數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法

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1、第 四 章 數(shù) 字 量 控 制 系 統(tǒng) 梯 形 圖 程 序 設(shè) 計(jì) 方 法教 學(xué) 目 的了 解 梯 形 圖 程 序 的 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 及 其 局 限 性了 解 根 據(jù) 繼 電 器 電 路 圖 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 程 序 的 基 本 方 法熟 悉 梯 形 圖 程 序 的 順 序 控 制 系 統(tǒng) 程 序 設(shè) 計(jì) 方 法掌 握 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 中 順 序 功 能 圖 的 繪 制 4.1 PLC的 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法數(shù) 字 量 控 制 系 統(tǒng) 又 稱 為 開(kāi) 關(guān) 量 控 制 系 統(tǒng) ， 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 就 是 典型 的 數(shù) 字 量 控 制 系 統(tǒng) 。 這 種 控 制 系

2、統(tǒng) 的 電 路 設(shè) 計(jì) 采 用 傳 統(tǒng) 的 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè)計(jì) 法 。 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 ： 在 一 些 典 型 電 路 的 基 礎(chǔ) 上 ， 根 據(jù) 被 控 對(duì) 象 對(duì) 控 制 系統(tǒng) 的 具 體 要 求 ， 不 斷 地 修 改 和 完 善 梯 形 圖 。 有 時(shí) 需 要 多 次 反 復(fù) 地 調(diào)試 和 修 改 梯 形 圖 ， 增 加 一 些 中 間 編 程 元 件 和 觸 點(diǎn) ， 最 后 才 能 得 到 一個(gè) 滿 意 的 結(jié) 果 。本 質(zhì) ： 實(shí) 際 上 是 試 圖 用 輸 入 信 號(hào) X直 接 控 制 輸 出 信 號(hào) Y， 如 果 無(wú) 法控 制 或 為 了 解 決 記 憶 、 聯(lián) 鎖 、 互 鎖

3、等 功 能 ， 只 好 被 動(dòng) 地 增 加 一 些 輔助 元 件 和 輔 助 觸 點(diǎn) ， 由 于 各 系 統(tǒng) 輸 出 量 Y與 輸 入 量 X之 間 的 關(guān) 系 和 對(duì)聯(lián) 鎖 、 互 鎖 的 要 求 千 變 萬(wàn) 化 ， 不 可 能 找 出 一 種 簡(jiǎn) 單 通 用 的 設(shè) 計(jì) 方 法 。特 點(diǎn) ： 設(shè) 計(jì) 方 法 沒(méi) 有 普 遍 規(guī) 律 可 以 遵 循 ， 具 有 很 大 的 試 探 性 和 隨意 性 ， 最 后 的 結(jié) 果 不 是 唯 一 的 ， 設(shè) 計(jì) 所 用 的 時(shí) 間 、 設(shè) 計(jì) 質(zhì) 量 與 設(shè) 計(jì)者 的 經(jīng) 驗(yàn) 有 很 大 關(guān) 系 ， 設(shè) 計(jì) 出 的 程 序 可 讀 性 差 ， 可 維

4、 護(hù) 性 差 。 適 用 場(chǎng) 合 ： 可 用 于 較 簡(jiǎn) 單 的 梯 形 圖 程 序 和 隨 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 程 序 設(shè) 計(jì) 。 4.1.1 有 記 憶 功 能 的 電 路 （ 起 保 停 電 路 ） I0.0 IN TONPT 100msT3790T37Q0.1 T38 Q0.1( ) Q0.1 I0.0 IN TONPT 100msT3870 4.1.2 定 時(shí) 器 應(yīng) 用 電 路【 例 ： 4 1】 定 時(shí) 器 延 時(shí) 接 通 /延 時(shí) 斷 開(kāi) 電 路 【 例 4 2】 用 計(jì) 數(shù) 器 設(shè) 計(jì) 長(zhǎng) 延 時(shí) 電 路【 例 4 3】 用 計(jì) 數(shù) 器 擴(kuò) 展 定 時(shí) 器 的 定 時(shí) 范 圍

