顺序控制与S7_GRAPH_编程

Date:2020/2/2Page:1Date:2020/2/2Page:2本章介绍顺序控制的概念、顺控系统的结构及顺序功能图的分类，结合具体实例详细分析顺序功能图的设计方法和设计步骤，最后介绍了如何在S7GRAPH环境下完成顺控器的设计及调试。§6.1顺序功能图§6.2顺控器设计举例§6.3S7GRAPH的应用§6.4思考与练习第6章顺序控制与S7GRAPH编程返回首页Date:2020/2/2Page:3顺序功能图（简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，很容易被初学者接受，对于有经验的电气程师，也会大大提高工作效率。§6.1.1顺序控制§6.1.2顺序功能图§6.1顺序功能图返回本章Date:2020/2/2Page:4§6.1.1顺序控制返回本节Date:2020/2/2Page:5§6.1.2顺序功能图（1）（2）（3）返回本节Date:2020/2/2Page:6§6.2顺控器设计举例§6.2.1单流程设计§6.2.2选择性分支流程设计§6.2.3并进分支流程设计返回本章Date:2020/2/2Page:7§6.2.1单流程设计【6-2-1】交通信号灯控制系统设计。北向南向东向西向红红红红黄黄黄黄绿绿绿绿启动停止东西向南北向黄红绿Q4.0Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5交通信号灯控制盘I0.0I0.1返回本节Date:2020/2/2Page:8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。返回上级Date:2020/2/2Page:91.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。开始东西向红灯亮、南北向绿灯亮20s时间到否？东西向红灯亮、南北向黄灯亮5s时间到否？东西向绿灯亮、南北向红灯亮30s时间到否？东西向黄灯亮、南北向红灯亮5s时间到否？YYYYNNNN返回上级Date:2020/2/2Page:102.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。S2T1StartS3T2S4T3S5S1StopRS2RS3RS4RS5=S1T4=Q4.0=Q4.5T120s=Q4.0=Q4.4T25s=Q4.2=Q4.3T330s=Q4.1=Q4.3T45s返回上级Date:2020/2/2Page:112.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。S2T1StartS3T2S4T3S5S1StopRS2RS3RS4RS5=S1T4=Q4.0=Q4.5T120s=Q4.0=Q4.4T25s=Q4.2=Q4.3T330s=Q4.1=Q4.3T45s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S2～S5复位，并返回到待命状态S1。在待命状态下，只要按动起动按钮（Start），系统即开始按顺序功能图所描述的过程循环执行。返回上级Date:2020/2/2Page:12§6.2.2选择性分支流程设计【例6-2-2】洗车控制系统设计。风干Q4.3泡沫清洗Q4.1清水冲洗Q4.2自动手动起动停止冲洗风干结束洗车控制面板返回本节Date:2020/2/2Page:13上图所示为洗车控制系统布置图，元件分配表如下。返回上级Date:2020/2/2Page:141.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：①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。②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→结束→回到待洗状态。③任何时候按下停止按钮Stop，则立即停止洗车作业。返回上级Date:2020/2/2Page:152.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。S2T1ModeS3T2S4T3S8S1StopStartSM0.0M0.0T110s=Q4.2=Q4.1T220s=Q4.3T35sS5SB1ModeS6SB2S7SB3=Q4.2=Q4.1=Q4.3RM0.0RQ4.1RQ4.2RQ4.3RM0.0①待洗状态用S1表示。②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S2～S4；手动方式使用S5～S7。③洗车作业完成状态使用S8。返回上级Date:2020/2/2Page:16【6-2-3】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：①按动起动按钮Start，按一定的时间间隔依L0→L1→L2的顺序点亮。②随时按动停止按钮Stop，按一定的时间间隔依L2→L1→L0灭灯，但未被点亮的灯不必执行灭灯动作。例如，若只有L0和L1被点亮，按动Stop后则只执行L1→L0灭灯动作。元件分配表如下。返回上级Date:2020/2/2Page:17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。