PLC第4章 数字控制系统梯形图程序设计方法

第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法4.1梯形图的经验设计法在一些典型电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个比较满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、质量和设计者的经验有很大的关系。4.1.1有记忆功能的电路4.1.2定时器应用电路图4-3长延时电路图4-4闪烁电路4.1.3经验设计法举例图4-5小车自动往复运动的继电器控制电路图4.1.3常闭触点输入信号的处理分析上个例题中的PLC输入端I0.5处的FR的触点常开常闭情况，我们可以得出这样的结论：为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建议尽可能地用常开触点作为PLC地输入信号。4.2根据继电器电路图设计梯形图的方法4.2.1基本方法“翻译”用PLC的外部硬件接线图和梯形图程序来实现继电器系统的功能。PLC→控制箱；梯形图→控制箱内“线路图”；输入和输出→控制箱与外部的“接口继电器”。将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤：了解和熟悉被控制设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。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位存储器和定时器的地址。根据上述的对应关系画出梯形图4.2.2注意事项1.应遵守梯形图语言中的语法规定2．设置中间单元3．尽量减少PLC的输入信号和输出信号4．设立外部联锁电路5．梯形图的优化设计6．外部负载的额定电压4.3顺序控制设计法与顺序功能图4.3.1顺序控制设计法所谓顺序控制，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操作。使用顺序控制设计法时首先根据系统地工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图设计梯形图。顺序功能图（SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。4.3.2步与动作1．步的基本概念将系统的一个工作周期划分成若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（step），用编程元件（M，S）来代表各个步。步是根据输出量的状态来划分的。顺序设计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。图4-11波形图图4-12顺序功能图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的状态。初始步用双线方框表示，每个顺序功能图至少对应有一个初始步。3．与步对应的动作或命令4．活动步当系统正处在某一步所在阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。5动作A动作B6动作A动作B图4-13顺序功能图4.3.3有向连线与转换条件有向连线：从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。转换：用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开。转换条件：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线的旁边。图4-15转换条件SM0.1的作用：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。如果没有断电保持功能的编程元件代表各步，进入RUN工作方式时，他们均处于0状态，必须用开机接通一个扫描周期的初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步。4.3.4顺序功能图的基本结构单序列：单序列由一些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。选择序列：选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线之下；选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到一个公共序列时，用需要序列相同数量的转换符号和水平连线来表示，转换符号只允许标在水平连线之上。并列序列：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（结束称为合并），当转换条件的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列；水平线用双线表示，水平双线之上（下）只允许有一个转换符号。图4-16单序列、选择序列与并行序列复杂的顺序功能图举例：4.3.5顺序功能图中转换实现的基本规则1．转换实现的条件：(1)该转换所有的前级步都是活动步。(2)相应的转换条件得到满足。●了解同步实现2．转换实现应完成的操作(1)使所有的后续步变为活动步。(2)使所有的前级步变为不活动步。图4-19转换的同步实现这两条规则可以用于任意结构中的转换！3．绘制顺序功能图时的注意事项：两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。不要漏掉初始步。在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，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，图4-12)，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步(图4-18)。4．顺序控制设计法的本质（相对经典设计法）图4-20信号关系图图4-26改错例题：某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔。开始自动运行时两个钻头在最上面的位置，限位开关I0.3和I0.5为ON。操作人员放好工件后，按下启动按钮I0.0，Q0.0变为ON，工件被加紧，加紧后压力继电器I0.1为ON，Q0.1和Q0.3使两个钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关I0.2和I0.4设定的深度时，Q0.2和Q0.4使两个钻头分别上行，升到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时，分别停止上行，设定值为3的计数器C0的当前值加1。两个都上升到位后，若没有钻完3对孔，C0的常闭触点闭合，Q0.5使工件旋转1200，旋转到位时限位开关I0.6位ON，旋转结束后又开始钻第2对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，C0的常开触点闭合，Q0.6使工件松开，松开到位时，限位开关I0.7为ON，系统返回初始状态。画出控制系统的顺序功能图。本章小节学习内容回顾：梯形图的经验设计法（记忆部分经典电路）根据继电器电路设计梯形图的方法顺序控制设计法与顺序功能图（重点）作业：课后所有习题!上交的作业:4、5、6、10