顺序控制梯形图的设计方法课件.ppt

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1、1顺序控制设计法 用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，要用大量的中间单元来完成记忆、连锁、和互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该考虑的问题。修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身”，对系统的其它部分产生意想不到的影响，因此梯形图的修改也很麻烦，往往花了很长时间还得不到一个满意的效果。用经验法设计出的梯形图往往很难阅读，给系统的维修和改进带来很大困难。 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在

2、各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，在生产过程中各个执行机构自动,4 顺序控制设计法与顺序功能图,地有秩序地进行操作。使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。 顺序控制设计法最基本的思想时将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为“步”，并用编程元件（例如位存储器M或顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。 使系统由当前步进入下一

3、步的信号称为转换条件，它可以是外部的输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通或断开；也可以是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器常开触点的导通等。转换条件还可以是若干个信号的与、或、非逻辑组合。 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PLC的各输出位。 2顺序功能图 是描叙控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。它是位于其它编程语言之上的图形语言。,顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。 步：如图所示是某组合机床动力 头的进给运动示意图和输入输出信号时

4、序图，设动力头在初始位置时停在左边，限位开关I0.3为1状态，Q4.0-Q4.2是控制动力头运动的电磁阀。按下启动按钮后，动力头向右快速进给，碰到限位开关I0.1后变为工作进给，碰到I0.2后快速退回，返回初始位置后停止运动。根据Q4.0-Q4.2的0/1状态的变化，一个工作周期可分为快进、工进、快退三步，另外还应设置等待启动的初始步，假设分别用M0.0-M0.3来代表这四步，图示右边是描述该运动的顺序功能图。,初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。 与步对应的动作或命令：可以将

5、一个控制系统划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（action）；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”（command）。为了述叙方便，将命令和动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。 如果某一步有几个动作，可用如图所示的两种画法表示，但并不隐含这些动作之间的任何顺序。 活动步：当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。,有向连线与转换条

6、件,有向连线：在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。步活动的习惯进展方向是从上到下或从左至右。如果在画图时有向连线必须中断，应在有向连线中断之处标明下一步的标号和页数。 转换：转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。不得活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。 转换条件：是与转换相关的逻辑命题， 可以是文字语言、布尔代数表达式或图形 符号标注在表示转换的短线旁，使用最

7、多 的是布尔代数表达式。,顺序功能图的基本结构,1 单序列 由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换后面只有一个步。2 选择序列3 并列序列4 子步 结构图如下页：,单序列、选择序列、并行序列,顺序功能图举例,图示是某剪板机的示意图，开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关I0.0和I0.1为ON。按下启动按钮I1.0后，工作过程如下：首先板料右行（Q0.0为ON）至限位开关I0.3动作，然后压钳下行（Q0.1为ON并保持），压紧板料后，压力继电器I0.4为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行（Q0.2为ON）。剪断板料后I0.2变为ON，压钳和剪刀同时上行（Q0.3和Q0.4为

8、ON，Q0.1和Q0.2为OFF），它们分别碰到限位开关I0.0和I0.1后，分别停止上行。都停止后，又开始下一周期的工作，剪完10块料板后停止工作并停在初始状态。系统的顺序功能图如下所示。图中有选择序列、并行序列的分支与合并。步M0.0是初始步，C0用来控制剪料的次数，每次工作循环中C0的当前值加1。没有剪完10块料时，C0的当前值小于设定值10，其常闭触点闭,合，将返回M0.1步，重新开始工作。剪完10块料后，C0的当前值等于设定值10，其常开点闭合，转换条件C0满足，将返回初始步M0.0，等待下一次的启动命令。步M0.5和M0.7是等待步，它们用来同时结束两个并行序列。只要步M0.5和M

9、0.7都是活动步，就会发生步M0.5、M0.7到步M0.0、M0.1的转换，步M0.5、M0.7同时变为不活动步，而步M0.0或M0.1变为活动步。,顺序功能图中转换实现的基本规则,1转换条件的实现 在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换的实现必须同时满足两个条件： A该转换所有的前级步都是活动步。 B相应的转换条件满足。 如果转换的前级步或后级步不止一个，转换的实现称为同步实现（如图），为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。,2转换实现应完成的操作 A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。 B使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为