S1T1StartS2T2S3StopS4T4SM0.0SQ4.0T120sSQ4.1T220sSQ4.2RQ4.2T420sM0.0S5T5RQ4.1T520sS6RQ4.0RM0.0StopStopRS6在S1（L0被点亮）被激活的情况下，若按动停止按钮Stop，则跳过S2～S5，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）。返回上级Date:2020/2/2Page:18§6.2.3并进分支流程设计【例6-2-4】饮料灌装线的设计。返回本节Date:2020/2/2Page:19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。返回上级Date:2020/2/2Page:201.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。①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。②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）。③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，表示瓶盖已推到位，然后B缸开始执行压接，1s后B缸打开，再经1sA缸退回，当SE4动作时表示A缸已退回到位，封盖动作完成。④瓶子的补充及包装，假设使用人工操作，暂时不考虑。⑤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。返回上级Date:2020/2/2Page:212.顺序功能图设计S2T1SE5S3S1StartM0.0T13sRM0.0=Q4.2=Q4.0SE1SE1S4SQ4.2SE2T2S5SE2T21sT3S6RQ4.2SE3SE4S7RM0.0S3S7StopRS1RS2RS3RS4RS5RS6RS7RM0.0T31sSM0.0=Q4.3SE3S1-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-等待返回上级Date:2020/2/2Page:22【例6-2-5】气压式冲孔加工控制系统设计。SB1SB2M1SE1SE2SB3SB4A缸B缸M2返回上级Date:2020/2/2Page:23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。返回上级Date:2020/2/2Page:241.控制说明①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。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。②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。返回上级Date:2020/2/2Page:25③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，让不合格的工件自动掉入废料箱；若为合格品，则送到第4工位。④在第4工位设有由单作用气缸B控制的包装箱隔离挡板，当合格的工件到达该工位时，有气缸B抽离隔离挡板，将合格的工件落入包装箱。⑤工件的补充、冲孔、测试及搬运可同时进行，工件的补充由传送带（电机M2驱动）送入。返回上级Date:2020/2/2Page:26SE1S1Start预置C1T1S3=Q4.4T13sC1减1SE2S4=Q4.1SE1S5=Q4.0S2=Q4.0C1C1SE2S6=Q4.1SB1S8SQ4.2SB1S9RQ4.2SB2S10S7SB3S11SQ4.3S12RQ4.3SB4T4S14=Q4.4T35sT43sT3SB3S13RQ4.3SB4S15T6S16=Q4.5S17T63sRQ4.0RQ4.1RQ4.2RQ4.3RQ4.4RQ4.5StopSB3RS1RS2RS3RS4RS5RS6RS7RS8RS9RS10RS11RS12RS13RS14RS15RS16RS172.顺序功能图设计由于工件的补充、冲孔、测试及搬运要求同时进行，所以应采用并进分支与汇合流程设计顺序功能图。返回上级Date:2020/2/2Page:27【例6-2-6】机械手臂的控制。E点D点MC返回上级Date:2020/2/2Page:28上图为机械手臂控制系统示意图，元件分配表如下。返回上级Date:2020/2/2Page:291.控制说明试设计一个使用机械手臂来搬运工件的顺序控制程序，机械手臂控制示意图左边为传送带，由电机MC驱动，在传送带的右端（E点）设有工件传感器LS5。右边为3个单作用气缸控制的机械手臂，A缸可使机械手臂左右移动，并设置有左限位开关LS1和右限位开关LS2，通电时气缸向左伸出，断电时自动缩回；B缸可使机械手臂上下移动，并设置有下限位开关LS3和上限位开关LS4，通电时气缸向下伸出，断电时自动缩回；C缸为气动抓手，通电时抓手动作将工件抓紧，断电时抓手松开。①机械手臂的原点位置：A缸缩回到最右端、B缸缩回到最上端、C缸松开状态。返回上级Date:2020/2/2Page:30②当人工将工件放置在D点时LS0动作→B缸即得电伸出并带动机械手臂下降直到LS3动作→C缸得电将工件抓取，然后延时2s→B缸断电复位并带动机械手臂上升直到LS4动作→A缸得电伸出并带动机械手臂，将工件搬运到E点上方直到LS1动作→B缸得电伸出并带动机械手臂下降直到LS3动作→C缸断电放开工件，延时2s→B缸断电缩回并带动机械手臂上升直到LS4动作→A缸断电缩回并带动机械手臂返回到原点待命