模塊九順序控制系統(tǒng)程序設計法義務一順序功能圖程序設計法及其運用義務二順控指令的運用義務一順序功能圖程序設計法及其運用提出義務工程1變頻器、傳送帶、機械手系統(tǒng)的PLC控制。變頻器、傳送帶、機械手系統(tǒng)如圖9-1所示，輸入/輸出設備如表9-1所示?？刂埔笕缦拢?1)啟動操作：按下啟動按鈕，變頻器啟動，傳送帶開場運轉(zhuǎn)，延時5

s后，假設儲料塔中的傳感器檢測到塔中有貨，那么送料柱啟動，將料塊推到傳送帶上。(2)送料柱推到位，延時2

s后，送料柱復位。(3)貨物經(jīng)傳送帶送至機械手的下方，當機械手下方的光電開關PS檢測到貨物時，機械手啟動(下降)。下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用(4)機械手啟動后的延續(xù)任務流程為：(5)前往到位，延時2

s后，假設塔中有貨，再次啟動送料柱，開場新一輪的任務。(6)停頓操作：按下停頓按鈕，變頻器停頓運轉(zhuǎn)，而機械手那么在一個延續(xù)過程終了后，回到初始形狀(原位)。新知識貯藏上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用一、功能圖的產(chǎn)生及根本概念1.功能圖的產(chǎn)生20世紀80年代初，法國科技人員根據(jù)PetriNet實際，提出了PLC設計的Grafacet法。Grafacet法是公用于工業(yè)順序控制程序設計的一種功能性闡明言語，即順序功能圖(SequentialFunctionChart，SFC)言語，如今已成為法國國家規(guī)范。順序功能圖是一種真正的圖形化的編程言語，對于一個順序控制問題，不論有多復雜，都可以用圖形的方式把問題表達或表達清楚。如今大部分PLC都支持SFC，即可以運用SFC直接編程。也有許多PLC廠家為此專門開發(fā)了一種功能指令，稱為順控指令或步進指令，如西門子公司S7-200系列PLC的SCR指令。2.功能圖的根本概念功能圖又稱為順序功能圖、功能流程圖或形狀轉(zhuǎn)移圖，它是一種描畫上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用順序控制系統(tǒng)的圖形表示方法，是公用于工業(yè)順序控制程序設計的一種功能性闡明言語。它可以完好地描畫系統(tǒng)的任務過程、功能和特性，是分析、設計電氣控制系統(tǒng)控制程序的重要工具。功能圖主要由“步〞、“轉(zhuǎn)移〞及“有向連線〞等元素組成。(1) 步(形狀)。步也稱為形狀，用來闡明控制系統(tǒng)的一個穩(wěn)定形狀(穩(wěn)定階段)。步用矩形框表示，方框中的數(shù)字是該步的編號。步可分為初始步和任務步兩種。①初始步(初始形狀)。初始步表示控制系統(tǒng)的初始形狀，是順序控制的起點，也是功能圖運轉(zhuǎn)的起點，一個控制系統(tǒng)至少要有一個初始步。規(guī)定初始步用雙線的矩形框表示，如圖9-2所示。②任務步(任務形狀)。任務步是控制系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)時的形狀(也即除初始形狀以外的各個穩(wěn)定階段)。規(guī)定任務步用單線矩形框表示，如圖9-3所示。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用③活動步與非活動步。根據(jù)控制系統(tǒng)能否運轉(zhuǎn)，步又可分為活動步和非活動步兩種。當系統(tǒng)正運轉(zhuǎn)于某個階段(步)時，該階段(步)處于活動形狀，那么稱該階段(步)為活動步。其前一步稱為“前級步〞，后一步稱為“后續(xù)步〞，除“活動步〞以外的其他各步那么稱為“非活動步〞。④與形狀(步)對應的動作：在每個穩(wěn)定的階段(步)下要進展的動作。在圖中用該步右邊的一個帶文字或符號闡明的矩形框表示，如圖9-4所示。與步對應的動作又分為存儲型動作和非存儲型動作。存儲型動作是指某步變?yōu)榉腔顒硬綍r，與這一步對應的動作繼續(xù)堅持?？稍陧樞蚬δ軋D中運用置位和復位指令控制存儲型動作的堅持和終了。非存儲型動作是指某步變?yōu)榉腔顒硬綍r，與這一步對應的動作停頓執(zhí)行。即“步〞與它的“非存儲型動作〞是“同生共死〞的。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用(2) 有向連線。在畫順序功能圖時，將代表各步的矩形框按它們成為活動步的先后順序陳列，并用帶有箭頭的有向連線將它們銜接起來。帶有箭頭的有向連線那么表示形狀轉(zhuǎn)移的道路，該道路闡明了步轉(zhuǎn)移的方向。從上到下，從左向右轉(zhuǎn)移時，通?？墒÷杂邢蚓€段的箭頭。(3) 轉(zhuǎn)移。