第4章 可编程控制器程序设计

第四章可编程控制器程序设计4.1梯形图经验设计法4.2继电器控制电路移植法设计梯形图4.3顺序控制法和顺序功能图4.4顺序功能图的编程方法4.4PLC程序设计方法比较4.1梯形图经验设计法经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。4.1.1梯形图经验设计法的步骤4.1.2常用基本环节梯形图程序第四章可编程控制器程序设计梯形图经验设计法的步骤分解梯形图程序输入信号逻辑组合使用辅助元件和辅助触点使用定时器和计数器使用功能指令画互锁条件画保护条件第四章可编程控制器程序设计常用基本环节梯形图程序1.起动、保持和停止电路2.三相异步电动机正反转控制电路3.常闭触点输入信号的处理4.多继电器线圈控制电路5.多地控制电路6.互锁控制电路7.顺序起动控制电路8.集中与分散控制电路9.自动与手动控制电路10.闪烁电路11.延合延分电路12.定时范围扩展电路13.分频电路第四章可编程控制器程序设计启动、保持和停止电路实现Y10的启动、保持和停止的四种梯形图如图所示。这些梯形图均能实现启动、保持和停止的功能。X0为启动信号，X1为停止信号。图a、c是利用Y10常开触点实现自锁保持，而图b、d是利用SET、RST指令实现自锁保持。启动、保持和停止电路动作演示CLICKHERE第四章可编程控制器程序设计起动、保持和停止电路第四章可编程控制器程序设计三相异步电动机正反转控制电路如图所示是三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图。第四章可编程控制器程序设计电动机正反转控制第四章可编程控制器程序设计常闭触点输入信号的处理如果输入信号只能由常开触点提供，梯形图中的触点类型与继电器电路的触点类型完全一致。如果接入PLC的是输入信号的常闭触点，这时在梯形图中所用的X1的触点的类型与PLC外接SB2的常开触点时刚好相反，与继电器电路图中的习惯也是相反的。建议尽可能采用常开触点作为PLC的输入信号。多继电器线圈控制电路下图是可以自锁的同时控制4个继电器线圈的电路图。其中X0是起动按钮，X1是停止按钮。第四章可编程控制器程序设计多地控制电路下图是两个地方控制一个继电器线圈的程序。其中X0和X1是一个地方的起动和停止控制按钮，X2和X3是另一个地方的起动和停止控制按钮。第四章可编程控制器程序设计互锁控制电路下图是3个输出线圈的互锁电路。其中X0、X1和X2是起动按钮，X3是停止按钮。由于Y0、Y1、Y2每次只能有一个接通，所以将Y0、Y1、Y2的常闭触点分别串联到其它两个线圈的控制电路中。第四章可编程控制器程序设计顺序起动控制电路如图所示。Y0的常开触点串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通为条件。这样，只有Y0接通才允许Y1接通。Y0关断后Y1也被关断停止，而且Y0接通条件下，Y1可以自行接通和停止。X0、X2为起动按钮，X1、X3为停止按钮。第四章可编程控制器程序设计集中与分散控制电路在多台单机组成的自动线上，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。集中与分散控制的梯形图如图所示。X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。当X2为ON时，为单机分散起动控制；当X2为OFF时，为集中总起动控制。在两种情况下，单机和总操作台都可以发出停止命令。第四章可编程控制器程序设计自动与手动控制电路在自动与半自动工作设备中，有自动控制与手动控制的联锁，如图所示。输入信号X1是选择开关，选其触点为联锁型号。当X1为ON时，执行主控指令，系统运行自动控制程序，自动控制有效，同时系统执行功能指令CJP63，直接跳过手动控制程序，手动调整控制无效。当X1为OFF时，主控指令不执行，自动控制无效，跳转指令也不执行，手动控制有效。第四章可编程控制器程序设计闪烁电路当拨动开关将X0接通，启动脉冲发生器。延时2s后Y0接通，再延时3s后Y0断开。这一过程周期性地重复。Y0输出一系列脉冲信号，其周期为5s，脉宽为3s。第四章可编程控制器程序设计延合延分电路如图所示用X0控制Y0，当X0的常开触点接通后，T0开始定时，10s后T0的常开触点接通，使Y0变为ON。X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后T1开始定时，5s后T1的常闭触点断开，使Y0变为OFF，T1也被复位。Y0用起动、保持、停止电路来控制。第四章可编程控制器程序设计定时范围扩展电路FX2N系列PLC定时器的最长定时时间为3276.7s，如果需要更长的定时时间，可以采用以下方法以获得较长延时时间。多个定时器组合电路定时器和计数器组合第四章可编程控制器程序设计多个定时器组合电路如图所示。当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延时到T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时，当定时器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电，并开始延时，当定时器T2延时到，其常开触点闭合，才使Y0接通。因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。第四章可编程控制器程序设计定时器和计数器组合当X1为ON时，T1开始定时，0.6s后T1定时时间到，其常闭触点断开，使它自己复位，复位后T1的当前值变为0，同时它的常闭触点接通，使它自己的线圈重新通电，又开始定时。T1将这样周而复始地工作，直至X1变为OFF。从分析中可看出，1最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T1的设定值。产生的脉冲列送给C0计数，计满3个数后，C0的当前值等于设定值，它的常开触点闭合，Y0开始输出。第四章可编程控制器程序设计分频电路用PLC可以实现对输入信号的任意分频，如图所示是一个二分频电路。分频电路动作演示CLICKHERE第四章可编程控制器程序设计4.2继电器控制电路移植法设计梯形图用PLC改造继电器控制系统时，因为原有的继电器控制系统经过长期的使用和考验，已被证明能够完成系统要求的控制功能，而且继电器电路图与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图设计梯形图，即将继电器电路图转换为具有相同功能的PLC外部硬件接线图和梯形图。