任务十二顺控系统设计.ppt
,学习目标,顺控系统设计,知识准备,项目概述,任务一 洗车控制系统设计,任务二 饮料灌装生产线控制系统设计,任务三 钻铣加工生产线控制系统设计,总结分析,训练任务,12,1,2,3,4,5,6,7,8,任务十二 顺控系统设计,知道什么是顺控系统，什么是顺序功能图，顺序功能图有哪几种结构形式，各有什么特点；能够正确分析顺控任务，并根据控制要求正确设计顺序功能图；能够熟练用LAD语言编写顺序功能图；能够在S7 GRAPH环境下正确完成顺序功能图的设计及调试；能独立完成一般顺控系统的硬件配置及安装、硬件组态及顺控程序编写、数据下载及系统调试。,12.1 学习目标,顺序控制,知识准备,顺序功能图的结构,顺序功能图的梯形图编程方法,S7 GRAPH语言,12.2,1,2,3,4,12.2 知识准备,1.顺序控制,所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的流程，在各种输入信号的作用下，使生产过程的各执行机构能够自动而有序地工作。示例：具有预备、钻、铣和终检4工位的加工生产线控制,12.2.1 顺控系统,12.2.1 顺控系统,顺序控制工作过程：在初始状态S1下，按启动按钮，则生产线开始工作，并进入预备状态（步S2）；如果在预备工位放置一个工件（B1动作），则传送带运行将工件向下一站传送（步S3）；如果工件被传送到钻加工站（B2动作），则对工件进行5s钻加工（步S4）；如果钻加工时间到（T1定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S5）；,12.2.1 顺控系统,如果工件被传送到铣加工站（B3动作），则对工件进行4s铣加工（步S6）；如果铣加工时间到（T2定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S7）；如果工件被传送到终检站（B4动作），则对工件进行2s终检（步S8）；如果终检完毕（T3定时到），则一个工件的加工流程结束（步S9）;如果在预备工位上再放置一个工件，将开始下一个工件的检测流程，并如此循环。,12.2.1 顺控系统,2.顺序控制系统的结构,12.2.1 顺控系统,（1）方式选择“自动”方式：系统将按照顺控器中确定的控制顺序，自动执行各控制环节的功能，一旦系统启动后就不再需操作人员的干预，但可以响应停止和急停操作。“单步”方式：系统则依据控制按钮，在操作人员的控制下，一步一步地完成整个系统的功能，但并不是每一步都需要操作人员确认。“键控”方式：各执行机构（输出端）动作需要由手动控制实现，不需要PLC程序。,12.2.1 顺控系统,（2）顺控器 顺控器是顺序控制系统的核心，是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7 GRAPH语言或LAD语言编写一的段PLC控制程序，使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。（3）命令输出 命令输出部分主要实现控制系统各控制步的具体功能，如：钻、铣、终检等。,12.2.1 顺控系统,（4）故障信号和运行信号 主要处理控制系统运行过程中的故障及运行状态。如：当前系统工作于哪种方式、已经执行到哪一步，工作是否正常等。,12.2.1 顺控系统,1.顺序功能图,顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，其编程规律性强，很容易被初学者接受，对于有经验的电气工程师，也会大大提高工作效率。顺序功能图由一系列的步（S）、每一步的转移条件及步的动作命令3部分组成。示例：,12.2.2 顺序功能图的结构,12.2.2 顺序功能图的结构,（1）步 步（Step）表示与生产流程对应的工艺过程，用S1、S2、S3表示，可以不按顺序使用。其中S1一般用来表示初始步，用双线框绘制，代表系统处于等待命令的相对静止状态。每一个顺序功能图至少应有一个初始步，系统在开始运行之前，首先应进入规定的初始步（初始状态）。,12.2.2 顺序功能图的结构,（2）转移条件 转移条件是由当前步（如S2）到下一步（如S3）转移的条件（如B1）。当转移条件满足时，自动从当前步跳到下一步（关闭当前步，激活下一步）。转移条件在当前步下面，用短水平线引出并放置在线的右边。如：S2的转移条件为B1，在S2被激活的情况下，若B1=“1”，则关闭S2，激活S3。步的转移不一定按顺序进行，根据工艺要求，在条件满足时也可以从当前步跳到当前步前面的某一步。,12.2.2 顺序功能图的结构,（3）动作命令 动作命令放在步序框的右边，表示与当前步有关的操作，一般用输出类指令（如：输出、置位、复位等）。步相当于这些指令的子母线，这些动作命令平时不被执行，只有当对应的步被激活时才被执行。