PLC编程方法及常用子程序.ppt

第2章 西门子S7-200系列可编程控制器 编程方法及常用子程序,2.1 编程方法 2.2 常用子程序,2.1 编 程 方 法,2.1.1 接触器继电器法接触器继电器法就是依据所控制设备的接触器继电器控制线路原理图，用PLC对应的符号和PLC功能相当的器件，把原来的接触器继电器系统的控制电路直接“翻译”成梯形图程序的设计方法。接触器继电器法特别适用于初学者设计编程，也特别适用于对原有旧设备的技术革新和技术改造。,(1)读懂现有设备接触器继电器的控制线路原理图。现有设备接触器继电器控制线路原理图是设计PLC控制程序的基础。在读图中首先要划分好现有设备的主电路和控制电路部分，找出主电路和控制电路的关键元件及相互关联的元件和电路；然后对主电路进行识图分析，逐一分析各电动机控制主电路中的每一个元器件在电路中的作用、功能；最后对控制电路进行识图分析，逐一分析各电动机对应的控制电路中每一个元器件在电路中的作用、功能等，弄清楚各控制的逻辑关系。,(2)对照PLC的输入/输出(I/O)接线端，将现有接触器继电器控制电路图上的控制器件(如按钮、行程开关、光电开关、其它传感器等)进行编号并换成对应的输入点，将现有接触器继电器控制电路图上的被控制器件(如接触器线圈、电磁阀、指示灯、数码管等)进行编号并换成对应的输出点。(3)将现有设备接触器继电器控制电路图中的中间继电器、定时器用PLC的辅助继电器、定时器代替。(4)完成“翻译”后，将梯形图进行简化和修改。,例2.1 有4台电动机分别为M1M4，其控制要求如下：前级电动机不启动时，后级电动机也无法启动。如电动机M1不启动时，电动机M2也无法启动。以此类推，前级电动机停止时，后级电动机也停止。如电动机M2停止时，电动机M3、M4也停止。试用接触器继电器法设计该电路的PLC控制程序。解 本例的接触器继电器控制电路原理图如图2-1所示。,图2-1 电动机顺控接触器继电器控制电路原理图,在图2-1主电路中，接触器KM1控制电动机M1，接触器KM2控制电动机M2，接触器KM3控制电动机M3，接触器KM4控制电动机M4。在此接触器KM1KM4线圈作为PLC的输出元件，并定义Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4分别对应于接触器KM1、KM2、KM3、KM4。在图2-1控制电路中，按钮SB1-1至SB4-2八个按钮均为控制器件，作为PLC的输入元件，并定义I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7分别对应于SB1-1、SB1-2、SB2-1、SB2-2、SB3-1、SB3-2、SB4-1、SB4-2。在图2-1控制电路中，接触器KM1、KM2、KM3、KM4所对应的常开触点，作为梯形图中PLC所对应的Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4的常开触点。,表2-1 电动机顺控PLC控制输入/输出点分配表,图2-2 电动机顺控PLC接线图,图2-3 电动机顺控PLC梯形图,2.1.2 顺序控制法1.顺序控制概述顺序控制就是生产控制过程中，按照生产工艺所要求的动作规律，在各个输入控制信号的作用下，根据所需要的状态和时间顺序，使生产过程中的各个输出执行机构自动地按照预先规定的顺序有步骤地进行操作。顺序控制是由若干个步骤组成的，每一个步骤称为一个工步或工作状态，而顺序控制在任何时刻只能处于一种工作状态。在FX2系列PLC中，状态继电器元件S0.0S31.7作为顺序控制的元件。一般情况下通用状态继电器M也可以按顺序连续使用。,状态继电器S0.0S31.7如果不作为顺序控制，则可以作为普通的状态继电器使用，其功能与通用状态继电器M相同。