在有向連線上且與有向連線垂直的短劃線稱為轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移是用來表示從一個形狀(步)到另一個形狀(步)的轉(zhuǎn)換條件(即終了某一步動作而啟動下一步動作的條件)，如圖9-5所示。轉(zhuǎn)移是指使系統(tǒng)從一個形狀向另一個形狀轉(zhuǎn)換的必要條件。3.順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)根本規(guī)那么要實現(xiàn)步與步之間的轉(zhuǎn)換，必需同時滿足兩個條件：(1)該轉(zhuǎn)換的前級步必需都為活動步。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用(2)相應的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。步與步的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后將完成以下兩個操作：(1)使后續(xù)步變?yōu)榛顒硬健?2)使前級步變?yōu)榉腔顒硬?。很顯然，在順序功能圖中，當某一步的前級步是活動步時，該步才有能夠變?yōu)榛顒硬?。假設用沒有斷電堅持功能的編程元件來代表各步，那么在PLC進入RUN方式時，它們均處于OFF形狀，必需用SM0.1的常開觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預置為活動步，以保證順序功能圖的正常運轉(zhuǎn)。4.順序功能圖程序設計法的根本思想和設計思緒順序功能圖程序設計法的最根本思想：將控制系統(tǒng)的一個任務周期劃分為假設干個順序相連的階段，這些階段稱為步(Step)，并用編程元件(如內(nèi)部標志位存儲器M或順控繼電器S)來代表各步。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用順序功能圖程序設計法的設計思緒：用“轉(zhuǎn)移〞控制代表各步的“編程元件〞，再用代表各步的“編程元件〞去控制“輸出繼電器〞。5.繪制功能圖的本卷須知控制系統(tǒng)功能圖的繪制需求留意以下幾點：(1)步與步不能直接相連，必需用轉(zhuǎn)移分開。(2)轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移不能相連，必需用步分開。(3)步與轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)移與步之間必需采用有向連線。當有向連線從下向上畫時，不能省略箭頭。(4)一個功能圖至少要有一個初始步。這一步能夠沒有輸出，僅表示系統(tǒng)的初始形狀。(5)順序功能圖中普通應有由步和有向連線組成的閉環(huán)。對于單周期操作，即在完成一次工藝過程的全部操作之后，應從最后一步前往到初始步。對于循環(huán)任務方式，應從最后一步前往到下一個任務周期開上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用始運轉(zhuǎn)的第一步。即順序功能圖中不能有“到此為止〞的死胡同。(6)程序假設要從初始步開場運轉(zhuǎn)，需運用SM0.1的常開觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預置為活動步；否那么會因順序功能圖中沒有活動步而導致系統(tǒng)無法任務。二、功能圖的根本構(gòu)造方式功能圖描畫順序控制的根本構(gòu)造方式有3種，即單序列、選擇序列和并行序列。1.單序列這是最簡單的功能圖構(gòu)造，單序列是由一系列相繼激活的步構(gòu)成，其動作是一個接一個地完成。每個步后僅銜接一個轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移也僅銜接一個步。其特點是“一步一轉(zhuǎn)移〞，如圖9-5所示。圖中各步的形狀可用邏輯表達式來表示。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用編號3的步的形狀可表示為：X3

=

(X2a+X3)。2.選擇序列在實踐消費中，對具有多流程的任務要進展流程選擇或者分支選擇，即在一個步后邊能夠有多個單序列的步等待選擇，并且一次只能選擇其中的某一個序列。哪條序列的轉(zhuǎn)移條件最先滿足，這條序列就被選中。程序?qū)催@條序列向下執(zhí)行。所以，選擇序列的邏輯關系是“邏輯或〞，選擇序列的特點是“多項選擇一轉(zhuǎn)移〞。選擇序列的分支開場與合并用單橫線表示，且程度線下，不允許有“無轉(zhuǎn)移〞的直接銜接。選擇序列的流程圖如圖9-6所示。圖9-6中各步的形狀可用邏輯表達式來表示。編號3的步的形狀可表示為：X3