5、SM0.4 1min時(shí) 鐘 脈 沖3000S=50min定 時(shí) LD I0.2AN T37 TON T37,30000LD T37LDN I0.2CTU C4,12000LD C4 = Q0.0LD SM0.4LD I0.1CTU C2,30000LD C2 = Q0.0 【 例 4 4】 用 定 時(shí) 器 設(shè) 計(jì) 閃 爍 電 路I0.0Q0.0 3S2S 2S2S 3S LD I0.0AN T38TON T37,20LD T37TON T38,30 = Q0.0 4.3.3 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 舉 例例 ： 小 車 自 動(dòng) 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 繼 電 器 控 制 電 路 ：KM1： 控 制 電 機(jī)

6、 正 轉(zhuǎn) 交 流 接 觸 器 ； KM2: 控 制 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 交 流 接 觸 器FR: 電 機(jī) 過(guò) 載 保 護(hù) 熱 繼 電 器 ； FU1: 電 機(jī) 主 供 電 回 路 保 險(xiǎn)FU2: 繼 電 器 控 制 電 路 供 電 回 路 保 險(xiǎn)SB1: 停 止 按 鈕 ；SB2: 右 行 啟 動(dòng) 按 鈕 ；SB3: 左 行 啟 動(dòng) 按 鈕SQ1: 左 限 位 開(kāi) 關(guān) ；SQ2: 右 限 位 開(kāi) 關(guān)圖 4-5小 車 自 動(dòng) 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 繼 電 器 控 制 電 路 圖 小 車 自 動(dòng) 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) PLC自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 程 序 設(shè) 計(jì) 例 ： 兩 工 位 送 料 小 車

7、 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 設(shè) 計(jì) 送 料 小 車 在 限 位 開(kāi) 關(guān) I0.4處 裝 料 ， 10S后 裝 料 結(jié) 束 開(kāi) 始 右 行 ， 碰 到右 限 位 開(kāi) 關(guān) I0.3后 停 下 來(lái) 卸 料 ， 15S后 左 行 ， 碰 到 I0.4后 停 下 來(lái) 裝料 ， 這 樣 不 停 地 循 環(huán) 工 作 ， 直 到 按 下 停 止 按 鈕 I0.2。按 鈕 I0.0和 I0.1分 別 用 來(lái)啟 動(dòng) 小 車 右 行 和 左 行 。 例 ： 兩 處 卸 料 三 工 位 小 車 自 動(dòng) 控 制 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 設(shè) 計(jì) 在 上 例 中 ， 小 車 仍 在 限 位 開(kāi)

8、 關(guān) I0.4處 裝 料 ， 并 在 I0.5和 I0.3處 輪流 卸 料 。 小 車 在 一 次 工 作 循 環(huán) 中 的 兩 次 右 行 都 要 碰 到 I0.5， 第 一 次碰 到 它 時(shí) 停 下 卸 料 ， 第 二 次 碰 到它 時(shí) 繼 續(xù) 前 進(jìn) ， 因 此 應(yīng) 設(shè) 置 一 個(gè)具 有 記 憶 功 能 的 編 程 元 件 ， 區(qū) 分是 第 一 次 還 是 第 二 次 碰 到 I0.5。 4.1.4 常 閉 觸 點(diǎn) 輸 入 信 號(hào) 的 處 理 前 面 在 介 紹 梯 形 圖 的 設(shè) 計(jì) 方 法 時(shí) ， 實(shí) 際 上 有 一 個(gè) 前 提 ， 就 是 假 設(shè)輸 入 的 數(shù) 字 量 信 號(hào) 均 由

