顺序功能图及编程方法.ppt
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1、第5章 顺序功能图及编程方法,5.1 顺序功能图及状态功能,5.2 单流程顺序功能图的编程,5.3 选择性分支与汇合的编程,5.4 并行分支与汇合的编程,5.5 编程实例,5.6 顺控设计法中梯形图的编程方式,5.0 PLC程序的顺控设计法概述,顺序控制系统:,如果 一 个 控制系统可 以分解成几个 独立的控制 动 作,且这些 动 作 必须 严 格按 照 一定的 先 后 次 序执行 才 能 保 证生产过程的正 常运行,也称 为步 进控制系统。,顺序控制设计法,就 是 针 对 顺 序 控 制 系 统的 一种 专 门 的 设计 方 法。这 种设计 方 法 很 容易 被 初 学者 接 受,对 于 有
2、 经 验 的工程 师,也会提 高 设计的 效 率,程序的 调 试、修 改 和 阅 读 也很 方便。PLC 的设计 者们 为顺序控制系 统的程序编制 提供了 大量 通用和专用的编程 元件,开 发 了 专 门供 编制顺序控制程序用的 功能 表图,使这 种 先 进 的 设计 方 法 成 为 当 前 PLC程序设计的主 要方 法。,顺控设计法的设计步骤,步的划分,转换条件的确定 功能表图的绘制 梯形图的编制,5.0 PLC程序的顺控设计法概述,顺控设计法的设计步骤,步的划分,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,并且用编程元件来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的,
3、在任何一步内,各输出状态不变,但是相邻步之间输出状态是不同的。,顺控设计法的设计步骤,步的划分,步也可根据被控对象工作状态的变化来划分,但被控对象工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的。否则就不能这样划分,例如从快进到工进与PLC输出无关,那么快进和工进只能算一步。,顺控设计法的设计步骤,转 换 条件 的确 定,使 系统由 当前 步转 入下一 步 的信 号称 为转 换条件。,转 换 条 件 可 能 是 外 部输入 信 号,如 按 钮、指令 开 关、限位 开 关 的 接 通/断 开 等,也 可 能 是 PLC 内 部 产 生 的 信 号,如 定时器、计数器 触点的 接 通/断开 等,,转
4、 换 条件 也可 能是 若干个 信 号的与、或、非逻辑 组 合。,顺控设计法的设计步骤,功能表图的绘制,根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一步。,功能表图又称做状态转移图,它是描述控制系统的控,制过程、功能和特性的一种图形。,功能表图不涉及所描述控制功能的具体技术,是一种通用的技术语言,可用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。,各个 PLC 厂家 都 开发 了 相 应 的 功 能 表 图,各 国 家 也 都制 定 了 国 家 标 准。我 国 1986 年 颁 布 了 功 能 表 图 国 家 标 准(GB6988.
5、6-86)。,顺控设计法的设计步骤,梯形图的编制(可省略),根 据 功 能 表 图,按 某 种 编 程 方式 写 出 梯 形 图程 序。如果 PLC 支持 功 能 表 图 语 言,则 可 直接 使 用 该 功 能 表图作为最终程序。,5.0 PLC程序的顺控设计法,功能表图的组成,主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作(命令)组成。,步与动作,步:矩形框表示步,方框内是该步的编号。编程,时一般用PLC内部编程元件来代表各步,初始步: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,每一个功能表图至少应该有一个初始步。,步与动作,动作:一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。对,
6、于被控系统,在某一步中要完成某些“动作”;对于施控系统,在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”,将动作或命令简称为动作,动作的表示: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。,步与动作,活动步:当系统正处于某一步时,该步处于活动状态,称,该步为“活动步”。步处于活动时,相应的动作被执行。保持型动作:若为保持型动作,则该步不活动时继续执行,该动作。,非保持型动作:若为非保持型动作则指该步不活动时,动,作也停止执行。,说明:一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记,符标注,而非保持型动作不要标注。P60 f4-1,有向连线、转换与转换条件,有向连线:功能表图中步的活动状态的
