1、第8章 順序控制,2,2020/7/27,本章的主要內(nèi)容,8.1 順序控制的概念,8.2 西門子S7-200PLC順序控制指令及其應(yīng)用,8.3西門子S7-300/400PLC順序控制指令與程序編寫,3,2020/7/27,8.1 順序功能圖,在工業(yè)控制領(lǐng)域中，也可以將整個(gè)控制任務(wù)在時(shí)間上劃分成能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能的階段，相當(dāng)于工序。通過轉(zhuǎn)換條件，各階段相互銜接，按順序依次執(zhí)行。這就是目前被工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛采用的一種先進(jìn)的控制方法順序控制。使用順序控制方法，不僅編程容易實(shí)現(xiàn)，而且編寫的程序前后邏輯關(guān)系更加清晰，可以大大提高工程技術(shù)人員的編程效率 。,4,2020/7/27,8.1 順序功能圖,8.1

2、.1順序功能圖的組成,8.1.2順序控制圖與步進(jìn)的基本結(jié)構(gòu),8.1.3順序控制的結(jié)構(gòu)形式,5,2020/7/27,1. 步的概念,與傳統(tǒng)的編程方法不同，順序控制的核心是需要按照控制要求設(shè)計(jì)出時(shí)間上具有先后順序的功能段，并且確定這些段之間的轉(zhuǎn)換條件以及段的執(zhí)行與輸出。在編程之前，這些工作一般都是通過繪制順序功能圖來實(shí)現(xiàn)。順序功能圖一般由步、有向連線、步的執(zhí)行和步的轉(zhuǎn)換等部分構(gòu)成。,8.1.1順序功能圖的組成,步是順序功能圖中最基本的組成部分，它是順序控制條件下為完成相應(yīng)的控制功能而設(shè)計(jì)的獨(dú)立的控制程序或程序段。 “步”有三要素：步的開始與結(jié)束、步內(nèi)操作和轉(zhuǎn)移條件 。,1）初始步：系統(tǒng)的初始狀態(tài)對(duì)

3、應(yīng)的步。每個(gè)功能圖都有一個(gè)初始步。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，初始步用雙線框表示，如。,2）活動(dòng)步：當(dāng)前正在執(zhí)行的步。,6,2020/7/27,8.1.1順序功能圖的組成,2. 有向連線 步與步之間的連線，表示步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展方向。無箭頭的有向連線表示轉(zhuǎn)換方向?yàn)樯舷?，左右?3. 轉(zhuǎn)移 從當(dāng)前步進(jìn)入下一步。轉(zhuǎn)移是用與有向連線垂直的短劃線表示。,轉(zhuǎn)移的實(shí)現(xiàn)： 1）前級(jí)步必須是“活動(dòng)步”； 2）對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。 轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)：當(dāng)前步轉(zhuǎn)移到下一步后，前一步的操作立即終止。,7,2020/7/27,8.1.1順序功能圖的組成,4. 步的轉(zhuǎn)移條件 步的轉(zhuǎn)移條件是指使系統(tǒng)從上一步向下一步轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)該滿足的條件。轉(zhuǎn)換

4、條件對(duì)應(yīng)于PLC中的變量或者某個(gè)執(zhí)行結(jié)果，如I0.0、M1.0等。轉(zhuǎn)換條件滿足后，就激活了下一步，同時(shí)終止本步的操作。 常用的一些轉(zhuǎn)換條件如按鈕、行程開關(guān)、定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的狀態(tài)位等。,5. 動(dòng)作（輸出） 動(dòng)作（輸出）是指某步活動(dòng)時(shí)，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或系統(tǒng)應(yīng)執(zhí)行的動(dòng)作。 動(dòng)作用矩形框，中間用文字或符號(hào)表示，如果某一步有幾個(gè)動(dòng)作，則可用圖8-1所示方法表示。,8,2020/7/27,8.1.2 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu),順序功能圖的結(jié)構(gòu)包括單序列結(jié)構(gòu)、選擇序列結(jié)構(gòu)、并列序列結(jié)構(gòu)以及跳步、重復(fù)和循環(huán)序列結(jié)構(gòu)等 。,1. 單序列結(jié)構(gòu) 每個(gè)前級(jí)步的后面只有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一步。每一步

