态。状态。初始步是必不可少的，初始步是必不可少的，如果没有如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回
7、停该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。止状态。3.3.自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态停留在初始状态(单周期操作单周期操作)，在连续循环工，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步始运行的第一步 。4.4.在单序列中，只有当
8、某一步的前级步是活动在单序列中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。而初始步之步时，该步才有可能变成活动步。而初始步之前通常是没有前级步的，因此，必须用初始脉前通常是没有前级步的，因此，必须用初始脉冲冲M8002M8002的常开触点作为转换条件，将初始步的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则顺序功能图中永远不会出预置为活动步，否则顺序功能图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。现活动步，系统将无法工作。5.5.如果系统具有自动、手动两种工作方式，如果系统具有自动、手动两种工作方式，顺顺序功能图是用来描述自动工作过程的序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还，这时
9、还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步用一个适当的信号将初始步置为活动步 。四、设计顺序控制程序应注意的几个问题1、自动控制程序的初始状态 开始执行自动控制程序之前，应使系统处于初始状态。然后将代表初始步的编程元件置为有效，使初始步变为活动步，为启动自动运行作好准备。同时要使代表其余各步的编程元件无效，使程序在没有启动之前，只有1个活动步。2、双线圈问题 在自动和手动程序中，或自动程序的各步中，都需要控制PLC的输出Y，因此同一个输出Y的线圈可能会出现2次或多次被激励，造成双线圈输出。解决双线圈输出的办法是在各步
10、中执行输出时，不直接输出Y，而是用不同的辅助继电器（M）来代替输出Y。在所有的步全部编程完成后，在程序末尾再集中编制1段输出程序，将各步中要求同1个输出Y的各个M相“或”后驱动该Y输出。3 3、转换实现的条件、转换实现的条件 （1)1)该转换所有的前级步都是活动步。该转换所有的前级步都是活动步。（2)2)相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。4 4、转换实现应完成的操作、转换实现应完成的操作 (1)(1)使所有由有向连线与相应转换符号使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。相连的后续步都变为活动步。(2)(2)使所有由有向连线与相应转换符号使所有由有向连线与相应转换符
11、号相连的前级步都变为不活动步。相连的前级步都变为不活动步。$2 顺序控制梯形图中实现转换的方法：实现转换的方法有多种，如起停保电路、置位复位电路、使用STL步进指令等一一.使用起停保电路实现转换使用起停保电路实现转换单序列顺序功能图的梯形图实现单序列顺序功能图的梯形图实现 MiMi-1Mi+1XiXi+1MiMiMi-1XiMi+1M0M5 X4M0M8002M1M0 X0M1M2M1M1 T0M2M3M2M2 X1M3M4M3M3 X2M4M5M4M4 X3M5M0M5T0Y1Y3Y4Y2K 20Y0续续M1M2M3M5M4M0M1M2M3M4X0X1X2Y0T0M5X4T0Y0Y1Y0Y3
12、Y0Y4Y0Y2M8002X3二、使用置位复位电路实现转换二、使用置位复位电路实现转换MiMi-1XiXi+1SETMiXiRSTMi-1Mi-1X3X0X1X2Y0Y11234M1M2M3M4M0Y0Y1Y0Y1X0M8002X10X3X1X2编程举例编程举例启动M1M2M3M4M0Y0Y1Y0Y1X0M8002X10X3X1X2SETM0X0RSTM4M4M8002SETM1X10RSTM0M0SETM2X3RSTM1M1SETM3X1RSTM2M2SETM4X2RSTM3M3M1M2Y0Y1M3M4续续续续三、使用STL指令的编程方法 2条步进指令：条步进指令：STL、RET步进触点指令
13、步进触点指令STL：用于表示一个步进 梯级的开始；步进流程结束指令步进流程结束指令RET：用于表示一个步 进流程的结束。1 1、STLSTL指令简介指令简介（1 1）STLSTL指令与梯形图及指令表的关系：指令与梯形图及指令表的关系：S21Y0驱动处理驱动处理LDSTL OUT LD SETS21Y0X1S22STLX1转换条件转换条件S22转移目标转移目标Y0S21SETSETS22S22X1 FXFX2N2N系列可编程序控制器的状态系列可编程序控制器的状态S0S0S9S9用于初用于初始步，始步，S10S10S19S19用于返回原点，用于返回原点，S20S20S499S499是通是通用状态，