7、顺序进展按有向连,线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右,在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向,应在有向连线上用箭头注明进展方向。,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。步的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:转换条件可以用文字语言、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。,转换实现的基本规则,转换实现的条件:在功能表图中步的活动状态的进展是由,转换的实现来完成。转换实现必须同时满足两个条件:,1)该转换所有的前级步都是活动步;2)相应的转换条件得到满
8、足。,转换实现应完成的操作:转换的实现应完成两个操作:,1)使所有的后续步都变为活动步;2)使所有的前级步都变为不活动步。,某生产过程的控制工艺要求如下:,5.1 顺序功能图及状态功能,(2)台车后退碰到限位开关SQ2后,台车电机M停转,台车停车,停5 s,第二次前进,碰到限位开关SQ3,再次后退。,(3)当后退再次碰到限位开关SQ2时,台车停止(或者,继续下一个循环)。,(1)按下启动按钮SB,台车电机M正转,台车前进,碰到限位开关SQ1后,台车电机M反转,台车后退。,为编程的需要,不妨设置输入、输出端口配置如表所示。,5.1 顺序功能图及状态功能,编程步骤如下:,5.1 顺序功能图及状态功
9、能,第一步:绘制流程图,流程图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,流程图又叫功能表图(Function Chart)。,流程图主要由步、转移(换)、转移(换)条件、线段和,动作(命令)组成。,台车的每次循环工作过程分为前进、后退、延时、前进、,后退五个工步。,5.1 顺序功能图及状态功能,每一步用一个矩形方框表示,方框中用文字表示该步,的动作内容或用数字表示该步的的标号。,与控制过程的初始状态相对应的步称为初始步。初始,步表示操作的开始。,每步所驱动的负载(线圈)用线段与方框连接。方框之间用线段连接,表示工作转移的方向,习惯的方向是从上至下或从左至右,必要时也可以选用其它方向。,线
10、段上的短线表示工作转移条件,图中状态转移条件为SB、SQ1。方框与负载连接的线段上的短线表示驱动负载的联锁条件,当联锁条件得到满足时才能驱动负载。转移条件和联锁条件可以用文字或逻辑符号标注在短线旁边。,5.1 顺序功能图及状态功能,准 备,SB,启动(前进),工序一,前进:Y1动作,SQ1,后退,工序二,后退:Y2动作,SQ2,后退停,延时5 s:T0动作前进:Y1动作后退:Y2动作,工序三延时前进T0工序四后退SQ3工序五后退停SQ2,状态功能,状态条件,状态,当相邻两步之间的转移条件得到满足时,转移去执行下一步动作,而上一步动作便结束,这种控制称为步进控制。,5.1 顺序功能图及状态功能,
11、在初始状态下,按下前进启动按钮SB(X00动合触点闭,合),则小车由初始状态转移到前进步,驱动对应的输出继电器Y01,当小车前进至前限位SQ1时(X01动合触点闭合),则由前进步转移到后退步。这就完成了一个步进,以下的步进读者可以自行分析。,顺序控制若采用步进指令编程,则需根据流程图画出顺序功能图。顺序功能图是用状态继电器(简称状态)描述的流程图。,5.1 顺序功能图及状态功能,第二步:绘制顺序功能图,状态元件是构成顺序功能图的基本元素,是可编程序控制器的元件之一。,(1)驱动负载。状态可以驱动M、Y、T、S等线圈。可以直接驱动和用置位SET指令驱动,也可以通过触点联锁条件来驱动。例如,当状态
12、S20置位后,它可以直接驱动Y1。在状态S20与输出Y1之间有一个联锁条件Y2。,状态可提供以下三种功能:,5.1 顺序功能图及状态功能,(2)指定转移的目的地。状态转移的目的地由连接状态之间的线段指定,线段所指向的状态即为指定转移的目的地。例如,S20转移的目的地为S21。,流程图中的每一步,可用一个状态来表示,由此绘出图所示的台车流程图的状态转移图。如图所示,分配状态的元件如下:,初始状态前进(工序一)后退(工序二)延时(工序三),S0S20S21S22,再前进(工序四)S23再后退(工序五)S24注意:虽然S20与S23、S21与S24,功能相同,但它们是状态转移图中的不同工序,也就是不
13、同状态,故编号也不同。,SQ2,SB X0S20SQ1 X1S21SQ2 X2S22T0S23SQ3X3S24,X2,Y1Y2T0 K50Y1Y2,Y2Y1Y2Y1,RET,END,M8002S0,台车流程图的顺序功能图,(3)给出转移条件。状态转移的条件用连接两状态之间,的线段上的短线来表示。当转移条件得到满足时,转移的状态被置位,而转移前的状态(转移源)自动复位。例如,当X1动合触点瞬间闭合时,状态S20将转移到S21,这时S21被置位而S20自动复位。,5.1 顺序功能图及状态功能,状态的转移条件可以是单一的,也可以是多个元件的串、并联组合,如图所示。,X0,转移条件:X0,S20S20