5、都按順序相繼激活。,9,2020/7/27,8.1.2 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu),2. 選擇序列結(jié)構(gòu) 一個(gè)前級(jí)步的后面緊跟著若干后續(xù)步可供選擇，但一般只允許選擇其中的一條分支。,10,2020/7/27,8.1.2 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu),3. 并列序列結(jié)構(gòu) 一個(gè)前級(jí)步的后面緊跟著若干后續(xù)步，當(dāng)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)將后續(xù)步同時(shí)激活。 注：用雙線表示并進(jìn)并出 。,11,2020/7/27,4. 跳步、重復(fù)和循環(huán)序列結(jié)構(gòu) 1）跳步序列：當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，幾個(gè)后續(xù)步將被跳過不執(zhí)行。 2）重復(fù)序列：當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，重新返回到某個(gè)前級(jí)步執(zhí)行。 3）循環(huán)序列：當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，用重復(fù)的辦法直接返回到初始步。,8.1.2

6、 順序功能圖的基本結(jié)構(gòu),12,2020/7/27,繪制順序功能圖沒有嚴(yán)格的規(guī)律可尋，工程上常用的方法就是仔細(xì)地分析控制系統(tǒng)的要求和控制對(duì)象的工作過程，按功能、時(shí)間進(jìn)行規(guī)類總結(jié)，并在時(shí)間上劃分出有一定次序的工作步驟，以及各步驟的轉(zhuǎn)換條件；在這些步驟中確定哪些是需要并行執(zhí)行的，哪些是依次順序執(zhí)行的；是循環(huán)結(jié)構(gòu)還是非循環(huán)結(jié)構(gòu)。下面以某組合機(jī)床液壓工作臺(tái)系統(tǒng)為例來說明如何繪制順序功能圖 。,8.1.3 順序功能圖的繪制,例8.1 設(shè)計(jì)某組合機(jī)床液壓工作臺(tái)系統(tǒng)，控制要求如下： 1）開始時(shí)滑臺(tái)在行程開關(guān)SQ1處，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，電磁閥YA1動(dòng)作，滑臺(tái)開始快速前進(jìn)； 2）當(dāng)滑臺(tái)達(dá)到行程開關(guān)SQ2時(shí)，

7、電磁閥YA2動(dòng)作，滑臺(tái)開始工進(jìn)； 3）當(dāng)滑臺(tái)達(dá)到行程開關(guān)SQ3時(shí)，電磁閥YA3動(dòng)作，滑臺(tái)開始快速后退； 4）當(dāng)滑臺(tái)達(dá)到行程開關(guān)SQ1時(shí)，滑臺(tái)停止，等待下一次啟動(dòng)。,13,2020/7/27,1. 順序功能流程圖中步的確定與繪制,1）步的確定：可以將整個(gè)工作過程劃分為4個(gè)不同的輸出狀態(tài)，即原位、快進(jìn)、工進(jìn)和快退4步。用step0step3代表原位、快進(jìn)、工進(jìn)和快退這4個(gè)步的編號(hào),8.1.3 順序功能圖的繪制,14,2020/7/27,2. 轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作的確定與繪制,8.1.3 順序功能圖的繪制,15,2020/7/27,8.1.3 順序功能圖的繪制,3. PLC接線圖的繪制和順序功能流程圖的改

8、畫,16,2020/7/27,8.1.3 順序功能圖的繪制,4. 初始條件的確定 當(dāng)PLC剛進(jìn)入程序運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，雖然SQ1已滿足，但由于step0的前步step3還未曾得電，故step0無法得電，其所有的后續(xù)步均無法工作。因此剛開始時(shí)應(yīng)該給初始步一個(gè)激活信號(hào)，且此信號(hào)在激活初始步以后就不能再出現(xiàn)，否則會(huì)同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)活動(dòng)步,17,2020/7/27,8.2.1 S7-200 PLC順序控制指令,8.2 S7-200順序控制指令及其應(yīng)用,18,2020/7/27,8.2 S7-200順序控制指令及其應(yīng)用,使用SCR指令時(shí)應(yīng)該注意： 每一步的處理程序均在SCR和SCRT之間，當(dāng)SCRT指令激活時(shí)，程

