电气控制与PLC工程应用电子课件-第6章

第6章PLC的程序设计方法6.1梯形图的编程规则6.2经验设计法6.3顺序控制设计法6.4顺序控制梯形图的编程技术6.5PLC应用程序的设计与调试6.1梯形图的编程规则6.1.1梯形图的编程方法6.1.2梯形图的基本概念6.1.3梯形图的编程规则6.1.2梯形图的基本概念1.软继电器2.能流3.母线4.梯形图的逻辑解算图6-1梯形图a)错误的梯形图b)正确的梯形图6.1.3梯形图的编程规则1)每一逻辑行总是起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于线圈或右母线(右母线可以不画出)。2)梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联而不能串联。3)触点的使用次数不受限制。4)一般情况下，在梯形图中同一线圈只能出现一次。5)对于不可编程梯形图必须做等效变换，变成可编程梯形图，如图6-1所示。6)程序结构优化。图6-2梯形图编程注意事项a)避免双线圈输出b)结构优化(一)c)结构优化(二)d)结构优化(三)e)结构优化(四)6.2PLC程序的经验设计法•基本思路：在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，通过多次反复地调试和修改梯形图，增加中间编程元件和触点，以得到一个较为满意的程序。•基本特点：没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系。•适用场合：可用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。•基本步骤：分析控制要求、选择控制原则；设计主令和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。6.2.1经验设计法应用举例6.2.2经验设计法的特点6.2.1经验设计法应用举例1.具有互锁功能的可逆运转控制2.两台异步电动机延时起动的控制3.送料小车自动控制程序4.两处卸料小车自动控制程序图6-3三相异步电动机正、反转控制电路图6-4正、反转控制的PLC接线及梯形图程序图6-5两台电动机延时起动控制图6-6送料小车的自动控制a)小车运行示意图b)梯形图建立在电动机正反转控制梯形图的基础上图中所用的x1的触点类型与可编程序控制器外接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。建议尽可能用常开触点作可编程序控制器的输入信号如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的输入继电器的触点改为相反的触点，即常开触点改为常闭触点，常闭触点改为常开触点6.2.2经验设计法的特点1)设计繁琐，设计周期长。2)梯形图的可读性差，系统维护困难。PLC程序的经验设计法总结•经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。•经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，设计的结果往往不很规范，因人而异。•特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯形图的可读性差、系统维护困难。PLC程序的顺控设计法•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，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。6.3顺序控制设计法6.3.1顺序控制设计法概述6.3.2顺序控制设计法的设计步骤6.3.3功能图的绘制5.4PLC程序的顺控设计法5.4.2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•梯形图的编制图6-8步的划分a)划分方法一b)划分方法二6.3.3功能图的绘制1.步与动作2.有向连线、转换和转换条件3.功能图绘制举例4.功能图的基本结构2.有向连线、转换和转换条件1)该转换所有的相邻前级步都是活动步。2)相应的转换条件得到满足。1)使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。2)使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。图6-9液压滑台系统的功能图表6-1液压元件动作表元件工步Y0Y1Y2原位---快进+--工进+-+快退-+-表6-2输入/输出设备与PLCI/O对应关系PLCI/OX0X1X2X3Y0Y1Y2输入/输出设备SBSQ1SQ2SQ3YV1YV2YV34.功能图的基本结构(1)单序列(2)选择序列(3)并行序列图6-11单序列功能图图6-12剪板机的工作示意图步M0是初始步，CO用来控制剪料的次数，一次工作循环完成后，CO的当前值加1，没有剪完10块料时，CO的当前值小于设定值10，其常闭触点闭合，转换条件CO满足，将返回M1步，重新开始工作。剪完10块料后，CO的当前值等于设定值10，其常开触点闭合，转换条件CO满足，将返回初始步M0，等待下一次起动命令。步M5，M7是等待步，它们用来同时结束两个并行序列。图中水平双线之下的转换条件“=l”表示转换条件总是满足的，即只要步M5，M7都是活动的，就会发生步M5，M7到步M8的进展，步M5，M7变为不活动步，而步M8变为活动步。6.4顺序控制梯形图的编程技术6.4.1使用起、保、停电路的编程方法6.4.2起、保、停电路编程方法的工程应用6.4.3以转换为中心的编程方法6.4.4以转换为中心编程方法的工程应用6.4.5使用STL指令的编程方法6.4.6使用STL指令编程方法的工程应用6.4.1使用起、保、停电路的编程方法1.单序列的编程方法2.选择序列的编程方法3.并行序列的编程方法4.编程注意事项图6-14单序列的编程图6-15使用起、保、停电路的单序列编程示例4.编程注意事项1)梯形图中不允许出现双线圈现象。2)如果在功能图中仅有由两步组成的小闭环，如图6-19a所示，则相应的辅助继电器线圈将不能通电。3)对于复杂的功能表图编程时，应注意转换的实现条件。