14、用状态，S500S500S899S899有断电保持功能，有断电保持功能，S900S900S999S999用于报警。用于报警。（2 2）编制顺序控制程序时，状态元件）编制顺序控制程序时，状态元件S S应与步应与步进梯形指令（进梯形指令（STLSTL）一起使用。）一起使用。每个状态具有三个功能每个状态具有三个功能,即对负载的驱动即对负载的驱动处理处理,指定转换条件和指定转移目标指定转换条件和指定转移目标.（3 3）STLSTL指令的特点指令的特点 STLSTL触点是与左侧母线相连的常开触点，当某一步为触点是与左侧母线相连的常开触点，当某一步为活动步时，对应的活动步时，对应的STLSTL触点接通，该
15、步的负载被驱动。触点接通，该步的负载被驱动。当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态被对应的状态被SETSET指令置位，后续步变为活动步，同指令置位，后续步变为活动步，同时与原活动步对应的状态被系统程序复位，原活动步时与原活动步对应的状态被系统程序复位，原活动步对应的对应的STLSTL触点断开。触点断开。STLSTL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y Y、M M、S S、T T等元件的线圈，等元件的线圈，与与STLSTL触点相连的触点应使用触点相连的触点应使用LDLD或或LDILDI指令，直到出指
16、令，直到出现下一条现下一条STLSTL指令或出现指令或出现RETRET指令，指令，LDLD点才返回左侧点才返回左侧母线。在最后一个母线。在最后一个STLSTL电路结束时一定要使用电路结束时一定要使用RETRET指指令，否则将出现令，否则将出现“程序错误程序错误”信息，可编程序控制信息，可编程序控制器不能运行。器不能运行。当当STLSTL触点断开时触点断开时,CPU,CPU不执行它驱动的电路块不执行它驱动的电路块,即即CPUCPU只执行活动步对应的程序。由于只执行活动步对应的程序。由于CPUCPU只执行活动步对只执行活动步对应的电路块应的电路块,使用使用STLSTL指令时允许双线圈输出。指令时允
17、许双线圈输出。同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如果同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不能复位。实际中建议器的线圈不能断开，当前值不能复位。实际中建议尽量不这样使用。尽量不这样使用。STLSTL触点驱动的电路块中不能使用触点驱动的电路块中不能使用MCMC和和MCRMCR指令，虽指令，虽然不禁止在然不禁止在STLSTL触点驱动的电路块中使用触点驱动的电路块中使用CJCJ指令，但指令，但因其操作复杂，建议不要使用。在中断程序与子程因其操作复杂，建议不要使用。在中断程序与子
18、程序内，不能使用序内，不能使用STLSTL指令。在转换条件中，不应使用指令。在转换条件中，不应使用ANBANB、ORBORB、MPSMPS、MRDMRD、MPPMPP等指令。等指令。向连续的后续状态转移使用向连续的后续状态转移使用SETSET指令对状态元件进行指令对状态元件进行置位；向分离的状态转移使用置位；向分离的状态转移使用OUTOUT指令。指令。2 2、使用步进指令编程方法举例、使用步进指令编程方法举例 系统的初始步应使用初始状态系统的初始步应使用初始状态S0S0S9S9，初始状，初始状态应放在顺序功能图（此时称为状态转移图）态应放在顺序功能图（此时称为状态转移图）的最前面，可用初始脉冲
19、的最前面，可用初始脉冲M8002M8002来将初始状态来将初始状态置为置为ONON，为后续步状态的转换作好准备。，为后续步状态的转换作好准备。举例说明如下：举例说明如下：S0S21S22S23S24X0X1X2Y0T0S25X4T0Y0Y1Y0Y3Y0Y4Y0Y2M8002X3M0M1M2M3M4X0X1X2Y0T0M5X4T0Y0Y1Y0Y3Y0Y4Y0Y2M8002X3顺序功能图以状态转移图表示：顺序功能图以状态转移图表示：S0S21S22S23S24X0X1X2Y0T0S25X4T0Y0Y1Y0Y3Y0Y4Y0Y2M8002X3SETS0SETS21Y0T0K20X0SETS22T0M8002S0S21Y0Y1SETS23X1S22Y0Y3SETS24X2S23续续状态转移图与步进梯形图可一一对应状态转移图与步进梯形图可一一对应：S0S21S22S23S24X0X1X2Y0T0S25X4T0Y0Y1Y0Y3Y0Y4Y0Y2M8002X3Y0Y4SETS25X3S24Y0Y2S25续续RETX4SETS0