第四章可编程控制器程序设计4.2.2继电器控制电路移植法设计梯形图设计步骤1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC外部接线图。3.确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器M和定时器T的元件号。4.根据上述对应关系画出梯形图。第四章可编程控制器程序设计4.2.2继电器控制电路移植法改造摇臂钻床第四章可编程控制器程序设计4.2.2继电器控制电路移植法改造摇臂钻床第四章可编程控制器程序设计4.3顺序控制法和顺序功能图4.3.1顺序控制设计法4.3.2顺序控制设计法的设计基本步骤4.3.3顺序功能图的组成要素4.3.4顺序功能图的基本结构4.3.5顺序功能图的编程方法第四章可编程控制器程序设计4.3.1顺序控制设计法顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行工作。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。顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且大大缩短了设计周期，提高了设计效率。第四章可编程控制器程序设计4.3.1顺序控制设计法的设计基本步骤1.步的划分根据被控对象的工作过程及控制要求，将系统的工作划分成若干阶段，这些阶段称为步。步是根据输出量的状态来划分的。2.转换条件的确定转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。3.顺序功能图的绘制4.梯形图的绘制第四章可编程控制器程序设计4.3.2顺序功能图的组成要素顺序功能图是一种通用技术语言，可供不同人员进行交流，在顺序控制程序设计法中，顺序功能图的绘制是最关键的一个环节，它将直接决定程序的质量。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）等要素组成。步与步之间实现转换应同时具备两个条件：(1)前级步必须是活动步。(2)对应的转换条件成立。第四章可编程控制器程序设计第四章可编程控制器程序设计Y1Y0X2X1M2M44.3.2顺序功能图的组成要素1、步与动作2、有向连线、转换和转换条件各解释见课本P72M0M1Y1T1Y3Y0T0Y2M4M3M2X0M8002T0X1T1X24.3.4顺序功能图的基本结构单序列结构选择序列结构并行序列结构子步结构跳步、重复和循环序列结构绘制顺序功能图的注意事项第四章可编程控制器程序设计单序列结构顺序功能图的单序列结构形式最为简单，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步第四章可编程控制器程序设计选择序列结构选择序列有开始和结束之分。选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并。选择序列的分支是指一个前级步后面紧接着有若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件。分支中表示转换的短划线只能标在水平线之下。第四章可编程控制器程序设计并行序列结构并行序列也有开始和结束之分。并行序列的开始也称为分支，并行序列的结束也称为合并。第四章可编程控制器程序设计子步结构在绘制复杂控制系统顺序功能图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用子步的结构形式，可避免一开始就陷入某些细节中。所谓子步的结构是指在顺序功能图中，某一步包含着一系列子步和转换。第四章可编程控制器程序设计跳步、重复和循环序列结构跳步、重复和循环序列结构实际上都是选择序列结构的特殊形式。第四章可编程控制器程序设计绘制顺序功能图的注意事项（1）两个步绝对不能直接相连，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）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，初始步可能没有输出处于ON状态，但初始步是必不可少的。（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。（5）在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。因此在进入RUN工作方式时，必须用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。第四章可编程控制器程序设计4.4顺序功能图的编程方法根据控制系统的顺序功能图设计梯形图的方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。下面介绍三种编程方法。起动、保持、停止电路的编程方法以转换为中心的编程方法使用STL指令的编程方法。第四章可编程控制器程序设计4.4.1起动、保持、停止电路的编程方法利用辅助继电器M来代表各步单序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法仅有两步的闭环的处理第四章可编程控制器程序设计单序列结构的编程方法下图是某小车运动的示意图、顺序功能图和用起动、保持和停止电路设计的梯形图。第四章可编程控制器程序设计选择序列结构的编程方法如图所示是自动门控制系统的顺序功能图。第四章可编程控制器程序设计T0Y0Y2X1X2X4X5开关X0开Y1关Y3并行序列结构的编程方法第四章可编程控制器程序设计参考课本P80图4.32(b)仅有两步的闭环的处理第四章可编程控制器程序设计M2既是M3的前级步，又是M3的后继步。M2和M3之间增加一步M104.4.2以转换为中心的编程方法单序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法第四章可编程控制器程序设计单序列结构的编程方法第四章可编程控制器程序设计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辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为后继