9、 外 部 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 提 供 。 但 是 有 些 輸 入 信 號(hào) 只 能由 常 閉 觸 點(diǎn) 提 供 。 在 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 時(shí) 就 要 考 慮 對(duì) 常 閉 觸 點(diǎn) 輸 入 信 號(hào) 的處 理 ， 設(shè) 計(jì) 思 路 就 不 能 夠 按 照 常 規(guī) 思 路 來(lái) 進(jìn) 行 ， 需 要 考 慮 對(duì) 這 些 常閉 輸 入 觸 點(diǎn) 的 狀 態(tài) 進(jìn) 行 調(diào) 整 ， 才 能 得 到 正 確 的 梯 形 圖 程 序 結(jié) 構(gòu) ， 給電 路 的 分 析 帶 來(lái) 不 便 。為 了 使 梯 形 圖 和 繼 電 器電 路 圖 中 觸 點(diǎn) 的 類 型 相同 ， 建 議 盡 可 能 地 使 用常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 作 為 PLC

10、的 輸入 信 號(hào) 。 如 果 某 些 信 號(hào)用 常 閉 觸 點(diǎn) 輸 入 ， 可 以按 輸 入 全 部 為 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 來(lái) 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 。 然 后 將梯 形 圖 中 外 接 常 閉 觸 點(diǎn)的 輸 入 位 的 觸 點(diǎn) 改 為 相反 的 觸 點(diǎn) ， 即 常 開(kāi) 觸 點(diǎn)改 為 常 閉 觸 點(diǎn) ， 常 閉 觸點(diǎn) 改 為 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 。 4.2 根 據(jù) 繼 電 器 電 路 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 的 方 法繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 改 為 PLC自 動(dòng) 控 制 概 述 PLC中 的 梯 形 圖 語(yǔ) 言 與 繼 電 器 控 制 電 路 圖 極 為 相 似 ， 可以 根 據(jù) 繼 電 器 電 路

11、圖 來(lái) 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 程 序 ， 從 而 用 PLC改 造繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 。 由 于 原 有 的 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 經(jīng) 過(guò) 長(zhǎng) 期 的 使 用 和 考 驗(yàn) ， 已經(jīng) 證 明 能 完 成 系 統(tǒng) 要 求 的 控 制 功 能 ， 而 繼 電 器 電 路 圖 又 與梯 形 圖 有 很 多 相 似 之 處 ， 因 此 可 以 將 繼 電 器 電 路 “ 翻 譯 ”成 梯 形 圖 ， 即 用 PLC的 外 部 硬 件 接 線 圖 和 梯 形 圖 程 序 來(lái) 實(shí)現(xiàn) 繼 電 器 系 統(tǒng) 的 功 能 。 且 這 種 設(shè) 計(jì) 方 法 一 般 不 需 要 改 動(dòng) 控制 面 板 ， 保

12、持 了 系 統(tǒng) 原 有 的 外 部 特 性 ， 操 作 人 員 不 用 改 變長(zhǎng) 期 形 成 的 操 作 習(xí) 慣 。 4.2.1 系 統(tǒng) 改 造 的 基 本 方 法 將 PLC看 成 是 繼 電 器 控 制 系 統(tǒng) 中 的 控 制 柜 ， 原 繼 電 器 控制 系 統(tǒng) 中 控 制 柜 的 輸 入 、 輸 出 信 號(hào) 即 看 成 是 PLC的 I/O信 號(hào) ，柜 內(nèi) 的 中 間 繼 電 器 、 時(shí) 間 繼 電 器 、 計(jì) 數(shù) 器 等 物 理 元 器 件 即看 成 是 PLC內(nèi) 部 的 編 程 元 件 。 在 此 基 礎(chǔ) 上 即 可 對(duì) 繼 電 器 控制 電 路 進(jìn) 行 梯 形 圖 程 序 的 改