=

(X2a+X3)。編號4的步的形狀可表示為：。編號9的步的形狀可表示為：。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用其他步的邏輯關系表達式讀者可自行分析。3.并行序列并行序列是指在同一個轉(zhuǎn)移條件下，有假設干個并列的單序列，當轉(zhuǎn)移條件成立時，一切的單序列必需同時激活。當多個單序列產(chǎn)生的結(jié)果一樣時，可以把這些單序列合并成一個控制流，即并行序列的銜接。在合并時，一切的單序列必需都是完成了的。這樣，在轉(zhuǎn)移條件滿足時才干轉(zhuǎn)移到下一個步。所以，并行序列中各單序列之間的邏輯關系是“邏輯與〞，并行序列的特點是“一步轉(zhuǎn)移同時激活〞。并行序列的開場和終了普通用雙程度線表示。并行序列的流程圖如圖9-7所示。在圖中，步4、步6和步8是并列關系，當實現(xiàn)轉(zhuǎn)移的條件滿足時，那么步4、步6和步8同時被激活。圖9-7中各步的形狀可用邏輯表達式來表示。編號3的步可表示為：。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用編號4的步可表示為：。編號5的步可表示為：。編號6的步可表示為：。編號8的步可表示為：。編號9的步可表示為：。在圖9-7所示的并行序列終了處，只需各單序列的最后一步均為活動步且轉(zhuǎn)移條件為真時才干激活下一步。例如：圖中只需X9和X10均為活動步且轉(zhuǎn)移條件為真時，才干激活X11并關斷X9和X10。其對應的邏輯關系表達式如下：編號11的步可表示為：。編號12的步可表示為：。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用三、跳轉(zhuǎn)和循環(huán)單序列、選擇序列和并行序列是功能圖的根本方式。但多數(shù)情況下這些方式是混合出現(xiàn)的，甚至有時在程序的執(zhí)行過程中，會由于某種情況的需求，出現(xiàn)跳轉(zhuǎn)和循環(huán)。所謂跳轉(zhuǎn)是指在順序控制過程中能夠會由于某個轉(zhuǎn)移條件的滿足跳過其中的一些步，而轉(zhuǎn)去執(zhí)行其他后續(xù)步。循環(huán)那么是指反復執(zhí)行某一流程的動作(即多周期循環(huán))，利用流程圖很容易實現(xiàn)流程的循環(huán)反復操作。跳轉(zhuǎn)和循環(huán)構(gòu)造均屬于選擇序列。跳轉(zhuǎn)與循環(huán)的功能圖如圖9-8至圖9-10所示。圖9-8所示為跳轉(zhuǎn)構(gòu)造，圖中的步3為活動步時，假設轉(zhuǎn)移條件h先為真，那么跳過步4、步5和步6而轉(zhuǎn)入步7繼續(xù)執(zhí)行。由此可知，步3下邊有步4和步7兩個選擇分支，而步7是步3和步6的合并。圖9-8中各步的形狀可用邏輯表達式來表示。編號3的步的形狀可表示：。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用編號4的步的形狀可表示：。編號7的步的形狀可表示：等。圖9-9為反復構(gòu)造，假設步7為活動步時，假設轉(zhuǎn)移條件f=0，且h=1，那么前往到步5，再反復執(zhí)行5、6、7步，假設f=1，那么進入步8。圖中的各步的形狀可用邏輯表達式來表示。編號4的步的形狀可表示為。編號5的步的形狀可表示為。編號7的步的形狀可表示為。圖9-10所示為循環(huán)構(gòu)造，從圖中可以看出，初始步是由該循環(huán)的最后一步完成后激活的，圖9-10中，只需h=1，那么轉(zhuǎn)入新的循環(huán)。但是需求留意，第一個循環(huán)中的初始步的激活，普通采用另加短脈沖的方式實現(xiàn)，如運用PLC的特殊標志位存放器SM0.1。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用四、運用舉例1.單序列運用舉例【例9-1】 3臺電動機順序運轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)，假設啟動按鈕I0.0為ON，那么電動機M1啟動，延時數(shù)秒，M1停頓運轉(zhuǎn)，M2啟動，再延時數(shù)秒，M2停頓運轉(zhuǎn)，M3啟動，假設停頓按鈕I0.0為ON，3臺電動機同時停頓任務。其功能流程圖如圖9-11所示。參考程序如圖9-12所示。該系統(tǒng)控制義務也可以由S7-200系列PLC提供的順控指令來完成。2.并行序列運用舉例【例9-2】 剪板機的PLC控制。某剪板機表示圖如圖9-13所示。開場時壓鉗和剪刀在上限位置，限位開關I0.0和I0.1為ON。按下啟動按鈕I1.0，任務過程如下：首先板料右行(Q0.0為ON)至限位開關I0.3動作，然后壓鉗下行上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用(Q0.1為ON)，壓緊板料后，壓力繼電器I0.4為ON，壓鉗堅持壓緊，剪刀開場下行(Q0.2為ON)。剪斷板料后，I0.2為ON，壓鉗和剪刀同時上行(Q0.3和Q0.4為ON，Q0.2為OFF)，它們分別碰到限位開關I0.0和I0.1后，分別停頓上行，都停頓后，又開場下一周期任務，剪完6塊料后停頓任務，并停在初始形狀。參考流程圖如圖9-14所示，參考程序如圖9-15和圖9-16所示?！纠?-3】 液壓動力滑臺的PLC控制。某組合機床由動力頭、液壓滑臺及液壓夾緊安裝組成，其控制要求為：(1)機床任務時，首先啟動液壓及主軸電機。(2)機床具有半自動和手動調(diào)整兩種任務方式，由SA方式選擇開關選擇。SA接通時為手動調(diào)整方式，SA斷開時為半自動方式。(3)半自開任務方式時，其任務過程為：按下夾緊按鈕SB1，待工件夾緊后，壓力繼電器SP動作，使滑臺快進，快進過程中壓下液壓行上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用程閥后轉(zhuǎn)工進，加工終了壓下行程開關SQ2轉(zhuǎn)快退，快退至原位壓下SQ1，自動松開工件，一個任務循環(huán)終了。其任務循環(huán)過程如圖9-17所示，元件動作如表9-2所示。(4)手動調(diào)整方式時，用4個點動按鈕分別單獨點動滑臺的前進和后退以及夾具的夾緊和放松。用功能圖設計系統(tǒng)梯形圖程序的過程，首先是運用功能圖描畫系統(tǒng)的任務過程，如圖9-18所示。接下來明確I/O分配及代表各步的編程元件，如表9-3所示。編寫程序前，需根據(jù)PLC指令的運用情況將順序功能圖中的各工步用適當?shù)木幊淘肀硎?，再將各工步的轉(zhuǎn)移條件和各工步對應的動作用PLC的輸入/輸出端子編號及內(nèi)部存儲器位表示出來，如圖9-19所示，代表各工步的編程元件是內(nèi)部標志位存儲器。再根據(jù)圖9-19所示編寫梯形圖程序。上一頁下一頁前往義務一順序功能圖程序設計法及其運用①采用觸點和輸出指令編寫程序。采用觸點和輸出指令編寫梯形圖程序，需求首先寫出各工步的邏輯表達式。然后再根據(jù)表達式畫出梯形圖程序，如圖9-20所示。上一頁下一頁前往

