钱钧PLC-04顺序功能图

PLC原理与应用机械与汽车工程学院主讲：钱钧，丁苏赤电邮：[e-mail]地址：机械楼604室2013年4月19、23日PrinciplesandApplicationsofPLC1第四章梯形图程序的设计方法4.1PLC程序设计概述4.2顺序功能图4.3基于顺序功能图的梯形图编程4.4PLC程序设计实例24.1PLC程序设计概述PLC控制系统设计过程1.了解系统——被控对象、工艺流程、控制要求功能：动作顺序、动作条件、保护、连锁。工作方式：手动、自动、半自动2.确定控制方案3.硬件设计确定系统输入/输出元件PLC型号和硬件配置分配输入/输出点的元件号画出硬件接线图34.1PLC程序设计概述PLC控制系统设计过程4.程序设计（梯形图）5.模拟调试、现场调试6.编写技术文件说明书电气原理图及电气元器件列表I/O连接图、I/O地址分配表程序的注释44.1PLC程序设计概述PLC控制系统设计过程了解被控系统选择PLC型号，确定硬件配置，分配I/O点，设计外部硬件接线图满足要求？满足要求？现场总调试交付使用NNYY设计梯形图程序、模拟调试设计制作控制柜，现场安装接线54.1PLC程序设计概述传统经验设计方法的缺点设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性。设计复杂的程序时，可能要使用大量的中间单元完成记忆、连锁和互锁等功能。由于考虑因素很多，往往交织在一起，分析起来十分困难。一般不可能把所有的问题都考虑的很周到。程序设计出来后，需要模拟调试或现场调试，发现问题再进行修改。有可能在修改某一局部程序时，对程序的其它部分产生意想不到的影响。因此，会给系统的维护和改进带来很大困难。64.1PLC程序设计概述传统经验设计方法的缺点例：时序控制电路3s4s3sX0M0Y0Y1X0M0M0T2M0T0K30T0T1K40T1T2K30M0T1Y0T0M0Y1T1T0T1T274.1PLC程序设计概述顺序控制设计法顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，将系统的一个工作周期分为若干个顺序相连的阶段。在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，对生产过程中的各个执行机构自动有序地进行操作。使用顺序控制设计时，首先根据系统的工艺过程画出顺序功能图，然后画出梯形图。顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接收。对于有经验的工程师，也会提高设计效率，节约大量设计时间，方便程序的调试、修改和阅读。84.1PLC程序设计概述顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）又称为状态转移图。是用辅助继电器/状态继电器来描述工步转移的图形。它是描述控制系统控制过程、功能和特性的图形化工具。法国特利美公司(TeleMecanique)针对机械动作流程开发图形式顺序编程语言(Grafcet)。顺序功能图是Grafcet的延伸，IEC将其列为PLC标准编程语言之一（IEC1131）。我国在1986年颁布了SFC的国家标准GB6988.6-86。94.1PLC程序设计概述顺序功能图设计思想将系统的工作周期划分为若干顺序相连的阶段，称之为“步”。当步被激活时（即满足一定的转换条件），步所代表的动作或命令将被执行。这样一步一步按照顺序，执行机构就能够顺序“前进”。组成步，动作，转换有向连线，转换条件步Sn步Sm转换条件104.1PLC程序设计概述顺序功能图的特点顺序功能图是一种通用、直观的图形语言，并不涉及所描述的控制功能的具体技术。可以供进一步设计和不同专业人员之间进行技术交流之用。对于熟悉设备控制要求和生产工艺的电气工程师来说，很容易设计出顺序功能图。顺序功能图能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。114.1PLC程序设计概述经验设计法v.s.顺序控制设计法经验设计法Y=F(X)顺序控制设计法M=G(X)，Y=H(M)梯形图XY控制电路XM输出电路Y124.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成4.2.2顺序功能图的设计规则4.2.3顺序功能图的基本结构134.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成步活动步、不活动步初始步动作转换有向连线转换条件18765432131514171618mnjihk7654zyxwnefgpa)b)c)d)144.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成步指控制系统的一个工作周期中的某个阶段，根据输出量的状态变化划分。步对应于系统的一个稳定的状态。在任何一步内，各个输出量状态保持不变，即执行机构的动作没有变化。同时相邻的两步输出量总的状态是不同的。步用矩形方框表示。方框中可以用数字表示该步的编号，或用代表该步的编程元件（如：辅助继电器M）作为步的编号。如：用不同的存储位代表步，如M0.0等。这样，各步的编程元件的状态和各输出量之间有着极为简单的逻辑关系。步5M5154.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成步例：步的划分步1步2步3步4步1X0Y0Y1Y2Y0Y1Y2:000100110011000164.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成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”。此时，相应的动作被执行。不活动步处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。18765432131514171618mnjihk7654zyxwnefgpa)b)c)d)18765432131514171618mnjihk7654zyxwnefgpa)b)c)d)18765432131514171618mnjihk7654zyxwnefgpa)b)c)d)当前步前级步后续步活动步174.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成初始步与系统的初始状态对应的步称为初始步。初始状态一般是指系统等待启动命令的相对静止状态。初始步用双线方框表示。每个顺序功能图至少有一个初始步。步0184.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成与步对应的动作控制系统由施控系统和被控系统组成。例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，车床是被控系统。在某一步中要使被控系统完成某些动作，就要求施控系统向被控系统发出相应的命令。动作用带矩形框的文字或符号表示。该矩形框用短线与相应步的符号相连。