14、,转移条件:X1与T0并联再与X0串联,(b),X1,T0,5.1 顺序功能图及状态功能X0,(a),在使用状态时还需要说明以下问题:,(1)状态的置位要用SET指令,这时状态才具有步进功能。,它除了提供步进触点外,还提供一般的触点。步进触点(STL触点)只有动合触点,一般触点有动合触点和动断触点。当状态被置位时,其STL触点闭合,用它去驱动负载。,(2)用状态驱动的M、Y若要在状态转移后继续保持接通,则需用SET指令。当需要复位时,则需用RST指令。,5.1 顺序功能图及状态功能,(3)只要在不相邻的步进段内,则可重复使用同一编号的计时器。这样,在一般的步进控制中只需使用23个计时器就够了,
15、可以节省很多计时器。,5.2 单流程顺序功能图的编程,(4)状态也可以作为一般中间继电器使用,其功能与M一样,但作一般中间继电器使用时就不能再提供STL触点了。,每个状态提供一个STL触点,当状态置位时,其步进,触点接通。用步进触点连接负载的梯形图称为步进梯,形图,它可以根据状态转移图来绘制。根据图所示台,车状态转移图绘制的步进梯形图。,第三步:设计步进梯形图,5.2 单流程顺序功能图的编程,下面对绘制步进梯形图的要点作一些说明:,(1)状态必须用SET指令置位才具有步进控制功能,这时状态,才能提供STL触点。,(2)状态转移图除了并联分支与联接的结构以外,STL触点基本上都是与母线连接的,通
16、过STL触点直接驱动线圈,或通过其它触点来驱动线圈。线圈的通断由STL触点的通断来决定。,(3)图中M8002为特殊辅助继电器的触点,它提供开机初,始脉冲。,(4)在步进程序结束时要用RET指令使后面的程序返回原母,线。,5.2 单流程顺序功能图的编程,由步进梯形图可用步进指令编制出语句表程序。步进指令由STL/RET指令组成。STL指令称为步进触点指令,用于步进触点的编程;RET指令称为步进返回指令,用于步进结束时返回原母线。,第四步:编制语句表,由步进梯形图编制语句表的要点是:,(1)对STL触点要用STL指令,而不能用LD指令。不相邻的状,态转移用OUT指令,例如从S24转移到S25。,
17、(2)与STL触点直接连接的线圈用OUT/SET指令。对于通过触点连接的线圈,应在触点开始处使用LD/LDI指令。,5.2 单流程顺序功能图的编程,LDSETSTLLDIOUTLDSET,T0S23S23Y2Y1X3S24,S24Y1Y2X2S0,STLLDIOUTLDOUTRETEND,5.2 单流程顺序功能图的编程,SET,S0,M8002,SET S20,S0,X0,S20,Y2,Y1X1SET S21,S21S22S23,Y1X2T0Y2X3,Y1X2,Y2OUT S0RET,S24END,Y2SET S22T0 K50SET S23Y1SET S24,课本P70,1 可选择的 分支
18、与汇合,从 多个 流程程序 中,选择 执行 哪一 个流 程称为 选择性 分支,下 图是可选择的 分支与 汇 合的 状态 转移 图和梯形图。,5.3 选择性分支与汇合的编程,S21,Y1,X1,X2,S22S23,Y2Y3,X5,S24S25,Y4Y5,X3,S26,Y6,X4,X6,5.3 选择性分支与汇合的编程,X7,用STL指令实现的梯形图,板书。学生练习,选择分支和汇合的编程原则是:先集中处理分支状态,,然后再集中处理汇合状态。,5.3 选择性分支与汇合的编程,分支选择条件X1和X4不能同时接通。程序运行到状态器S21时,根据X1和X4的状态决定执行哪一条分支。当状态器S22或S24接通
19、时,S21自动复位。状态器S26由S23或S25 置位,同时,前一状态器S23或S25自动复位。与图对应的语句表如下:,SET,S23,STLLDSET,S23X3S26,STL,S21,OUTLD,Y1X1,SETLDSETSTLOUTLD,S22X4S24S22Y2X2,SETSTLOUTLDSETSTL,S25S25Y5X6S26S26,OUT,Y6,LD,X7,STL,S24,OUTLD,Y4X5,5.3 选择性分支与汇合的编程,S21,Y1,Y2Y3,Y4Y6,X1S22X2S23X3,Y6,S26X7,X4S24X5S25X6,5.4 并行分支与汇合的编程,S21,Y1,X1,X2
20、,S22S23,Y2Y3,X3,S24S25,Y4Y5,X4,S26,Y6,X5,X1,S22,SET,S23,X2,S23,S24,SET,S25,X3,S25,S26,X4,SETSET,S22S24,S21Y1,Y2,Y3Y4,Y5,SET,S25,S23,S26Y6X5,并行分支的编程原则是先集中进行并行分支处理,再,集中进行汇合处理。,5.4 并行分支与汇合的编程,当转换条件X1接通时,由状态器S21分两路同时进入状态器S22和S24,以后系统的两个分支并行工作,图中水平双线强调的是并行工作,实际上与一般状态编程一样,先进行驱动处理,然后进行转换处理,从左到右依次进行。,STL,S2
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