顺序控制设计法

顺序控制设计法锅炉的鼓风机和引风机的控制要求：按下启动按钮I0.0后，应先开引风机，延时l2s后再开鼓风机。按下停止按钮I0.1后，应先停鼓风机，10s后再停引风机。试画出其对应的时序图。12S10SI0.0I0.1Q0.0Q0.1顺序控制设计法其对应的顺序功能图为：SM0.1:西门子PLC的特殊存储器位，该位在首次扫描时为1，其后为0。初始步转换转换条件步有向连线与步对应的动作顺序控制设计法所谓顺序控制法，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有秩序地进行操作。使用顺序控制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编写梯形图程序。有的PLC为用户提供了顺序功能图语言，在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作。顺序控制设计法顺序功能图（SequentialFunctionChart,也称状态转移图或功能表图）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种流程图，也是设计PLC顺序控制程序的有力工具。顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流之用。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成。顺序控制设计法（1）步顺序控制法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step），并用编程元件（例如位存储器M或顺序控制继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的ON／OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。顺序控制设计法顺序控制法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出位。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法（2）初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是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，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法（3）与步对应的动作一个控制系统可以被划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（action）；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”（command）。为了叙述方便，下面将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。顺序控制设计法如果某一步有几个动作，可以将这些动作对应的各个矩形框并排画出，但并不表示这些动作之间存在任何顺序关系。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法（4）活动步当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。顺序控制设计法（5）有向连线在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。在可以省略箭头的有向连线上，为了更易于理解也可以加箭头。顺序控制设计法如果在画图时有向连线必须中断（例如在复杂的图中，或用几个图来表示一个顺序功能图时），应在有向连线中断之处标明下一步的标号和所在的页数。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法（6）转换转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的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。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法（7）转换条件使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以是外部的输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通或断开等；也可以是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器常开触点的接通等，转换条件还可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。锅炉鼓风机和引风机的顺序功能图顺序控制设计法转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线的旁边，使用得最多的是布尔代数表达式。转换条件I0.0和分别表示当输入信号I0.0为ON和OFF时转换实现。符号↑I0.0和↓I0.0分别表示当I0.0从0→1状态和从l→0状态时转换实现。转换条件I0.0·C0表示I0.0的常开触点与C0的常开触点同时闭合，在梯形图中则用两个触点的串联来表示这样一个“与”逻辑关系。0.0I顺序控制设计法在顺序功能图中，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。如果用没有断电保持功能的编程元件代表各步，当进入RUN工作方式时，它们均处于OFF状态，必须用初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因为顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。如果系统有自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步。顺序控制设计法画出下列时序图对应的顺序功能图。4SI0.0I0.1Q0.0Q0.1(a)7SI0.0I0.1Q0.0Q0.1(b)顺序控制设计法有的PLC并没有为用户提供顺序功能图语言，因此我们有必要学习如何将顺序功能图转换为对应的梯形图程序。顺序控制设计法步M0.2的前级步为M0.1，后续步为M0.3，从步M0.1往步M0.2转换的转换条件为T37。方法是将前级步的常开触点与转换条件串联作为该步变为活动步的启动条件，此部分与该步的常开触点并联，再与后续步的常闭触点串联即可。