10、不活动步。 转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础，它适用于顺序功能图中的各种基本结构。,绘制顺序功能图时的注意事项,1两个步不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开2两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开3初始步是必不可少的，一方面因为它与相邻步相比，从总体上说输出变量的状态各不相同；另一方面如无该步，无法表示初始状态，系统就无法返回停止状态。4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连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态（单周期操作），在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作

11、周期开始运行的第一步。5只有某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。,两种通用的设计方法：1使用起保停电路的设计方法2以转换为中心的设计方法 这两种方法很容易掌握，用它们可以迅速地、得心应手地设计出任意复杂的数字量控制系统的梯形图。,返回本章,5 顺序控制梯形图的设计方法,使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法,根据顺序功能图设计梯形图时，可以用存储器位M来代表步。某一步为活动步时，对应的存储器位为1，某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。很多转换条件都是短信号，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，因此应使用有记忆功能的电路或指令（如起保停电路和置

12、位、复位指令）来控制代表步的存储器位。 1单序列的编程方法 起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，是一种最通用的编程方法，可用于任意型号的可编程控制器。下图所示是控制锅炉的鼓风机和引风机的波形图和顺序功能图及梯形图。按下启动按钮I0.0后，应先开引风机，延时5后再开鼓风机；按下停止按钮I0.1后，应先停鼓风机，5S后再停引风机。 根据Q0.0和Q0.1ON/OFF状态的变化，工作周期可分为三步，分别用M0.1、M0.2、m0.3来代表这三步，另外还应设置用M0.0来代表等待启动的初始步。启动按钮I0.0和停止按钮I0.1及定时器延时接通是,各步之间的转换条件。 设计起保停电路的关键是找出它

13、的启动条件和停止条件。根据转换实现的基本原则，转换实现的条件是它的前级步为活动步并且满足相应的转换条件。步M0.1变为活动步的条件是步M0.0为活动步，且二者之间的转换条件I0.0=1。在起保停电路中，则应将代表前级步的M0.0的常开触点和代表转换条件的I0.0的常开触点串联后，作为控制M0.1的启动电路。 当M0.1和T37的常开触点均闭合时，步M0.2变为活动步，这时步M0.1应变为不活动步，因此可以将M0.2作为使存储器位M0.1变为OFF的条件，即将M0.2的常闭触点与M0.1的线圈串联。上述的逻辑关系可以用逻辑代数式表示为：,根据上述编程方法和顺序功能图，很容易画出梯形图。以初始步为

14、例，由顺序功能图可知，M0.3是它的前级步，二者之间的转换条件为T38的常开触点。所以将M0.3和T38的常开触点串联，作为M0.0的启动电路。PLC开始运行时应将M0.0置为1，否则系统无法工作，故,又与启动电路并联了一个常开触点SM0.1，启动电路还并联了M0.0的自保触点。后续步M0.1的常闭触点与M0.0的线圈串联，当M0.1为1时M0.0的线圈“断电”，初始步变为不活动步。 设计梯形图的输出电路部分的方法：由于步是根据输出变量的状态变化来划分的，它们之间的关系很简单，可以分为以下两种情况处理。 某一输出量仅在某一步中为ON，如本例中的Q0.1就属于这种情况，可以将它的线圈与对应步的存

15、储器位M0.2的线圈并联。 某一输出在几步中都为ON，应将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。本例中Q0.0在M0.1-M0.3这三步中均应工作，所以用M0.1-M0.3的常开触点组成的并联电路来驱动Q0.0的线圈。,2选择序列的编程方法,选择序列的分支的编程方法 如右图所示步M0.0之后有一个选择序列的分支，设M0.0为活动步，当它的后续步M0.1或M0.2变为活动步时，它都应变为不活动步，所以应将M0.1和M0.2的常闭触点与M0.0的线圈串联。如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步中去，则应将这N各个后续步对应的存储器位的常闭触点与