13、 造 。 將 繼 電 器 電 路 轉(zhuǎn) 換 成 功 能 相 同 的 PLC外 部 接 線 圖 和 梯 形圖 的 步 驟 為 ：1） 了 解 和 熟 悉 被 控 設(shè) 備 的 工 藝 過(guò) 程 和 機(jī) 械 動(dòng) 作 情 況 ，根 據(jù) 繼 電 器 電 路 圖 分 析 和 掌 握 控 制 系 統(tǒng) 的 工 作 原 理 ， 做 到在 設(shè) 計(jì) 和 調(diào) 試 控 制 系 統(tǒng) 時(shí) 心 中 有 數(shù) 。2） 確 定 PLC的 輸 入 信 號(hào) 和 輸 出 負(fù) 載 ， 以 及 與 它 對(duì) 應(yīng) 的 梯形 圖 中 的 I/O地 址 ， 畫(huà) 出 PLC的 外 部 接 線 圖 。3） 確 定 與 繼 電 器 電 路 圖 的 中 間 繼

14、 電 器 、 時(shí) 間 繼 電 器 對(duì)應(yīng) 的 梯 形 圖 中 的 位 存 儲(chǔ) 器 （ M） 和 定 時(shí) 器 (T)地 址 ， 建 立 繼電 器 電 路 中 的 物 理 元 件 與 梯 形 圖 中 編 程 元 件 的 地 址 間 的 對(duì)應(yīng) 關(guān) 系 。4） 根 據(jù) 上 述 對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 畫(huà) 出 梯 形 圖 ， 同 時(shí) 對(duì) 圖 中 不 符 合梯 形 圖 語(yǔ) 法 規(guī) 則 的 程 序 結(jié) 構(gòu) 作 局 部 修 改 和 調(diào) 試 。 內(nèi) 部 元 件 ：KAM0.0KBM0.1KT1T37KT2T38 4.2.2 系 統(tǒng) 改 造 中 的 注 意 事 項(xiàng)梯 形 圖 和 繼 電 器 電 路 圖 表 面 相 似 ，

15、實(shí) 際 上 有 本 質(zhì) 區(qū) 別 。 繼 電 器 電路 是 硬 件 電 路 ， 而 梯 形 圖 是 軟 件 程 序 。改 造 中 應(yīng) 注 意 如 下 問(wèn) 題 ：1.應(yīng) 遵 守 梯 形 圖 語(yǔ) 言 中 的 語(yǔ) 法 規(guī) 定 。2.設(shè) 置 中 間 單 元 ： 若 多 個(gè) 線 圈 都 受 某 組 串 并 聯(lián) 觸 點(diǎn) 的 控 制 ， 為 了簡(jiǎn) 化 電 路 ， 在 梯 形 圖 中 可 以 設(shè) 置 用 該 電 路 控 制 的 位 存 儲(chǔ) 器 （ 類 似 繼電 器 電 路 的 中 間 繼 電 器 ） 。3.盡 量 減 少 PLC的 輸 入 信 號(hào) 和 輸 出 信 號(hào) ， 減 少 PLC的 I/O點(diǎn) 數(shù) ， 降

16、低費(fèi) 用 。4.設(shè) 立 外 部 聯(lián) 鎖 電 路 ， 增 強(qiáng) 系 統(tǒng) 的 安 全 性 和 可 靠 性 。5.對(duì) 梯 形 圖 進(jìn) 行 優(yōu) 化 設(shè) 計(jì) ， 在 串 聯(lián) 電 路 中 將 單 個(gè) 觸 點(diǎn) 放 在 右 邊 ，在 并 聯(lián) 電 路 中 將 單 個(gè) 觸 點(diǎn) 放 在 下 邊 ， 以 避 免 電 路 的 塊 連 接 操 作 ， 從而 減 少 程 序 指 令 條 數(shù) 。6.關(guān) 注 外 部 負(fù) 載 的 額 定 工 作 電 壓 要 求 ， 選 用 PLC輸 出 模 塊 的 輸 出 類型 需 與 之 匹 配 。 4.3 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 與 順 序 功 能 圖4.3.1 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法