9、序停止當(dāng)前SCR步的工作，跳到下一個(gè)SCR步執(zhí)行。 1）SCR指令操作數(shù)只能是S存儲(chǔ)區(qū)某個(gè)二進(jìn)制位； 2）在主程序、子程序或中斷程序中，1個(gè)標(biāo)志位Sx.y只能使用一次； 3）在一個(gè)SCR步內(nèi)，不能使用跳轉(zhuǎn)指令（JMP/LBL）、循環(huán)指令（FOR/NEXT）或條件結(jié)束指令（END）。,19,2020/7/27,8.2 S7-200順序控制指令及其應(yīng)用,8.2.2 應(yīng)用舉例,以例8.1的某組合機(jī)床液壓工作臺(tái)的自動(dòng)工作過程為例，用S7-Micro/WIN提供的步進(jìn)控制指令編程：,1）根據(jù)題目控制要求，先畫出某組合機(jī)床液壓工作臺(tái)的自動(dòng)工作過程的順序功能圖，如圖8-6c所示。在S7-200步進(jìn)指令程序中

10、，每一步的標(biāo)志位Sx.y與該例順序功能圖中步的編號(hào)M對(duì)應(yīng)關(guān)系如表8-2所示。 2）打開V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件，在“指令樹”欄中，單擊“程序控制”打開子目錄。 3）在子目錄中調(diào)用步進(jìn)控制指令編程。 這里采用電腦演示的方法來邊演示邊講授,20,2020/7/27,8.3 S7-300/400順序控制指令及其應(yīng)用,S7-300/400順序控制的程序編寫是在可選軟件包S7-GRAPH中完成的。利用S7-GRAPH編程語言，可以清楚快速地組織和編寫S7-PLC系統(tǒng)的順序控制程序。 如果安裝了S7-GRAPH，就可以進(jìn)行S7-300/400的順序控制編程了。編寫完成的順序控制程序段

11、保存在FB中，由其他程序調(diào)用。,21,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,1. GRAPH的工具圖標(biāo),22,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,23,2020/7/27,GRAPH的瀏覽窗口圖標(biāo)如圖8-8所示 ，如果FB中有多個(gè)順序控制器，可以用“Graphics” 選項(xiàng)卡來選擇顯示哪一個(gè)順序控制器,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,24,2020/7/27,GRAPH中的步與步的動(dòng)作命令的功能在圖8-10中也做了詳細(xì)的說明。表示步的方框中有步的編號(hào)（如步序S1）和步的名稱（如Step1），單擊后可以修改它們，但不能用漢字

12、作步和轉(zhuǎn)換的名稱。轉(zhuǎn)換條件可以用梯形圖或功能塊圖來表示，在View菜單中用LAD或FBD命令來切換兩種表示方法。表示步的方框右面是每一步的動(dòng)作框，一個(gè)動(dòng)作行由指令和操作數(shù)地址組成。,圖8-10 GRAPH中步與步的動(dòng)作命令,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,25,2020/7/27,2. 標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,26,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,限定條件： 在表8-5中，所有指令均可以加上自定義的限定條件，即在指令后面加C（如NC、SC等）。在GRAPH的單步顯示方式下（雙擊需要添加限定條件的那一步，即可切換到單

13、步視圖，也可以通過視窗工具欄來切換），可以設(shè)定該步中某個(gè)指令的限定條件，即在圖8-11所示Interlock線圈左邊添加限定條件，I0.0為S1步中帶有限定條件指令的限定條件。 對(duì)于帶限定條件的指令，只有該指令所在步處于激活狀態(tài)且限定條件滿足時(shí)，該指令才執(zhí)行。沒有限定條件的指令若所在步處于活動(dòng)狀態(tài)就會(huì)被立即執(zhí)行。在順控顯示方式下，帶限定條件的步在圖形上有C標(biāo)志，如圖8-12所示。 例如：當(dāng)圖8-12中的步S1為活動(dòng)步時(shí)，Q0.0為1，一旦限定條件也滿足（I0.0=1），則Q0.1為1。,27,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,圖8-11 單步顯示方式中的限定條件

14、,圖8-12 順控顯示方式中的限定條件顯示,28,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,3. 步中的計(jì)數(shù)器,步中計(jì)數(shù)器的執(zhí)行與指定的事件有關(guān)。GRAPH的步進(jìn)計(jì)數(shù)器指令如表8-6所示。限定條件可以用于計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)器命令與限定條件組合時(shí)，命令后面要加上C），對(duì)于有限定條件的計(jì)數(shù)器，只有在限定條件滿足和指定的事件出現(xiàn)時(shí)，步中的計(jì)數(shù)器才會(huì)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值為0時(shí)計(jì)數(shù)器位為0，計(jì)數(shù)值非0時(shí)計(jì)數(shù)器位為1。,29,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,表8-6 GRAPH中的步進(jìn)計(jì)數(shù)器指令,30,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制