16、该步的线圈串联，作为结束该步的条件。选择序列的合并的编程方法 右图中，步M0.2之前有一个选择序列的合并，当步M0.1为活动步（M0.1为1）并且转换条件I0.1满足，,或步M0.0为活动步并且转换条件I0.2满足，步M0.2都应变为活动步，即代表该步的存储器位M0.2的启动条件应为,对应的启动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0.1、I0.1和M0.0、I0.2的常开触点串联而成。 一般来说，对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换（即N条分支进入该步），则代表该步的存储器位的启动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的存储器位的常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而

17、成。3并行序列的编程方法并行序列的分支的编程方法 上图中步M0.2之后有一个并行序列的分支，当步M0.2是活动步并且转换条件I0.3满足时，步M0.3与步M0.5应同时变为活动步，这是用M0.2和I0.3的常开触点组成的串联电路分别作为M0.3和M0.5的启动电路来实现的，与此同时，步M0.2应变为不活动步。步M0.3和M0.5是同时变为活动步的，只需将M0.3或M0.5的常闭触点与M0.2的线圈串联即可。,并行序列的合并的编程方法 上图中步M0.7之前有一个并行序列的合并，该转换实现的前提条件是所有的前级步（即步M0.4和M0.6）都是活动步和转换条件I0.6满足。由此可知，应将M0.4、M

18、0.6和I0.6的常开触点串联，作为控制步M0.7的起保停电路。（梯形图程序见下页） 任何复杂的顺序功能图都是由单序列、选择序列和合并序列组成的，掌握了单序列的编程方法和选择序列、并行序列的分支、合并的编程方法，就不难迅速地设计出任意复杂的顺序功能图描述的开关量控制系统的梯形图。仅有两步的闭环的处理,如果在顺序功能图中有仅由两步组成的小闭环（如右图a），用起保停电路设计的梯形图就不能正常工作。例如M0.2和I0.2均为1时，M0.3的启动电路接通，但是这时与M0.3的线圈串联的M0.2的常闭触点却是断开的，所以,M0.3的线圈不能“得电”。出现上述问题的根本原因在于步M0.2即是步M0.3的前

19、级步，又是它的后续步。在小闭环中增设一步就可以解决这一问题（见图b），这一步只起延时作用，延时时间可以取得很短（如0.1S），对系统的运行不会有什么影响。,选择序列应用举例,液体混合装置如下图所示，上限位、下线位和中限位液位传感器被液体淹没时为1状态，阀A、阀B和阀C为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。开始时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为0状态。按下,启动按钮后，打开阀A，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器。液面上升到上限位开关时，关闭阀B，电机M开始运行，搅拌液体，60S后停止搅拌，打开阀C，放出混合液，当液面将至下限位开关之后再过5S，容

20、器放空，关闭阀C，打开阀A，又开始下一周期的操作。按下停止按钮，当前工作周期的操作结束后，才停止操作（返回并停止在初始状态）。,顺序功能图如右图所示。 图中的M1.0用来实现在按下停止按钮后不马上停止工作，而是在当前工作周期的操作结束之后，才停止运行。M1.0用启动按钮I0.3和停止按钮I0.4来控制。运行时它处于ON状态，系统完成一个周期的工作后，步M0.5到M0.1的转换条件M1.0和T38满足，转到M0.1继续运行。按了停止按钮I0.4之后，M1.0变为OFF，要等到系统完成最后一步M0.5的工作之后，转换条件 满足，才能返回初始步，系统停止运行。图中步M0.5之后有一个选择序列的分支，

21、当它的后续步M0.0或M0.1变为活动步时，它都应变为不活动步，所以将M0.0和M0.1的常闭触点与M0.5的线圈串联。,步M0.1之前有一个选择序列的合并，当步M0.0为活动步并且转换条件I0.3，或者步M0.5为活动步并且转换条件M1.0和T38满足，步M0.1都应变为活动步，即代表该步的存储器位M0.1的启动条件应为,对应的启动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0.0、I0.3和M0.5、M1.0、T38的常开触点串联而成。,并行序列应用举例,某钻床用两只钻头同时钻两个孔。操作人员放好工件后，按下启动按钮I0.0，工件被夹紧（I0.1为ON）后两只钻头同时开始工作，钻到由限位开关I