17、 用 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 設(shè) 計(jì) 梯 形 圖 程 序 存 在 的 問(wèn) 題 ： 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 沒(méi) 有 一 套 固 定 的 方 法 和 步 驟 可 以 遵 循 ， 具 有很 大 的 試 探 性 和 隨 意 性 ， 對(duì) 于 不 同 的 控 制 系 統(tǒng) ， 沒(méi) 有 一 種通 用 的 容 易 掌 握 的 設(shè) 計(jì) 方 法 。 在 設(shè) 計(jì) 復(fù) 雜 系 統(tǒng) 的 梯 形 圖 時(shí) ， 用 大 量 的 中 間 元 件 來(lái) 完 成記 憶 、 聯(lián) 鎖 和 互 鎖 等 功 能 ， 由 于 需 要 考 慮 的 因 素 較 多 ， 它們 往 往 又 交 織 在 引 起 ， 分 析 起 來(lái) 十 分 困 難 ， 并 且 容

18、 易 遺 漏一 些 應(yīng) 該 考 慮 的 問(wèn) 題 。 修 改 某 一 局 部 電 路 時(shí) ， 很 可 能 會(huì)“ 牽 一 發(fā) 而 動(dòng) 全 身 ” ， 對(duì) 系 統(tǒng) 的 其 它 部 分 產(chǎn) 生 意 想 不 到 的影 響 ， 因 此 梯 形 圖 的 修 改 十 分 麻 煩 ， 往 往 花 了 很 長(zhǎng) 時(shí) 間 還得 不 到 一 個(gè) 滿 意 的 結(jié) 果 。 用 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 設(shè) 計(jì) 出 的 梯 形 圖 程 序 往 往 很 難 閱 讀 ， 給 系統(tǒng) 的 維 修 和 改 進(jìn) 帶 來(lái) 了 很 大 困 難 。 順 序 控 制 ： 就 是 按 照 生 產(chǎn) 工 藝 預(yù) 先 規(guī) 定 的 順 序 ， 在 各 個(gè) 輸

19、入 信 號(hào)的 作 用 下 ， 根 據(jù) 內(nèi) 部 狀 態(tài) 和 時(shí) 間 的 順 序 ， 在 生 產(chǎn) 過(guò) 程 中 各 個(gè) 執(zhí) 行 機(jī)構(gòu) 自 動(dòng) 地 有 秩 序 地 進(jìn) 行 操 作 。 順 序 控 制 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) ： 有 很 強(qiáng) 的 時(shí) 序 性 ， 即 先 做 什 么 ， 后 做 什 么 ，前 面 的 工 作 沒(méi) 做 完 ， 則 不 能 做 后 面 的 工 作 ， 其 中 有 很 多 聯(lián) 鎖 、 互 鎖等 邏 輯 關(guān) 系 。 若 采 用 傳 統(tǒng) 的 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 來(lái) 設(shè) 計(jì) 用 戶 程 序 ， 一 般 是 比較 困 難 的 。 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 ： 首 先 根 據(jù)

20、 被 控 系 統(tǒng) 的 工 藝 過(guò) 程 ， 畫(huà) 出順 序 功 能 圖 ， 然 后 根 據(jù) 順 序 功 能 圖 設(shè) 計(jì) 出 梯 形 圖 程 序 。 有 的 PLC為用 戶 提 供 了 順 序 功 能 圖 語(yǔ) 言 ， 在 編 程 軟 件 中 生 成 順 序 功 能 圖 便 完 成了 編 程 工 作 ， 編 程 軟 件 會(huì) 自 動(dòng) 生 成 對(duì) 應(yīng) 的 梯 形 圖 程 序 。 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 這 是 一 種 先 進(jìn) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 規(guī)律 性 強(qiáng) ， 容 易 接 受 和 掌 握 ， 可 以 極 大 地 提 高 設(shè) 計(jì) 效 率 ， 是 順 序 控 制的 生