,12.2.2 顺序功能图的结构,2.顺序功能图的结构类型,单流程结构,选择性分支流程结构,并进分支流程结构,12.2.2 顺序功能图的结构,（1）单流程 从头到尾只有一条路可走（一个分支）的流程称为单流程。单流程一般做成循环单流程。,12.2.2 顺序功能图的结构,（2）选择分支流程 流程中存在多条路径，而只能选择其中一条路径来走，这种分支方式称为选择分支。具有“自动”和“手动”2种操作模式的顺控器，一般设计成选择分支流程。,12.2.2 顺序功能图的结构,（3）并进分支流程 流程中若有多条路径且必须同时执行，这种分支方式称为并进分支。在各个分支都执行完后，才会继续往下执行，这种有等待功能的汇合方式，称为并进汇合。需要同时完成2种或2种以上工艺过程的顺序控制任务，必须采用并进分支流程。,12.2.2 顺序功能图的结构,1.简单流程图的梯形图编程,顺序功能图的每一步用梯形图编程时都需要用2个程序段来表示，第1个程序段实现从当前步到下一步的转换，第2个程序段实现转换以后的步的功能。一般用一系列的位存储器（如M0.0、M0.1）分别表示顺序功能图的各步（S1、S2），要实现步的转换，就要用当前步及其转换条件的逻辑输出去置位下一步，同时复位当前步。示例：,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,单流程示例：,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,单流程示例：,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,步的输出逻辑部分可根据设备工艺要求采用一般的赋值指令（如：输出1、输出3）或保持性的置位指令（如：输出2）及复位指令（如：输出4）。,单流程示例：,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,2.选择分支流程的梯形图编程,选择分支流程用梯形图编程时，用分支前的最后一步（Sn-1）及其转换条件（条件n-1）的逻辑输出置位2个分支中其中一个分支的第一步（Sn或Sn+2），并对分支前的最后一步（Sn-1）复位；其中一个选择分支的最后一步（Sn+1或Sn+3）及其转换条件（条件n+1或条件n+3）的逻辑输出置位汇合后的第一步（Sn+4），并对相应分支的最后一步（Sn+1或Sn+3）复位。示例：,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,选择分支流程示例：,选择分支1,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,选择分支2,12.2.3 顺序功能图的梯形图编程方法,选择分支流程示例：,12.2.4 S7 GRAPH语言,1.认识S7 GRAPH语言环境,视窗工具栏,12.2.4 S7 GRAPH语言,Sequencer浮动工具栏,12.2.4 S7 GRAPH语言,转换条件编辑工具栏,12.2.4 S7 GRAPH语言,12.2.4 S7 GRAPH语言,浏览窗口,12.2.4 S7 GRAPH语言,2.步与步的动作命令,12.2.4 S7 GRAPH语言,常用标准动作,12.2.4 S7 GRAPH语言,标准动作中的互锁命令,12.2.4 S7 GRAPH语言,动作事件,事件的触发,用ON命令或OFF命令可以使命令所在步之外的其他步变为活动步或非活动步。指定的事件发生时，可以将指定的步变为活动步或非活动步。如果命令OFF的地址标识符为S_ALL，将除了命令“S1（V1，L1）OFF”所在的步之外其他的步变为非活动步。,12.2.4 S7 GRAPH语言,ON命令与OFF命令,步的动作,12.2.4 S7 GRAPH语言,动作中的计数器,动作中的计数器的执行与指定的事件有关。互锁功能可以用于计数器，对于有互锁功能的计数器，只有在互锁条件满足和指定的事件出现时，动作中的计数器才会计数。计数值为0时计数器位为“0”，计数值非0时计数器位为“1”。事件发生时，计数器指令CS将初值装入计数器。CS指令下面一行是要装入的计数器的初值，它可以由IW、QW、MW、LW、DBW、BIW来提供，或用常数C#0C#999的形式给出。事件发生时，CU、CD、CR指令使计数值分别加1、减1或将计数值复位为0。计数器命令与互锁组合时，命令后面要加上“C”。,12.2.4 S7 GRAPH语言,动作中的定时器,TL命令为扩展的脉冲定时器命令，该命令的下面一行是定时器的定时时间“time”，定时器位没有闭锁功能。TD命令用来实现定时器位有闭锁功能的延迟。TR是复位定时器命令，一旦事件发生定时器立即停止定时，定时器位与定时值被复位为“0”。,步的动作,在S7 GRAPH编辑器中执行菜单命令：【Option】【Block Setting】打开S7 GRAPH功能块参数设置对话框。