顺序控制有以下特点：(1)每个工步或工作状态都应有一个控制元件进行控制，以便顺序控制过程能顺利进行。(2)每个工步或工作状态都具有带负载的能力。(3)每个工步或工作状态在向下一步转换的条件满足时，都能转移到下一个工步或工作状态，而旧的工步或工作状态自动复位消失。,2.状态流程图什么是状态流程图呢？状态流程图就是用状态来描述控制过程的流程图形。在顺序控制中，每一个工步就是一个状态。而一个完整的状态必须包括以下内容：(1)该状态的控制元件。(2)对应于该状态所驱动的元件。这些元件可以是输出继电器Q，也可以是辅助继电器M或是定时器T和计数器C等。(3)当前状态向下一状态转移的条件。这些转移条件可以是单独的常开触点，或是各类继电器常开常闭触点的组合。(4)向下一状态转移时应有明确的转移方向。,图2-4 某组合机床液压动力滑台的工作状态流程图,3.PLC顺序控制编程PLC顺序控制编程的主要依据是状态流程图，运用SCR步进指令进行编程。在SCR步进指令中，利用LSCR n指令将S位的值装载到SCR堆栈和逻辑堆栈顶；SCRT指令执行SCR程序段的转换，一方面使上步工序自动停止，另一方面自动进入下一步的工序；SCRE指令表示一个SCR程序段的结束。,顺序控制编程分为以下几个步骤：(1)列出PLC输入/输出点分配表。(2)根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。(3)根据状态流程图编出相应的梯形图。(4)写出对应的指令语句表。(5)调试程序。,例2.2 根据图2-4所示的状态流程图，编出相应的梯形图并写出相应的指令语句表。解 根据图2-4所示的状态流程图，编出相应的梯形图及指令语句表如图2-5所示。,图2-5 某组合机床液压动力滑台PLC控制梯形图及指令语句表,2.1.3 其它方法1.逻辑设计法逻辑设计法是以逻辑代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间各个检测元件(输入元件)状态的不同而变化，列出检测元件表和中间各记忆元件；再根据各输出的动作情况列出各输出元件的动作表或工作顺序表；然后根据以上输入元件、输出元件状态的表格，列出检测元件(输入元件)、中间各记忆元件和输出元件的逻辑表达式；最后转换成梯形图。这种方法的优点是逻辑严密。但当系统较为复杂时，难以用列表法表示各元件状态变化关系时，这种方法就显示不出它的优越性，且设计周期也较长。,2.经验法经验法就是设计者根据平时积累的经验进行设计。经验法要求设计者博学多知，在各学科具有广泛的见识。例如要求设计者在电气控制线路知识、电子技术知识、液压传动知识等方面有较高的造诣；同时，还要求设计者在平时的设计中不断积累经验，不断积累子程序。例如在下一节中将要叙述的PLC常用子程序等。,2.2 常用子程序,2.2.1 启、停控制程序启、停控制是各种控制电路的基础，不论何种电路都离不开启、停控制电路。启、停控制电路的控制要求为：对于某控制电路，当按下启动按钮时，系统连续工作；当按下停止按钮时，系统停止工作。启、停控制程序见图2-6所示。,图2-6 启、停控制程序,2.2.2 脉冲产生程序1.单脉冲产生程序单脉冲产生程序就是在有控制信号时，只产生一个脉冲的程序。实际上，利用PLS上升沿指令和PLF下降沿指令很容易产生一个单脉冲。单脉冲产生程序如图2-7所示。其中图2-7(a)为上升沿单脉冲产生程序；图2-7(b)为下降沿单脉冲产生程序。,图2-7 单脉冲产生程序,2.连续脉冲产生程序1)脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲的控制程序如图2-8所示。在图2-8中，当输入继电器I0.1闭合时，M0.0闭合并自锁，串接在输出继电器Q0.0线圈回路中的M0.0的常开触点闭合，Q0.0线圈通电。