22、0.2和I0.4设定的深度时分别上行，回到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时停止上行。两个都到位后，工件被松开，松开到位后（I0.7为ON），加工结束，系统返回初始状态。示意图如右所示。,系统顺序功能图如右。 图中用存储器位M0.0M1.0代表各步。两个钻头和各自的限位开关组成了两个子系统，这两个子系统在钻孔过程中并行工作，因此用并行序列中的两个子序列来分别表示这两个子系统的内部工作情况。 在步M0.1，Q0.0为1，夹紧电磁阀的线圈通电，工件被夹紧后，压力继电器I0.1的常开触点ON，使步M0.1变为不活动步，步M0.2和步M0.5同时变为活动步，Q0.1、Q0.3为1，大、小钻头

23、向下进给，开始钻孔。当大、小孔分别钻完了，Q0.2、Q0.4分别变为1，钻头向上运动，返回初始位置后，限位开关I0.3与I0.5均为ON，等待步M0.4与M0.7分别变为活动步。它们之后的“=1”表示转换条件总是满足，即只要M0.4和M0.7都变为,活动步，就会实现步M0.4、M0.7到步M1.0的转换。在步M1.0，控制工件松开的Q0.5为1，工件被松开后，限位开关I0.7为ON，系统返回初始步M0.0。 步M1.0之前有一个并行序列的合并，转换条件“=1”表示该转换条件总是满足。所以只需将前级步M0.4和M0.7的常开触点串联后作为控制M1.0的起保停电路的启动电路。M1.0变为活动步后，

24、其常闭触点断开，使M0.4和M0.7的线圈断电，步M0.4和M0.7的线圈断电，步M0.4和M0.7变为不活动步。 并行序列中的各序列分别表示系统的几个独立部分的工作情况，实际上它们的工作往往不是同时结束的。为了实现各序列的同步结束，可以采用以下三种方法：（1）在各序列的末尾分别设置一个等待步，结束并行序列的转换条件为“=1”。,（2）如果可以肯定某一序列总是最后结束，它的末尾可以不设等待步，但是其它序列则应设置。（3）各序列都不设等待步。,以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法,1 以转换为中心的单序列的编程方法 如图所示是某组合机床动力头的进给运动示意图、顺序功能图和梯形图，从中我们来研究以

25、转换为中心的编程方法的顺序功能图与梯形图的对应关系。 实现图中I0.0对应的转换需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步（M0.0=1）和转换条件满足（I0.0=1）。在梯形图中，可以用M0.0和I0.0的常开触点组成的串联电路来表示上述条件。该电路接通时，两个条件同时满足，此时应将该转换的后续步变为活动步（用S M0.1，1指令将M0.1置位）和将该转换的前级步变为不活动步（用R M0.0，1指令将M0.0复位），这种编程方法与转换实现的基本规则之间有着严格的,对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出它的优越性。 该组合机床的动力头在初始状态时停在最左边，限位开关I0.

26、3为1。按下启动按钮I0.0，动力头的进给运动如图所示，工作一个循环后，返回并停在初始位置，控制电磁阀的Q0.0-Q0.2在各工步的状态见顺序功能图。 在顺序功能图中，如果某一转换所有的前级步都是活动步并且满足相应的转换条件，则转换实现。即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，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。在以转换为中心的编程方法中，用该转换所有前级步对应的存储器位的常开触点与转换对应的触点或电路（即起保停电路中的启动电路），作为使所有后续步对应的存储器位置位（使用置位指令）和使所有前级步对应的存储器位复位（使用复位指令）的条件。在任何情况下，代表步

27、的存储器位,的控制电路都可以用这一原则来设计。每一个转换对应一个这样的控制置位和复位的电路块，有多少个转换就有多少个这样的电路块。 使用这种编程方法时，不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联，因为前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的（只有一个扫描周期），转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路断开，而输出位的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通。所以应根据顺序功能图，用代表步的存储器位的常开触点或它们的并联电路来驱动输出位的线圈。,2选择序列的编程方法,如果某一转换与并行序列的分支、合并无关，它的前级步和后续步都只有一个，需要复位、置位的存储器位也只用一个，因此对选择