,12.2.4 S7 GRAPH语言,3.S7 GRAPH功能块的参数集,12.2.4 S7 GRAPH语言,3.S7 GRAPH功能块的参数集,顺序控制是区别于组合逻辑控制的另外一种控制方式，比较适合流水作业式的工业控制系统。在STEP 7环境下，可以用梯形图语言或S7 GRAPH语言设计顺序控制系统。,12.3 项目概述,12.4 任务一 洗车控制系统设计,控制要求,洗车控制系统设计,任务分析,任务实施,方案调试,12.4,1,2,3,4,12.4.1 控制要求,洗车过程有3道工艺：泡沫清洗、清水冲洗、风干。若选择开关置于“手动”方式，按启动按钮，则执行泡沫清洗按冲洗按钮，则执行清水冲洗按风干按钮，则执行风干按结束按钮，则结束洗车作业；若选择方式开关置于“自动”方式，按启动按钮，则自动执行洗车流程（泡沫清洗20s清水冲洗30s风干15s结束回到待洗状态）。洗车过程结束需响铃提示，任何时候按下停止按钮S_Stop，则立即停止洗车作业。,12.4.2 任务分析,分析系统的工作过程，由于“手动”和“自动”工作方式只能选择其一，因此使用选择分支来实现。初始状态为S1，待洗状态用S2表示；洗车作业流程包括泡沫清洗、清水冲洗、风干3个工序，因此在“自动”和“手动”方式下可分别用3个状态来表示。自动方式使用S3S5，手动方式使用S6S8。洗车作业完成状态使用S9、S10。,12.4.2 任务分析,12.4.3 任务实施,1.PLC系统资源分配,12.4.3 任务实施,2.程序结构,12.4.3 任务实施,3.程序设计,编写程序时，将顺序功能图转换为梯形图，并放置在一个功能（FC）子程序中；在OB1中调用顺序功能图并编写停止控制程序，如图6-26所示，这样在系统运行期间，只要按停止按钮，立即设置初始状态S1并将其他状态（S2S10）复位；在启动组织块OB100中对系统进行初始化。,12.4.3 任务实施 符号表,12.4.3 任务实施 OB1参考程序清单,OB1:,12.4.3 任务实施 OB100参考程序清单,12.4.3 任务实施 FC1参考程序清单,12.4.4 方案调试,12.5 任务二 饮料灌装生产线控制系统设计,控制要求,饮料灌装生产线控制系统设计,任务分析,任务实施,方案调试,12.5,1,2,3,4,12.5.1 控制要求,按启动按钮传送带开始转动，若定位传感器B1动作，表示饮料瓶已到达一个工位，传送带应立即停止，此时如果在灌装工位上有饮料瓶，则由电磁阀YV对饮料瓶进行3s定时灌装；如果在在封盖工位上有饮料瓶，则执行封盖操作：首先B缸将瓶盖送出，B6动作时表示瓶盖已送到位，然后A缸开始执行封压，当B4动作时，表示瓶盖已压到位，1s后A缸缩回，当B5动作时表示A缸已缩回到位，然后B缸缩回，1s后传送带转动。任何时候按停止按钮，应立即停止正在执行的工作：传送带电机停止、电磁阀关闭、气缸归位。,12.5.2 任务分析,由于饮料的灌装与封盖是同时进行，而且动作时间并不相同，因此应使用并进分支流程设计顺序功能图。系统设计12个状态：S1初始状态、S2传送带动作；S3S5灌装过程控制；S6S12封盖过程控制。,12.5.2 任务分析,12.5.3 任务实施,1.PLC系统资源分配,12.5.3 任务实施,2.程序结构,12.5.3 任务实施 符号表,12.5.3 任务实施 OB1程序清单,12.5.3 任务实施 OB100程序清单,12.5.3 任务实施 FC1程序清单,12.5.4 方案调试,12.6 任务三 钻铣加工生产线控制系统设计,控制要求,钻铣加工生产线控制系统设计,任务分析,任务实施,方案调试,6.6,1,2,3,4,12.6.1 控制要求,在“自动”方式下，按启动按钮系统进入预备状态，此时如果B1动作，则表明在准备工位上有工件需要加工，传送带开始向前传动工件，当B2、B3及B4有一个或多个动作时，表明相应工位有工件，则传送带停止，同时分别进行钻加工、铣加工及终检操作，对应操作过程结束则等待下一个工件；如果某个工位无工件，则该工位不进行任何操作。,12.6.1 控制要求,在“手动”方式下，按启动按钮系统进入预备状态，此时如果B1动作，则表明在准备工位上有工件需要加工，传送带开始向钻加工方向传动工件；当B2动作时传送带停止，开始进行钻加工；按SB1结束钻加工，则传送带继续向铣加工方向传送；当B3动作时传送带再次停止，开始进行铣加工；按SB2结束铣加工，则传送带继续向终检方向传送；当B4动作时，开始终检；按SB3结束终检，等待下一个工件。,12.6.2 任务分析,系统有“自动”和“手动”两种控制方式，因此总体应采用选择分支流程。在“自动”方式下要求钻、铣、终检3个工位能同时对3个工件分别进行钻、铣、终检加工操作，因此“自动”方式下的分支流程应采用并进分支结构。