6.4.2起、保、停电路编程方法的工程应用图6-22液体混合装置示意图图6-23液体混合装置顺序功能图6.4.3以转换为中心的编程方法1.单序列的编程方法2.选择序列的编程方法3.并行序列的编程方法4.转换的同步实现与复杂系统的编程图6-25以转换实现为中心的编程方法a)转换b)对应电路块步Y10Y11Y12Y13快进01l0工进lll00工进20100快进00112.选择序列的编程方法1)选择序列的分支：由于选择序列的实质就是单序列结构，因此以转换为中心的编程方法在选择序列的处理上同单序列相同，如图6-27所示。2)选择序列的合并：选择序列的合并处理和分支处理相同，也是根据转换的个数确定梯形图的梯级数，每个梯级结构均是以转换为中心的基本结构。3.并行序列的编程方法1)并行序列的分支：若某步为一并行分支的开始，当该步变为活动步，且转换条件满足时，用SET指令并联输出，将对应的并行序列激活，用RST指令复位前级步。2)并行序列的合并：各序列转换前的活动步常开触点与转换条件“与”作为执行转换的条件，用SET指令置位后续步，并用并联的RST指令将前级步复位。4.转换的同步实现与复杂系统的编程图6-29转换的同步实现图6-30较复杂系统的编程6.4.4以转换为中心编程方法的工程应用图6-31剪板机控制系统的梯形图图6-32信号灯控制系统a)时序图b)功能图6.4.5使用STL指令的编程方法1)与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，即LD点移到STL触点右侧，直到出现下一条STL指令或RET指令，RET指令使LD点返回左侧母线。2)STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈，STL触点也可以使Y、M、S等元件置位或复位。3)STL触点断开时，CPU不执行它驱动的电路块，即CPU只执行活动步对应的程序。4)由于CPU只执行活动步对应的电路块，使用STL指令时允许双线圈输出，即同一元件的几个线圈可以分别被不同的STL触点驱动。5)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。6)STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但是可以使用CJP和EJP指令。7)与普通的辅助继电器一样，可以对状态寄存器使用LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、OUT等指令，这时状态器触点的画法与普通触点的画法相同。8)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。9)OUT指令与SET指令有相同的功能，即都能使转移源自动复位，但OUT指令只用于向分离的状态转移，而不是向相邻的状态转移，当需要从某一步返回到初始步时，用OUT指令。1.单序列的编程方法2.选择序列的编程方法3.并行序列的编程方法4.跳步与循环5.使用STL指令编程方法的规则STL指令特点•与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，RET指令使LD点返回左侧母线•各STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一个STL电路结束时一定要使用RET指令•STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y，M，S，T等元件的线圈•由于CPU只执行活动步对应的电路块，使用STL指令时允许双线圈输出•在状态转换过程中，相邻两步的两个状态同时ON一个扫描周期，为了避免不能同时接通的两个外部负载(如控制异步电动机正、反转的两个接触器)同时接通，应在可编程序控制器外部设置硬件联锁。•同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不能复位。•STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，建议不要在STL触点驱动的电路块中使用CJ指令使用。•在中断程序与子程序内，不能使用STL指令。图6-33STL指令与功能表图a)功能图b)STL指令的使用1.单序列的编程方法图6-34单序列的STL指令编程方法a)小车运行示意图b)功能图c)梯形图2.选择序列的编程方法1)选择序列的分支：如果某一步的后面有N条选择序列分支，则该步的STL触点开始的电路块中应有N条分别指明各转换条件和转换目标的电路并联。2)选择序列的合并：各序列的合并是在正确地确定每一步的转换条件和转换目标后“自然”完成的。图6-36选择序列的STL指令编程示例a)状态转移图b)梯形图c)指令表3.并行序列的编程方法1)并行序列的分支：若某步为一并行分支的开始，当该步变为活动步，且转换条件满足时，用SET指令连续置位对应的并行序各步。2)并行序列的合并：各序列合并前应满足各序列确保同步(可设置等待步)，将各序列转换前的步元件STL触点与转换条件常开触点“与”作为合并的条件，同步时应注意各序列结束时将输出线圈切断(可将转换条件的常闭触点串入输出线圈)。1)对并行分支编程时，先对分支状态进行驱动处理，然后按分支顺序进行状态转移处理。2)并行分支的汇合最多能实现8个分支的汇合。3)并行分支与汇合流程结构中，并联分支后面不能使用选择性转移条件，在转移条件后不允许并行汇合列。图6-38并行序列的功能图编程举例a)状态转移图b)梯形图c)指令表图6-39含有选择序列、并行序列的控制功能图图6-40选择序列、并行序列的梯形图程序1.初始化脉冲M8002将S0置为ON，车道绿灯和人行道红灯亮2.若行人按人行道按钮X0或X1，系统从初始步S0进入步S21和S30，交通灯状态未变。3.T0开始定时，30s后车道变为黄灯。4.T1定时，10s后车道变为红灯。5.T2定时5s后人行道变为绿灯。6.T3定时15s后人行道绿灯开始闪烁，闪烁次数用C0控制，闪了5次后，人行道绿灯灭，红灯亮，5s后返回初始状态。4.跳步与循环(1)跳步(2)循环图6-41含有跳步和循环的功能图5.使用STL指令编程方法的规则1)有些分支、汇合组成的状态转移图(功能图)，它们连续直接从汇合线转移到下一个分支线，而没有中间状态，如图6-42所示。2)状态转移图中的转移条件不能使用ANB