步5动作A194.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成与步对应的动作如果某一步有几个动作，可以用两种画法表示。但这并不隐含这些动作之间的先后顺序。步5动作A动作B步5动作A动作B20S“灯L1亮”1S“提升汽缸下降”3NS“电动机M1工作”2来自步元素命令类型文字描述命令序号（操作）4.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成与步对应的动作动作有存储型（S）和非存储型（N）两大类型存储型为保持型，可以用S和R指令对存储型动作置位和复位。非存储型则与它所在的步“同存亡”，用输出指令实现。说明动作的语句应表明该动作是否为存储型的命令。N214.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成与步对应的动作动作的修饰词N非存储型当步变为不活动步时动作终止S置位(存储)当步变为不活动步时动作继续，直到动作被复位R复位被修饰词S，SD，SL或DS启动的动作被终止L时间限制步变为活动步时动作被启动，直到步变为不活动步或设定时间到D时间延迟步变为活动步时延迟定时器被启动，如果延迟之后步仍然是活动的，动作被启动和继续，直到步变为不活动步P脉冲当步变为活动步，动作被启动并且只执行一次SD存储与时间延迟在时间延迟之后动作被启动，一直到动作被复位DS延迟与存储在延迟之后如果步仍然是活动的，动作被启动直到被复位SL存储与时间限制步变为活动步时动作被启动，一直到设定的时间到或动作被复位224.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成有向连线——状态转移路线和方向随着时间的推移和转换条件的实现，步的活动状态也会发生进展（转移）。这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。将代表各步的方框按它们成为活动状态的先后顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。步的活动状态的进展方向按从上到下，或从左到右排列。在这两个方向上有向连线的箭头可以省略。如果在设计有向连线必须中断，应在有向连线中断处表明下一步的标号和所在的页码。如步8312页。234.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成转换——分割两个相邻步将相邻的两步分开，步的活动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。用有向连线上与有向连线垂直的短划线表示。转换条件是与转换相关的逻辑命题。可以用文字语言、布尔代数或图形符号表示，将其表注在转换符号(短划线)的旁边。244.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成例210电机M2起动电机M1起动等待T1延时时间到按下停止按钮按下启动按钮254.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成例：锅炉的鼓风机和引风机的控制264.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成例：运料小车控制X2X1Y0X0Y1M1M2M3M0M1M2M3Y0Y1X3X1X2X0启动M0M1M2M3SM0.1X3X1X2X0Y0Y1Y0274.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成例：液压滑台运动控制284.2顺序功能图4.2.1顺序功能图的组成例：彩灯循环点亮控制M0.1M0.2Q0.1M0.3Q0.2M0.4Q0.3M0.5T0·Q0.0T1·Q0.1T2·Q0.2T3·Q0.3T4·Q0.4Q0.0Q0.4M0.0I0.0·Q0.0·Q0.1·Q0.2·Q0.3·Q0.4294.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则两个步不能直接相连，必须用一个转换将两者隔开（如果没有具体的转换条件，一般都用定时延时来解决）。两个转换条件也不能直接相连，必须用一个步将两者隔开。在单序列中，只有当某一步的前级步是活动步时该步才有可能成为活动步。304.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则初始步对应于系统等待启动的初始状态在初始步，可能没有输出处于ON状态，但此步必不可少。该步与后续步的输出变量（动作）不同。如果没用该步，无法表示控制系统的初始状态，系统也就无法回到该状态。步0314.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则激活初始步的方法如果使用没有断电保持功能的编程元件代表各步，在PLC进入RUN工作方式时，这些编程元件都处于OFF状态。初始步也是如此。这样控制系统将无法工作。此时可以使用SM0.1的常开触点使初始步成为活动步。如果控制系统具有自动/手动两种工作状态，应在系统由手动方式进入自动方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步。324.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则设计的自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程。因此，一般是使用步和有向线段组成闭环。在一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停止在初始状态。在连续循环工作方式时，将从最后一步返回到下一工作周期开始运行的第一步。334.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则例：液体混合装置控制初始时容器是空的，各阀门均关闭。按下启动按钮后，打开阀YV1，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀YV1，打开阀YV2，液体B流入容器。当液面到达上限位开关时，关闭阀YV2，电机M开始运行，搅动液体，60s后停止搅动，打开阀YV3，放出混合液，当液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀YV3，打开阀YV1，又开始下一周期的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结束后，停止操作(停在初始状态)。344.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则例：液体混合装置控制354.2顺序功能图4.2.2顺序功能图的设计规则例：液体混合装置控制用PLC来实现控制任务，需要5个输入点，4个输出点。输入继电器作用输出继电器作用X0中限位传感器Y0电磁阀YV1线圈X1上