经过一个扫描周期后，Q0.0的常闭触点断开，Q0.0线圈断开，Q0.0的常闭触点复位。又经过一个扫描周期，Q0.0线圈又接通。如此反复进行，则可输出脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲。当按下停止按钮时，输入继电器I0.2闭合，系统停止工作。,图2-8 脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲的控制程序,2)连续脉冲周期可调程序通过图2-8所示的梯形图可以产生脉冲周期为两个扫描周期宽的连续脉冲。但这种脉冲在实际应用中没有多大的意义，主要是不知道一个程序的扫描周期到底有多宽，而且一个程序的扫描周期是随着程序的大小变化的。要测量一个程序的扫描周期，是比较困难的。图2-9所示为连续脉冲周期可调的控制程序。,在图2-9中，当输入继电器I0.1闭合时，M0.0闭合并自锁，串接在时间继电器T37线圈回路中的M0.0的常开触点闭合，T37线圈通电。经过t(1t3276.7)s后，时间继电器T37动作，T37的常闭触点断开，T37线圈断开，T37的常闭触点复位。经过一个扫描周期，T37线圈又接通。如此反复进行，则可输出脉冲周期为(t-扫描周期)的连续脉冲。由于扫描周期远小于t，故可忽略不计地认为脉冲周期为t。当按下停止按钮时，输入继电器I0.2闭合，系统停止工作。,图2-9 连续脉冲周期可调的控制程序,2.2.3 时间控制程序1.产生1 s脉冲控制程序当控制元件接通后，输出继电器可产生脉冲周期为1 s的连续脉冲。产生1 s脉冲的控制程序如图2-10所示。当输入继电器I0.1闭合时，时间继电器T37线圈通电，同时Q0.0线圈通电。经过0.5 s后T37动作，串接在时间继电器T38线圈回路中的T37的常开触点闭合，时间继电器T38线圈通电；而串接在输出继电器线圈回路中的T37的常闭触点断开，Q0.0线圈断电。又经过0.5 s后，时间继电器T38动作，串接在时间继电器T37线圈回路中的T37的常闭触点断开，T37线圈失电，继而T38线圈失电。时间继电器T37、T38均失电，然后又重复以上过程，产生1 s的连续脉冲。,图2-10 产生1 s脉冲的控制程序,图2-11 通电延时控制程序,2.通电延时控制程序当控制元件接通，经过约定的延时时间后，输出继电器(或其它元件)接通动作，从而达到某种控制的目的。通电延时控制程序如图2-11所示。当输入继电器I0.1闭合时，时间继电器T37线圈通电，经过8 s后，串接在Q0.0线圈回路中T37的常开触点闭合，Q0.0动作，达到了通电延时控制的目的。而时间继电器T37的延时时间可在13276.7 s间任意设置。,3.断电延时控制程序当控制元件接通后，输出继电器(或其它元件)接通。当控制元件断开后，输出继电器(或其它元件)经过约定的时间后断开。断电延时控制程序如图2-12所示。,图2-12 断电延时的控制程序,4.计数器时间控制程序利用PLC内部的特殊辅助继电器(如SM0.5等)产生时钟脉冲信号，然后再利用计数器进行计数，也可以起到时间控制的作用。图2-13所示为计数器时间控制程序。,图2-13 计数器时间控制程序,5.最大限时控制程序当系统启动后，若工作时间未达到设定的最大时间，系统可继续工作；当系统的工作时间达到设定的最大工作时间时，则自动停止。最大时限控制程序如图2-14所示。,图2-14 最大限时控制程序,6.最小限时控制程序当系统启动后，若工作时间未达到设定的最小时间，系统不可停止工作；当系统的工作时间达到或大于设定的最小工作时间时，才可停止工作。最小时限控制程序如图2-15所示。,图2-15 最小限时控制程序,7.