顺序控制设计法根据以上方法，先逻辑后输出，写出锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图程序：顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法第三个转换的前级步为M0.1，后续步为M0.2，转换条件为T37。方法是将前级步的常开触点与转换条件串联作为控制条件，使该转换的后续步置位，前级步复位。顺序控制设计法根据以上方法，先逻辑后输出，写出锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图程序：顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法S7-200系列PLC还专门提供了一类用于顺序控制系统设计的指令，即顺序控制继电器指令。S7-200CPU含有256个顺序控制继电器。S7-200的顺序控制包括3个指令：顺控开始指令（SCR）、顺控转换指令（SCRT）、顺控结束指令（SCRE）。顺控程序段从SCR开始到SCRE结束。顺序控制设计法（1）顺控开始指令顺控开始指令由顺控开始指令助记符（SCR）和顺控继电器Sn组成，其中n为顺控继电器的位号。其梯形图和语句表表示如图（a）。当顺控继电器Sn=1时，启动SCRn段的顺控程序，即在执行到SCRn之前一定要使Sn置位才能进到SCRn顺控程序段。顺序控制设计法（2）顺控转换指令顺控转换指令由顺控转换指令助记符（SCRT）和顺控继电器Sn组成。其梯形图和语句表表示如图（b）。顺控转换指令确定要启动的下一个SCR位。当SCRT线圈得电时，SCRT指令中指定的顺序控制继电器变为1状态，同时当前活动步对应的顺序控制继电器复位为0状态。顺序控制设计法（3）顺控结束指令顺控结束指令由顺控结束指令助记符（SCRE）构成。其梯形图和语句表表示如图（c）。执行到SCRE意味着本SCRn程序段的结束。紧接着要执行下一个（或几个）状态为1的顺控继电器对应的顺控程序段。使用SCR指令时要注意：不能在不同的程序中使用相同的S位；不能在SCR段内使用JMP及LBL指令，即不允许用跳转的方法跳入或跳出SCR段；不能在SCR段内使用FOR,NEXT,或END指令。顺序控制设计法使用SCR法将顺序功能图转换为梯形图之前，需将原顺序功能图中的“M”用“S”替代。顺序控制设计法步S0.1为活动步时，将Q0.0置1，且定时器T37计时开始。当计时时间到，SCRTS0.2线圈得电，此时顺序控制继电器S0.2变为1状态，同时当前活动步对应的顺序控制继电器S0.1复位为0状态。执行到SCRE，则本SCR程序段结束。紧接着去执行状态已为1的顺控继电器S0.2对应的顺控程序段。顺序控制设计法根据以上方法，写出锅炉鼓风机和引风机控制的梯形图程序：顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法在前面我们已初步了解顺序控制法、简单的顺序功能图的绘制及其转换为相应梯形图的方法。然而在实际控制系统中，很多控制流程并非简单的单序列流程，而是包括了选择分支、并行分支等复杂的控制流程，为此我们将进一步学习顺序功能图的基本结构。顺序控制设计法（1）单序列单序列顺序功能图由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步,如图(a)所示。顺序控制设计法（2）选择序列选择序列的开始称为分支，见图（b），转换符号只能标在水平连线之下。如果步5是活动步，并且转换条件h=1，则发生由步5→步8的进展。如果步5是活动步，并且k=1，则发生由步5→步l0的进展。如果将选择条件k改为k·h，则当k和h同时为ON时，将优先选择h对应的序列，一般只允许同时选择一个序列。选择序列的结束称为合并，见图（b），转换符号只允许标在水平连线之上。如果步9是活动步，并且转换条件j=1，则发生由步9→步l2的进展。如果步11是活动步，并且n=1，则发生由步l1→步l2的进展。顺序控制设计法（3）并行序列并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。并行序列的开始称为分支，见图（c），当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。当步3是活动的，并且转换条件e=1，4和6这两步同时变为活动步，同时步3变为不活动步。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。步4、6被同时激活后，每个序列中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。并行序列的结束称为合并，见图（c），在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。当直接连在双线上的所有前级步（步5、7）都处于活动状态，并且转换条件i=1时，才会发生步5、7到步l0的进展，即步5、7同时变为不活动步，而步10变为活动步。顺序控制设计法下面是针对绘制顺序功能图时常见的错误提出的注意事项：（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。第l条和第2条可以作为检查顺序功能图是否正确的判据。顺序控制设计法（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，这一步可能没有什么输出处于ON状态，因此有的初学者在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。初始步是必不可少的，一方面因为该步与它的相邻步相比，从总体上说输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回等待起动的停止状态。（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，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态（单周期操作），在连续循环工作方式时，应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步。换句话说，在顺序功能图中不能有“到此为止”的死胡同。顺序控制设计法指出下图所示顺序功能图中的错误。M0.0M0.1Q0.3I0.5M0.3M0.2Q0.3I0.0I0.1（1）初始步应为双线框；（2）最上面的转换旁边没有转换条件；（3）步M0.2和步M0.0之间无转换；（4）转换I0.0与最上面的转化之间没有步，最上面的水平有向连线应放在最上面的转换之下；（5）输入I0.5不能作为动作；（6）输出位Q不能用作转换条件，一般用输入、定时器和计数