28、序列的分支与合并的编程方法实际上与对单序列的编程方法完全相同。 右图所示的顺序功能图中，除I0.3和I0.6对应的转换以外，其余的转换与并行序列无关，I0.0-I0.2对应的转换与选择序列的分支、合并有关，它们都只有一个前级步和一个后续步。每一个控制置位、复位的电路块都是由前级步对应的存储器位和转换条件对应的触点组成的串联电路、一条置位指令和一条复位指令组成。,3并行序列的编程方法 上图中步M0.2之后有一个并行序列的分支，当步M0.2是活动步，并且转换条件I0.3满足时，步M0.3与步M0.5应同时变为活动步，这是用M0.2和I0.3的常开触点组成的串联电路使M0.3和M0.5同时置位来实现

29、的；与此同时，步M0.2应变为不活动步，这是用复位指令来实现的。 I0.6对应的转换之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步M0.4和M0.6）都是活动步和转换条件I0.6满足。因此，应将M0.4、M0.6和I0.6,的常开触点串联，作为使M0.7置位和使M0.4、M0.6复位的条件。,4综合应用举例 以前面介绍过的剪板机为例 ，工作示意图、顺序功能图和以转换为中心的编程方法编制的梯形图程序如下所示：,顺序功能图中共有9各转换（包括SM0.1），转换条件SM0.1只对初始步M0.0置位。除了与并行序列的分支、合并有关的转换以外，其余的转换都只有一个前级步和一个后级步，对应

30、的电路块均由两个触点组成的串联电路、一条置位指令和一条复位指令组成。在并行序列的分支处，用M0.3和I0.2的常开触点组成的串联电路对两个后续步M0.4、M0.6置位，对前级步M0.3。在并行序列的合并处的水平双线之下，有一个选择序列的分支。剪完了计数器C0设定的块数时，C0的常闭触点闭合，将返回初始步M0.0。需将该转换之前的两个前级步M0.5和M0.7的常开触点和C0的常开触点串联，作为对后续步,M0.0置位和对前级步M0.5、M0.7复位的条件。没有剪完计数器C0设定的块数时，C0的常闭触点闭合，将返回步M0.1，所以该转换之前的两个前级步M0.5和M0.7的常开触点和C0的常闭触点串联

31、，作为后续步M0.1置位和对前级步M0.5、M0.7复位的条件。,5 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法,为了满足生产的需要，很多设备要求设置多种工作方式，如手动和自动（包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等）工作方式。手动程序比较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。 如图是某机械手用来将工件从A点搬运到B点的示意图，操作面板见下图所示。 输出Q0.1为1时工件被夹紧，为0时被松开。,机械手示意图,操作面板,工作方式选择开关的5个位置分别对应于5种工作方式，操作面板左下部的6个按钮是手动按钮。为保证在紧急情况下（包括PLC发生故障）能

32、可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM。在PLC开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM的主触点接通，给外部负载提供交流电源，出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。 系统设有手动、单周期、单步、连续和回原点5种工作方式，机械手在最上面和最左边且松开时，称为系统处于原点状态（或称初始状态）。在,外部接线图,公用程序中，左限位开关I0.4、上限位开关I0.2的常开触点和表示机械手松开的Q0.1的常闭触点的串联电路接通时，“原点条件”存储器位M0.5变为ON。 如果选择的是单周期工作方式，按下启动按钮I2.6后，从初始步M0.0开始，机械手按顺序功能图的规定完成一

33、个周期的工作后，返回并停留在初始步。 如果选择连续工作方式，在初始状态按下启动按钮后，机械手从初始步开始一个周期接一个周期地反复连续工作，按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的工,作后，系统才返回并停留在初始步。 在单步工作方式，从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停在该步，再按一下启动按钮，又向前走一步。单步工作方式常用于系统调试。 在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态。如果不满足这一条件，可选择回原点工作方式，按回原点启动按钮I2.5，使系统自动返回原点状态。在原点状态，顺序功能图中的初始步M0.0为ON，为进入单