15、指令,其中，S0、S1是事件號(hào),S1表示當(dāng)所在步由不活動(dòng)步變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)（即事件S1出現(xiàn) ),S0表示當(dāng)所在步由活動(dòng)步變?yōu)椴换顒?dòng)步時(shí)（即事件S0出現(xiàn)）,請(qǐng)解釋以下兩個(gè)指令的意義：,31,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,4. 步中的定時(shí)器,1）TL為擴(kuò)展的脈沖定時(shí)器命令，該命令的上面一行是定時(shí)器的名稱，如T1；下面一行是定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間time，如S5T#88S。 一旦事件發(fā)生，定時(shí)器開始啟動(dòng)定時(shí)。定時(shí)器在啟動(dòng)后運(yùn)行時(shí)，與限定條件和該步是否為活動(dòng)步無關(guān)。在time指定的時(shí)間內(nèi)，定時(shí)器位為1，此后變?yōu)?。正在定時(shí)的定時(shí)器可以被新發(fā)生的事件重新啟動(dòng)，即重新開始定時(shí)。

16、2）TD為接通延時(shí)定時(shí)器命令。一旦事件發(fā)生，定時(shí)器開始啟動(dòng)定時(shí)。定時(shí)器在啟動(dòng)后運(yùn)行時(shí)，與限定條件和該步是否為活動(dòng)步無關(guān)。在time指定的時(shí)間內(nèi)，定時(shí)器位為0，延時(shí)時(shí)間到時(shí)變?yōu)?。正在定時(shí)的定時(shí)器可以被新發(fā)生的事件重新啟動(dòng)，即重新開始定時(shí)。 3）TR是復(fù)位定時(shí)器命令，一旦事件發(fā)生定時(shí)器立即停止定時(shí)，定時(shí)器位與定時(shí)器當(dāng)前值被復(fù)位為0。,32,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,5. 步的系統(tǒng)信息,Step name.T：步當(dāng)前或最后一次被激活的時(shí)間。 Step name.U：步當(dāng)前或最后一次被激活的時(shí)間，不包括有干擾（disturbance）的時(shí)間。 如果監(jiān)控條件滿足

17、，表示有干擾事情發(fā)生。圖8-13 步的系統(tǒng)信息使用 在使用比較器時(shí)，可以將步的系統(tǒng)信息作為地址來使用（見圖8-13）。圖8-13表示當(dāng)Step1這一步當(dāng)前或最后一次被激活的時(shí)間大于800ms時(shí)，比較器有輸出,33,2020/7/27,8.3.1 S7-300/400順序控制指令,8. 步中的監(jiān)控功能,例如下圖所示，當(dāng)S1為活動(dòng)步時(shí)，I0.1條件滿足（即導(dǎo)通），監(jiān)控發(fā)生錯(cuò)誤，該步變?yōu)榧t色，功能塊產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。當(dāng)順序控制器轉(zhuǎn)換到下一步的轉(zhuǎn)換條件（I0.2）滿足時(shí)，順序控制器不會(huì)轉(zhuǎn)換到下一步，只有通過確認(rèn)錯(cuò)誤（即功能塊的輸入?yún)?shù)ACK_EF有輸入信號(hào)），才會(huì)強(qiáng)制性的轉(zhuǎn)換到下一步（S2）。,34,

18、2020/7/27,8.3.2 S7 Graph功能塊的參數(shù)設(shè)置,1）手動(dòng)模式 在手動(dòng)模式下，每個(gè)執(zhí)行器的動(dòng)作必須按下相應(yīng)的動(dòng)作按鈕才能實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)換條件滿足并不能轉(zhuǎn)換到下一步，步的活動(dòng)或不活動(dòng)狀態(tài)的控制是用手動(dòng)完成的。 2）自動(dòng)模式 在自動(dòng)模式下，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，由當(dāng)前步轉(zhuǎn)換到下一步，程序自動(dòng)運(yùn)行。 3）單步模式 在單步模式下，轉(zhuǎn)換條件滿足并且功能塊的輸入?yún)?shù)T_PUSH為上升沿時(shí)，才能轉(zhuǎn)換 到下一步。它與自動(dòng)模式的區(qū)別在于它對(duì)步與步之間的轉(zhuǎn)換有附加的條件（T_PUSH為上升沿）。 4）自動(dòng)或切換到下一步模式 在該模式下，只要轉(zhuǎn)換條件滿足或在功能塊的輸入?yún)?shù)T_PUSH為上升沿時(shí)，都能轉(zhuǎn)換到下