,12.6.2 任务分析,12.6.3 任务实施 创建项目,12.6.3 任务实施 硬件组态,12.6.3 任务实施 编辑符号表,12.6.3 任务实施 程序结构,12.6.3 任务实施 Fb1程序结构,12.6.3 任务实施 Fb1程序清单,12.6.3 任务实施 OB1程序清单,12.6.4 方案调试,12.7 总结分析 1/2,顺序功能图是设计类似生产流水线的顺序控制系统最有效的设计语言，然而大多数厂家的PLC都不能直接编辑并下载顺序功能图，而需要使用专门的LAD指令（如步序指令）将顺序功能图翻译成梯形图，然后再下载到PLC以实现相应的控制功能。西门子的STEP7软件没有步序指令，但可以使用一般的LAD指令按前面所介绍的通用方法将顺序功能图转换为梯形图。当然，如果安装STEP7的专业版软件，则可以采用更直观的S7 GRAPH语言，直接在功能块（FB）中编辑顺序功能图，操作非常方便。,在用LAD语言将顺序功能图转换为梯形图的设计中，如果有同一个输出点（如Q4.0）在不同的步中多次用一般的输出指令（非保持性的输出指令）输出，一定要注意不能直接用输出指令驱动这些输出点，而必须用位存储器（如M0.0、M0.1）代替输出点并保证不同的步要用不同的位存储器，然后再用这些位存储器的逻辑或集中驱动输出点，否则将无法实现顺序功能图的控制功能。,12.7 总结分析 2/2,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（1/6）,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（2/6）,控制说明：系统由传送带、钻孔机、测孔机和加工转盘等组成。加工转盘由M1电机驱动，具有4个工位：工件接收工位、孔加工工位、孔测试工位和输出工位。传送带由M2电机驱动，可为加工转盘输送待加工工件。,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（3/6）,控制说明：在1号工位上设有转盘定位传感器B5和工件检测传感器B6，当转盘转到该工位位置时B5动作，利用该信号可使转盘停止；有工件时B6动作，利用该信号可控制2号和3号工位上的钻孔机和测孔机是否动作，也可以控制3号和4号工位的隔离挡板是否抽离。,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（4/6）,控制说明：在2号工位上设有钻孔机，并安装有下限位开关B1和上限位开关B2。当该工位有工件时执行钻孔操作，钻孔完成时B1动作；钻孔机上升到位后B2动作。,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（5/6）,控制说明：在3号工位上设有测孔机和由单作用气缸A控制的废料箱隔离挡板。测孔机上设有下限位开关B3和上限位开关B4，当该工位有工件时，首先进行测孔，若测孔机在设定时间内能测孔到底（B3动作），则为合格品，否则即为不合格品。不合格品在测孔完毕后，由A缸抽离隔离板，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则送到4号工位。,12.8 训练任务 孔加工控制系统设计（6/6）,控制说明：在4号工位设有由单作用气缸B控制的包装箱隔离挡板，当合格的工件到达该工位时，有气缸B抽离隔离挡板，将合格的工件落入包装箱。要求工件的补充、钻孔、测试及搬运可同时进行，试设计控制系统的顺序功能图，并转换为梯形图。,12.8 训练任务 机械手的控制设计（1/4）,12.8 训练任务 机械手的控制设计（2/4）,控制说明：机械手的控制示意图中，左边为传送带，由电机M驱动，在传送带的右端（E点）设有工件传感器B5。系统有3个单作用气缸，A缸可使机械手左右移动，并设置有左限位开关B1和右限位开关B2，通电时气缸向左伸出，断电时自动缩回；B缸可使机械手上下移动，并设置有下限位开关B3和上限位开关B4，通电时气缸向下伸出，断电时自动缩回；C缸为气动抓手，通电时抓手动作将工件抓紧，断电时抓手松开。,12.8 训练任务 机械手的控制设计（3/4）,机械手的原点位置：A缸缩回到最右端、B缸缩回到最上端、C缸松开状态。动作过程：当人工将工件放置在D点时B6动作B缸即得电伸出并带动机械手下降直到B3动作C缸得电将工件抓取，然后延时2sB缸断电复位并带动机械手上升直到B4动作A缸得电伸出并带动机械手将工件搬运到E点上方直到B1动作B缸得电伸出并带动机械手臂下降直到B3动作C缸断电放开工件，延时2sB缸断电缩回并带动机械手臂上升直到B4动作A缸断电缩回并带动机械手臂返回到原点待命。,12.8 训练任务 机械手的控制设计（4/4）,控制说明：当E点有工件（B6动作）且B缸已上升到最上方（B4动作）时，传送带电机M转动以运走工件，经3s后传送带电机自动停止。机械手应等待传送带电机停止后才能将工件放置在E点。,感谢您的参与 谢谢！,