长延时控制程序在西门子S7-200系列可编程控制器中，使用时间继电器所设定的时间范围为0.13276.7 s，也就是说，使用时间继电器设定的最大时间为3276.7 s。但在实际工作中，有时程序设计需要设定的时间远远大于3276.7 s，这时需要采用长延时控制程序。长延时控制程序如图2-16和图2-17所示。,图2-16 时间继电器串级长时间控制程序,图2-17 计数器串级长时间控制程序,2.2.4 单流程顺序控制程序在第1章中我们曾经提到过单流程顺序控制程序。所谓单流程顺序控制程序，就是控制的流程为单一的，也就是说是惟一的。例如：对于三相异步电动机Y-降压启动控制来说，如果采用顺序控制，那么就应该是一个单流程控制程序。具体为以下步骤：按下启动按钮SB1，电动机接成Y形接法降压启动；经过一定的时间后，电动机接成形接法运转。,按下停止按钮SB2，电动机停止运转。设接触器KM为电源接通接触器，KMY为电动机接成Y形接法降压启动接触器，KM为电动机接成接法全压运转接触器。其控制顺序为：停止状态按启动按钮SB1KM得电继而KMY得电(电动机Y形接法降压启动)时间继电器KT通电延时(并经过一定的时间后)KMY失电KM得电(电动机全压运转)按停止按钮SB2电动机停止运转。图2-18所示为电动机Y-降压启动控制状态流程图。图2-19所示为三相异步电动机Y-降压启动单流程顺序控制梯形图。,图2-18 电动机Y-降压启动控制状态流程图,图2-19 Y-降压启动单流程顺序控制梯形图,2.2.5 多流程顺序控制程序1.选择性分支与汇合顺序控制程序所谓选择性分支与汇合顺序控制，就是在多个流程顺序控制中，如果A条件符合，则控制程序按A流程进行；如果B条件符合，由控制程序按B流程进行任何时刻只能有一个条件符合。但不管按哪个流程进行，最后汇合在一起。选择性分支与汇合顺序控制状态流程示意图如图2-20所示。,图2-20 选择性分支与汇合顺序控制状态流程示意图,在图2-20中，任何时刻I0.0、I0.4、I0.7只能有一个转移条件符合，即初始状态后只能从三个分支中选择一个流程分支。当I0.0闭合时，程序从S0.0至S0.1这条分支执行；当I0.4闭合时，程序从S0.0至S0.4这条分支执行；当I0.7闭合时，程序从S0.0至S0.6这条分支执行。但不管按哪条分支执行，最后都会汇总到S1.1状态，而当I0.13闭合时，又回到S0.0状态。根据状态流程图很容易画出梯形图及写出指令语句表，如图2-21所示。需要说明的是，选择性分支与汇合顺序控制程序中的分支可以是两条，也可以是三条或更多，没有数量的限制，编程者可根据实际情况灵活应用。,图2-21 选择性分支与汇合顺序的控制梯形图及PLC控制指令语句表,图2-21 选择性分支与汇合顺序的控制梯形图及PLC控制指令语句表(续),2.并行分支与汇合顺序控制程序所谓并行分支与汇合顺序控制，是指在多个流程顺序控制中，多个流程同时进行。每个流程运行后，最后汇合在一起。并行分支与汇合顺序控制状态流程示意图如图2-22所示。,图2-22 并行分支与汇合顺序控制状态流程示意图,图2-23 并行分支与汇合顺序的梯形图及PLC控制指令语句表,图2-23 并行分支与汇合顺序的梯形图及PLC控制指令语句表,3.跳步顺序控制程序跳步顺序控制也称为跳转顺序控制。跳步顺序控制就是当条件满足时跳过某些步骤执行程序。跳步顺序控制状态流程示意图如图2-24所示。跳步顺序控制程序梯形图及指令语句表如图2-25所示。,图2-24 跳步顺序控制状态流程示意图,图2-25 跳步顺序控制程序梯形图及指令语句表,4.循环顺序控制程序循环顺序控制就是当条件满足时循环执行某段程序。循环顺序控制状态流程示意图如图2-26所示。循环顺序控制程序梯形图如图2-27所示。,图2-26 循环顺序控制状态流程示意图,图2-27 循环顺序控制程序梯形图,