34、周期、连续和单步工作方式做好准备。 使用起保停电路的编程方法 1 公用程序 公用程序见下图，用于自动程序和手动程序相互切换的处理，当系统处于手动工作方式时，必须将除初始步以外的各步对应的存储器位（M2.0-M2.7）复位，同时将表示连续工作状态的M0.7复位，否则当系统从自动工作方式切换到手动工作方式，然后又返回自动工作方式时，可能会出现有两个活动步的异常情况，引起错误的动作。,当机械手处于原点状态（M0.5为ON），在开始执行用户程序（SM0.1为ON）、系统处于手动状态或自动回原点状态（I2.0或I2.1为ON）时，初始步对应的M0.0将被置位，为进入单步、单周期和连续工作方式作好准备。如

35、果此时M0.5为OFF状态，M0.0将被复位，初始步为不活动步，系统不能在单步、单周期和连续工作方式工作。 2 手动程序 下图是手动程序，手动操作时用I0.5-I1.2对应的6个按钮控制机械手的升、降、左行、右行、夹紧和松开。为保证系统的安全运行，在手动程序中设置了一些必要的连锁，例如上升与下降之间、左行与右行之间的互锁，以防止功能相反的两个输出同时为ON。上限位开关I0.2的常开触点与控制左行、右行的Q0.4和Q0.3的线圈串联，机械手升到最高位置时才能左右移动，以防止机械手在较低位置运行时与别的物体碰撞。,机械手自动控制顺序功能图,3自动程序 右图是机械手控制系统自动程序的顺序功能图。该图

36、是一种典型的结构，这种结构可用于其它的具有多种工作方式的系统，虚线框中的部分取决于不同的系统对控制的具体要求。,右图是用起保停电路设计的自动控制程序（不包括自动返回原点程序）， M0.0和M2.0-M2.7用典型的起保停电路控制。 系统工作在连续和单周期（非单步）工作方式时，I2.2的常闭触点接通，使M0.6（转换允许）为ON，串联在各起保停电路的启动电路中的M0.6的常开触点接通，允许步与步之间的转换。假设选择的是单周期工作方式，此时I2.3为ON，I2.1和I2.2的常闭触点闭合，M0.6的线圈“通电”，允许转换。在初始步时按下起动按钮I2.6，在M2.0的启动电路中，M2.0、I2.6、

37、M0.6的常开触点和I2.1的常闭触点均接通，使M2.0的线圈“通电”，系统进入下降步，Q0.0的线圈“通电”，机械手下降；机械手碰到下限位开关I0.1时，M2.1的线圈“通电”，,转换到夹紧步，Q0.1被置位指令置为1，工件被夹紧，同时T37的In输入端为1状态，1S以后T37的定时时间到，它的常开触点接通，使系统进入上升步。以后系统将这样一步一步地进行下去，当机械手在步M2.7返回最左边时，I0.4为1，因为此时不是连续工作方式，M0.7处于OFF状态，转换条件 满足，系统返回并停留在初始步。 在连续工作方式时，I2.4为ON，在初始状态按下启动按钮I2.6，与单周期工作方式相同，M2.0

38、变为ON，机械手下降，与此同时，控制连续工作的M0.7的线圈“通电”并自保持，以后的工作过程与单周期工作方式相同。当机械手在步M2.7返回最左边时，I0.4为ON，应为M0.7为ON，转换条件 它 满足，系统将返回步M2.0反复连续地工作下去。 按下停止按钮I2.7后，M0.7变为OFF，但是系统不会立即停止工作，在完成当前工作周期的全部操作后，机械手在步M2.7返回最左边，左限位开关I0.4为ON，转换条件 满足，系统才返回并停留在初始步。 如果系统处于单步工作方式，I2.2为ON，它的常闭触点断开，“转换允许”存储器位M0.6在一般情况下为OFF，不允许步与步之间的转换。假设系统处于初始状

39、态，M0.0为ON，按下启动按钮I2.5，M0.6变为ON，使M2.0的启动电路接通，系统进入下降步。放开启动按钮后，M0.6马上变为,输出电路,OFF。在下降步，Q0.0的线圈“通电”，机械手下降到下限位开关I0.1处时，与Q0.0的线圈串联的I0.1的常闭触点断开（见右图），使Q0.0的线圈“断电”，机械手停止下降。I0.1的常闭触点闭合后，如果没有按启动按钮，I2.6和M0.6处于OFF状态，一直要等到按下启动按钮，M2.6和M0.6变为ON，M0.6的常开触点接通，转换条件I0.1才能使M2.1的启动电路接通，M2.1的线圈“通电”并自保持，系统才能由下降步进入夹紧步。以后在完成每一步