19、一步。,1. 順序控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式,35,2020/7/27,8.3.2 S7 Graph功能塊的參數(shù)設(shè)置,在RUN模式下可以用功能塊的輸入?yún)?shù)來選擇4種工作模式，在下列參數(shù)的上升沿激活相應(yīng)的工作模式。 1）SW_AUTO：自動(dòng)模式。 2）SW_MAN：手動(dòng)模式。 3）SW_TAP：?jiǎn)尾剑↖nching）模式。 4）SW_TOP：自動(dòng)或切換到下一步（Automatic or Switch to next）模式。,1. 順序控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式,2. S7 Graph FB的參數(shù)集,S7 GraphFB的引腳參數(shù)可以參照表8-78-11,36,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程

20、步驟,下面結(jié)合例8.1某組合機(jī)床液壓工作臺(tái)的自動(dòng)工作系統(tǒng)控制，介紹如何用S7 GRAPH編輯順序控制程序。 1. 設(shè)計(jì)順序功能圖 根據(jù)題目控制要求，先畫出該工作臺(tái)的自動(dòng)工作過程的順序功能圖，如圖8-6（c）所示。 2. 創(chuàng)建S7項(xiàng)目 打開SIMATIC Manager，然后使用菜單“文件”中的“新建”命令創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，并命名為“機(jī)床液壓工作臺(tái)”。 3. 硬件配置 選擇“機(jī)床液壓工作臺(tái)”項(xiàng)目下的SIMATIC 300 Station文件夾，進(jìn)入硬件組態(tài)窗口進(jìn)行硬件配置，并修改輸入輸出地址（0），最后編譯保存并下載到CPU。 4. 編輯符號(hào)表 在符號(hào)表中輸入需要注釋的變量，如圖8-17所示。 5.

21、 插入S7 Graph功能塊（FB） 選擇“塊”，右擊鼠標(biāo)，在彈出的快捷菜單中選擇“插入新對(duì)象”“功能塊”命令，新建一個(gè)功能塊FB1，選擇創(chuàng)建語言為GRAPH，如圖8-18所示。,37,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,8. 打開功能塊FB1 雙擊功能塊FB1，打開S7 Graph，如圖8-19所示。 7. 插入“步及步的轉(zhuǎn)換” 選中某個(gè)步的方框，然后再單擊Sequencer浮動(dòng)工具欄中的“步及步的轉(zhuǎn)換”圖標(biāo)，即 可添加“步及步的轉(zhuǎn)換”，如圖8-20所示。 8. 編輯步的名稱 步的方框內(nèi)有步的編號(hào)（如S1）和步的名稱（如Step1），單擊相應(yīng)項(xiàng)可以進(jìn)行修改，不能用漢字作

22、步和轉(zhuǎn)換的名稱。如將步S1S4的名稱依次改為Initial（初始化）、KUAIJIN（快進(jìn)）、GONGJIN（工進(jìn)）、KUAITUI（快退），如圖8-21所示。 9. 動(dòng)作的編輯 選中S1的動(dòng)作框線，然后單擊Sequencer浮動(dòng)工具欄中的“插入動(dòng)作”圖標(biāo)，插入2個(gè)動(dòng)作行；在第2個(gè)動(dòng)作行中輸入命令D，然后回車，第2行的右欄自動(dòng)變?yōu)?行，在第1行內(nèi)輸入位地址，如M0.8，然后回車；在第2行內(nèi)輸入時(shí)間常數(shù)，如T#18S（表示延時(shí)18s），然后回車。,38,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,39,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,40,2020/7/2

23、7,8.3.3 S7 Graph編程步驟,41,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,42,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,43,2020/7/27,8.3.3 S7 Graph編程步驟,11. 保存FB1 保存FB1時(shí)，程序?qū)⒈蛔詣?dòng)編譯。如果程序有錯(cuò)誤，在Details窗口給出錯(cuò)誤提示和警告，改正錯(cuò)誤后才能保存。此時(shí)STEP7系統(tǒng)自動(dòng)生成FC72和SFC64功能塊。 12. 在OB1中調(diào)用S7 GRAPH功能塊（FB） 完成了對(duì)S7 Graph程序FB1的編程后，需要在主程序OB1中調(diào)用FB1，同時(shí)應(yīng)指定FB1對(duì)應(yīng)的背景數(shù)據(jù)塊。為此應(yīng)在SIMATIC