第七讲、PLC程序设计方法(上交)

PLC程序的设计方法（二）授课教师：刘美莲（E-mail：[e-mail]）（北京工商大学机械自动化学院）电气与PLC控制技术2.2PLC程序的顺控设计法1、概述顺序控制系统：如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，则该系统称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤步的划分转换条件的确定功能表图的绘制梯形图的编制2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤步的划分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，并且用编程元件来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤步的划分步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的。否则就不能这样划分，例如从快进到工进与PLC输出无关，那么快进和工进只能算一步。2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤功能表图的绘制根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一步。功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。功能表图不涉及所描述控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言，可用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了国家标准。我国1986年颁布了功能表图国家标准（GB6988.6-86）。2.2PLC程序的顺控设计法2、顺控设计法的设计步骤梯形图的编制根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。如果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制功能表图的组成主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制步与动作步：矩形框表示步，方框内是该步的编号。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步初始步：与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。50(a)(b)2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制步与动作动作：一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作动作的表示：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。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制步与动作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”。步处于活动时，相应的动作被执行。保持型动作：若为保持型动作，则该步不活动时继续执行该动作。非保持型动作：若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。说明：一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制有向连线、转换与转换条件有向连线：功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上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。转换：转换是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。转换条件：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。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制转换实现的基本规则转换实现的条件：在功能表图中步的活动状态的进展是由转换的实现来完成。转换实现必须同时满足两个条件：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。转换实现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作：1）使所有的后续步都变为活动步；2）使所有的前级步都变为不活动步。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制例（液压滑台）2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制功能表图的基本结构单序列：单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制功能表图的基本结构选择序列：选择序列的转移由各自的条件选择执行，状态不能同时转移。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制功能表图的基本结构并行序列：并行序列的开始称为分支，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。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制功能表图的基本结构子步：某一步可以包含一系列子步和转换，通常这些序列表示整个系统的一个完整的子功能。子步的使用使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。子步中还可以包含更详细的子步，这使设计方法的逻辑性很强，可以减少设计中的错误，缩短总体设计和查错所需要的时间。2.2PLC程序的顺控设计法3、顺控设计法中功能表图的绘制绘制功能表图应注意的问题两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。功能表图中初始步是必不可少的。只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式概述梯形图的编程方式是指根据功能表图设计出梯形图的方法为了适应各PLC在编程元件、指令功能和表示方法上的差异，本节主要介绍：1）以转换为中心的编程方式2）使用STL指令的编程方式为了便于分析，我们假设刚开始执行用户程序时，系统已处于初始步（用初始化脉冲M71将初始步置位），代表其余各步的编程元件均为OFF，为转换的实现做好了准备。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式以转换为中心的编程方式2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式以转换为中心的编程方式例：信号灯控制Y430X400Y431Y432M71Y430Y430T450T451T452Y431Y431Y4322.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式以转换为中心的编程方式例：信号灯控制M71Y430Y430T450T451T452Y431Y431Y432X400T450T451T452M71X400T450T451T452Y430T450K4T451K6Y432T452K5Y431M3002.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式以转换为中心的编程方式例：信号灯控制M71X400T450T451T452Y430T450K4T451K6Y432T452K5Y431M300编程时，不能将输出继电器的线圈与SET、RST指令并联。因为前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的，转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路被断开，而输出继电器线圈至少应该在某一步活动的全部时间内接通。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式许多PLC厂家有专门用于编制顺控程序的指令和编程元件STL触点驱动的电路块具有三个功能：对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式1）步进指令及步进梯形图STL：步进接点指令；RET：步进返回指令。STL/RET步进指令使用状态继电器S600~S647共40个。状态继电器均有电池支持。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式1）步进指令及步进梯形图状态S600状态S601X401Y430Y431Y430SS601Y431S600S601X401STLS600OUTY430LDX401SS601STLS601OUTY4312.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式例：机械手搬物自动控制输入I/O设置：起动按钮X400停止按钮X401上限位X402下限位X403左限位X404右限位X405输出上升Y430下降Y431左行Y432右行Y433夹紧Y434S600M71（初始化脉冲）X404（左）S601X402（上）X404（左）X400（起动）Y431S602X403（下）T451Y434SS603T451Y430S604X402（上）Y433S606X403（下）T452Y434RS607T452Y430S610X402（上）Y432S605X405（右）Y4312.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式STL触点是与左侧母线相连的常开触点，当某一步为活动步时，对应的STL触点接通，该步的负载被驱动。当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态器被SET指令置位，后续步变为活动步，同时与前级步对应的状态器被系统程序自动复位，前级步对应的STL触点断开。STL指令只能用于状态寄存器，在没有并行序列时，一个状态寄存器的STL触点在梯形图中只能出现一次。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式使用STL指令时应该注意以下一些问题：与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令。各个STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一个电路结束时一定要使用RET指令。STL触点断开时，CPU不执行它驱动的电路块。CPU只执行活动步对应的电路块，因此允许双线圈输出。STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可用CJP和EJP指令。使状态器置位的指令如果不在STL触点驱动的电路块内，执行置位指令时系统程序不会自动将前级步对应的状态器复位。2.2PLC程序的顺控设计法4、顺控设计法中梯形图的编程方式使用步进指令的编程方式例：小车控制