義務一順序功能圖程序設計法及其運用上一頁下一頁前往②用置位/復位指令編寫程序。采用置位/復位指令編寫程序時，完全按照功能圖的實際進展，思緒非常明晰，當某一步的前級步為活動步，同時滿足轉(zhuǎn)移條件時，用置位指令啟動下一步，用復位指令終了上一步，如圖9-21所示。除了運用上述兩種方法完成梯形圖程序的設計以外，還可以運用存放義務一順序功能圖程序設計法及其運用器移位指令來控制代表各工步的編程元件，實現(xiàn)步轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)對液壓動力滑臺的PLC控制。同窗們試試吧！義務虛施溫馨提示：該去做工程了！知識穩(wěn)定工程2用存放器移位指令完成液壓動力滑臺的PLC控制。工程3用順序控制的方法完成3臺電動機順序啟動和逆序停車控制。總結(jié)階段溫馨提示：經(jīng)過這節(jié)內(nèi)容的學習和訓練，總結(jié)一下本人的收獲吧！上一頁前往義務二順控指令的運用提出義務工程1多種液體混合攪拌設備的PLC控制?？刂埔螅涸O有多種液體A、B和C在容器內(nèi)按照一定的比例進展混合攪拌，安裝如圖9-22所示。其中，SL1、SL2、SL3為液面?zhèn)鞲衅?，當液面淹沒時為ON；YV1、YV2、YV3、YV4為電磁閥；M為攪拌電動機。(1) 初始形狀。容器是空的，YV1、YV2、YV3、YV4電磁閥均為封鎖形狀。SL1、SL2、SL3為OFF形狀；攪拌機為OFF形狀。(2) 啟動操作。按下啟動按鈕開場以下操作：①