40、的操作之后，都必须按一次启动按钮，系统才能进入下一步。 右图自动控制程序的输出电路中，I0.1-I0.4的常闭触点是为单步工作方式设置的。以下降为例，当机械手碰到限位开关I0.1后，与下降步对应的存储器位M2.0不会马上变为OFF，如果Q0.0的线圈不与I0.1的常闭触点串联，机械手不能停在下限位开关I0.1处，还会继续下降，对于某些设备，在这种情况下可能造成事故。,为了避免出现双线圈现象，上图中将自动控制的顺序控制功能图与自动返回原点的顺序功能图（右图）中对Q0.2和Q0.4线圈的控制合并在一起。 4 自动返回原点程序 在回原点工作方式（I2.1为ON），按下回原点启动按钮I2.5，M1.0

41、变为ON，机械手松开和上升，升到上限位开关时I0.2为ON，机械手左行，到左限位开关时，I0.4变为ON，将步M1.1复位。这时原点条件满足，M0.5为ON，在公用程序中，初始步M0.0被置位，为进入单周期、连续和单步工作方式作好了准备。,自动返回原点的顺序功能图,用起保停电路设计的梯形图,用以转换为中心的编程方法设计的梯形图,以转换为中心的编程方法 与使用起保停电路的编程方法相比，梯形图的总体结构、顺序功能图、公用程序、手动程序和自动程序中的输出电路完全相同。仍然用存储器位M0.0和M2.0-M2.7来代表各步，它们的控制电路如下图所示。该图中控制M0.0和M2.0-M2.7置位、复位的触点

42、串联电路，与起保停电路中相应的启动电路相同。自动返回原点的程序见上图。,综述：,较复杂的控制系统的梯形图一般采用右图所示的典型结构。I2.0是手/自动切换开关，当它为1时将跳过自动程序，执行手动程序；为0时执行自动程序而不执行手动程序。,第五章习题：,1 设计出图1所示的顺序功能图的梯形图程序，T37的设定值为5S。,2 设计出如右图所示的顺序功能图的梯形图程序。,3 设计出如图所示的顺序功能图的梯形图程序,答案：,题2答案,题1答案,题3答案,习题1： 试画出右图所示信号灯控制系统的顺序功能图，I0.0为启动信号。,习题2：试设计出满足右图所示波形的梯形图。,第四章习题：,习题3：试设计出满

43、足右图所示波形的梯形图。,习题4：试设计出满足右图所示波形的梯形图。,题1答案,题2答案,题3答案,题4答案,四台电机的启停例子,四台电机的启停，启动按钮I0.0按下后，依次启动四台电机，顺序为Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，要求时间间隔为10S;按下停止按钮I0.1后，依次停止四台电机，顺序为Q0.3、Q0.2、Q0.1、Q0.0，时间间隔为5S。请画出顺序功能图，并分别用起保停电路设计的方法和以转换为中心的编程方法，写出梯形图程序。,2 顺控器设计举例,2.1 单流程设计 2.2 选择性分支流程设计 2.3 并进分支流程设计,返回本章,2.1 单流程设计,【2-1】 交通信号灯控制

44、系统设计。,上图所示为双干道交通信号灯设置示意图，元件分配表如下。,1.控制说明 信号灯的动作受开关总体控制，按一下起动按钮，信号灯系统开始工作，工作流程如图所示。,2.顺序功能图 分析信号灯的变化规律，可将工作过程分成4个依设定时间而顺序循环执行的状态：S2、S3、S4和S5，另设一个初始状态S1。由于控制比较简单，可用单流程实现，如图6-7所示。,编写程序时，可将顺序功能图放置在一个功能块（FB）中，而将停止作用的部分程序放置在另一个功能（FC）或功能块（FB）中。这样在系统启动运行期间，只要停止按钮（Stop）被按动，立即将所有状态S2S5复位，并返回到待命状态S1。 在待命状态下，只要