YV1=ON，液體A注入容器，當?shù)竭_SL3時，SL3=ON，使得YV1=OFF，YV2=ON，液體B注入容器。下一頁前往義務二順控指令的運用②當液面到達SL2時，SL2

=

ON，使得YV2=OFF，YV3=

ON，液體C注入容器。③當液面到達SL1時，SL1=ON，YV3=OFF，M=ON，即封鎖閥門YV3，電動機M啟動開場攪拌。④電機經(jīng)10

s攪拌均勻后，M=OFF，停頓攪動。⑤停頓攪拌后放出液體，YV4=ON，液面下降，當液面降至低于SL3時，再經(jīng)15

s容器放空，YV4=OFF，完成一個操作周期。⑥只需不按停頓按鈕，那么自動進入下一操作周期。(3) 停頓操作。按下停頓按鈕，那么在當前混合操作周期終了后才停頓操作，回到初始形狀。要求畫出順序功能圖，并完成梯形圖程序的設計。上一頁下一頁前往義務二順控指令的運用新知識貯藏順控指令及運用1.順控指令的格式及功能在運用PLC進展順序控制中，還可采用順序控制指令來實現(xiàn)。順控指令是PLC消費廠家為用戶提供的可使功能圖編程簡單化和規(guī)范化的指令。S7-200PLC提供了3條指令，經(jīng)過3條指令的配合來完成順序控制。順控指令格式如表9-4所示。2.指令闡明(1)順序控制指令的操作對象為順控繼電器S，順控指令僅對S有效，同時S也具有普通繼電器的功能。所以對它可以運用其他指令。S的范圍為S0.0～S31.7。(2)在SCR段輸出時，常用特殊標志位繼電器SM0.0執(zhí)行SCR段的上一頁下一頁前往義務二順控指令的運用輸出操作。由于線圈不能直接和母線相銜接，所以必需借助于一個常ON的SM0.0來完成義務。(3)SCR段程序能否執(zhí)行取決于標志該步段開場的順序控制繼電器S能否被置位，SCRE與下一個LSCR之間的指令邏輯不影響下一個SCR段程序的執(zhí)行。(4)不能把同一個順序控制繼電器用于不同的程序中。例如，假設在主程序中用了S0.1，那么在子程序中就不能再運用它。(5)在SCR段中不能運用JMP和LBL指令，就是說不允許跳入、跳出或在內(nèi)部跳轉(zhuǎn)。(6)在SCR段中不能運用FOR、NEXT和END指令。(7)在形狀發(fā)生轉(zhuǎn)移后，一切的SCRD段的元器件普通也要復位；假設希望輸出繼續(xù)堅持，可運用置位/復位指令。(8)為了保證程序的可靠運轉(zhuǎn)，步轉(zhuǎn)移指令應采用短脈沖觸發(fā)(即在上一頁下一頁前往義務二順控指令的運用步轉(zhuǎn)移指令前運用P指令)。(9)每一個步段都要有步開場、步轉(zhuǎn)移和步終了指令的配合運用，缺一不可。3.舉例運用【例9-4】 運用順序控制指令，編寫出實現(xiàn)紅、綠、黃3盞燈循環(huán)點亮的程序(要求循環(huán)間隔時間為1

s)。其I/O端子編號如表9-5所示。初始形狀，一切燈是熄滅的。按下啟動按鈕SB1，綠燈點亮，1

s后綠燈熄滅黃燈點亮，1

s后黃燈熄滅紅燈點亮，1

s后紅燈熄滅綠燈重新點亮進入循環(huán)。按下停頓按鈕SB2，一切燈熄滅并終止循環(huán)。根據(jù)控制要求首先畫出綠、黃、紅燈順序點亮的功能流程圖9-23所示。梯形圖程序如圖9-24所示。用SM0.1將S0.0預置為活動步，當滿上一頁下一頁前往義務二順控指令的運用足I0.0

=

ON時，S0.1

=

ON執(zhí)行程序的第一步，輸出Q0.0置1(點亮綠燈)，Q0.2置0(熄滅紅燈)，同時啟動定時器T37，經(jīng)過1

s，步轉(zhuǎn)移指令使得S0.2置1，S0.1置0，程序進入第二步，輸出點Q0.1置1(點亮黃燈)，輸出點Q0.0置0(熄滅綠燈)，同時啟動定時器T38，經(jīng)過1

s，步轉(zhuǎn)移指令使得S0.3置1，S0.2置0，程序進入第三步執(zhí)行。輸出點Q0.2置1(點亮紅燈)，輸出點Q0.1置0(熄滅黃燈)，同時啟動定時器T39