45、按动起动按钮（Start），系统即开始按顺序功能图所描述的过程循环执行。,2.2 选择性分支流程设计,【2-2】 洗车控制系统设计。,上图所示为洗车控制系统布置图，元件分配表如下。,1.控制说明 洗车过程包含3道工艺：泡沫清洗、清水冲洗和风干。系统设置“自动”和“手动”两种控制方式。控制要求如下： 若方式选择开关Mode置于“手动”方式，按起动按钮Start，则按下面的顺序动作： 首先执行泡沫清洗按冲洗按钮SB1，则执行清水冲洗按风干按钮SB2，则执行风干按完成按钮SB3，则结束洗车作业。 若选择方式开关置于“自动”方式，按起动按钮后，则自动执行洗车流程：泡沫清洗10s清水冲洗20s风干5s结

46、束回到待洗状态。 任何时候按下停止按钮Stop，则立即停止洗车作业。,2. 顺序功能图设计 由于“手动”和“自动”工作方式只能选择其一，因此使用选择性分支来实现，如图所示。,待洗状态用S1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S2S4；手动方式使用S5S7。 洗车作业完成状态使用S8。,【2-3】 指示灯控制系统。 某指示灯控制系统有3个指示灯，按下述要求控制： 按动起动按钮Start，按一定的时间间隔依L0L1L2的顺序点亮。 随时按动停止按钮Stop，按一定的时间间隔依L2L1L0灭灯，但未被点亮的灯不

47、必执行灭灯动作。例如，若只有L0和L1被点亮，按动Stop后则只执行L1L0灭灯动作。 元件分配表如下。,由于要求灯的状态能够保持，因此应使用置位指令点亮指示灯，用复位指令使指示灯熄灭。程序采用带有跳转的选择性分支设计，如图所示。,在S1（L0被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则跳过S2S5，直接激活S6（熄灭L0），然后自动复位S6； 在S2（L0、L1被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则跳过S3、S4，直接激活S5（熄灭L1）； 在S3（L0、L1、L2被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则激活S4（熄灭L2）。,2.3 并进分支流程设计,【2-4】

48、 饮料灌装线的设计。,上图为某流质饮料灌装生产线的示意图，在传送带上设有灌装工位和封盖工位，能自动完成饮料的灌装及封盖操作，元件分配表如下。,1.控制说明 传送带由电机M1驱动，传送带上设有灌装工位工件传感器SE1、封盖工位工件传感器SE2和传送带定位传感器SE5。 按动起动按钮Start，传送带M1开始转动，若定位传感器SE5动作，表示饮料瓶已到达一个工位，传送带应立即停止。 在灌装工位上部有一个饮料罐，当该工位有饮料瓶时，则由电磁阀LT1对饮料瓶进行3s定时灌装（传送带已定位）。 在封盖工位上有2个单作用气缸（A缸和B缸），当工位上有饮料瓶时，首先A缸向下推出瓶盖，当SE3动作时，表示瓶盖

49、已推到位，然后B缸开始执行压接，1s后B缸打开，再经1s A缸退回，当SE4动作时表示A缸已退回到位，封盖动作完成。 瓶子的补充及包装，假设使用人工操作，暂时不考虑。 任何时候按停止按钮Stop，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。,2. 顺序功能图设计,S1-传送带动作S2-电磁阀动作S3-等待S4-A缸推出S5-B缸压盖S6-B缸松开，A缸退回S7-等待,【2-5】 气压式冲孔加工控制系统设计。,上图为气压式冲孔加工控制系统示意图，右边为输送工件的传送带，左边为加工转盘， 元件分配表如下。,1.控制说明 在第1工位上设有转盘定位传感器SE1和工件检测传感器SE2

50、。当转盘转到工位位置时SE1动作，利用该信号可控制转盘停止；有工件时SE2动作，利用该信号可控制第2和第3工位上的气压式冲孔机和测孔机是否动作，也可以控制第3和第4工位的隔离挡板是否抽离。 在第2工位上设有气压式冲孔机，并安装有下限位开关SB1和上限位开关SB2。当该工位有工件时执行冲孔操作，冲孔完成时SB1动作；冲孔机返回到位后SB2动作。,在第3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SB3和上限位开关SB4，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（SB3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