21、 產(chǎn) 現(xiàn) 場(chǎng) 設(shè) 計(jì) PLC梯 形 圖 程 序 的 主 要 方 法 ， 它 用 輸 入 量 X控 制 代 表各 步 的 編 程 元 件 （ 如 輔 助 繼 電 器 M） ,再 用 它 們 控 制 輸 出 量 Y， 設(shè) 計(jì) 出 的 程 序 可 讀 性 強(qiáng) ， 程 序 的 調(diào) 試 、 修 改 和 維 護(hù) 方 便 ， 要 重 點(diǎn) 學(xué) 習(xí) 和掌 握 。 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 的 基 礎(chǔ) 是 系 統(tǒng) 的 順 序 功 能 圖 的 繪 制 。 順 序 功 能 圖 (Seguential Function Chart)是 描 述 控 制 系 統(tǒng)的 控 制 過(guò) 程 、 功 能 和 特 性 的 一 種 圖

22、形 ， 也 是 設(shè) 計(jì) PLC順 序控 制 程 序 的 有 力 工 具 。 順 序 功 能 圖 并 不 涉 及 所 描 述 的 控 制 功 能 的 具 體 技 術(shù) ， 它是 一 種 通 用 的 技 術(shù) 語(yǔ) 言 ， 可 以 供 進(jìn) 一 步 設(shè) 計(jì) 和 不 同 專 業(yè) 人員 之 間 進(jìn) 行 技 術(shù) 交 流 之 用 。 順 序 功 能 圖 的 組 成 命 令 或 動(dòng) 作轉(zhuǎn) 換 條 件轉(zhuǎn) 換有 向 連 線工 步 4.3.2 順 序 功 能 圖 中 的 步 與 動(dòng) 作 1.步 的 基 本 概 念 及 工 步 劃 分 的 基 本 方 法 可 以 將 被 控 系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 工 作 周 期 劃 分 為

23、若 干 個(gè) 順 序 相 連的 階 段 ， 這 些 階 段 稱 為 步 ， 并 用 編 程 元 件 （ 如 位 存 儲(chǔ) 器 M和 順 序 控 制 繼 電 器 S） 來(lái) 代 表 各 步 。 根 據(jù) 輸 出 量 的 狀 態(tài) 變 化 來(lái) 劃 分 步 ： 在 任 何 一 步 之 內(nèi) ， 各輸 出 量 的 接 通 /斷 開(kāi) 狀 態(tài) 不 變 ， 但 相 鄰 兩 步 輸 出 量 總 的 狀態(tài) 不 相 同 。 然 后 確 定 步 與 步 之 間 的 轉(zhuǎn) 換 條 件 ， 若 上 一 步 為 活 動(dòng) 步 ，且 由 上 一 步 到 當(dāng) 前 步 的 轉(zhuǎn) 換 條 件 成 立 ， 則 發(fā) 生 步 的 活 動(dòng) 狀態(tài) 的 進(jìn)

24、展 ， 當(dāng) 前 步 變 為 活 動(dòng) 步 ， 上 一 步 變 為 靜 步 。 各 步 相應(yīng) 的 輸 出 即 命 令 或 動(dòng) 作 ， 當(dāng) 步 處 于 活 動(dòng) 狀 態(tài) 時(shí) ， 相 應(yīng) 的 動(dòng)作 被 執(zhí) 行 ； 處 于 不 活 動(dòng) 步 時(shí) ， 相 應(yīng) 的 動(dòng) 作 被 停 止 。 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 用 轉(zhuǎn) 換 條 件 控 制 代 表 各 步 的 編 程 元 件 ，讓 它 們 的 狀 態(tài) 按 一 定 的 順 序 變 化 ， 然 后 用 代 表 各 步 的 編 程元 件 去 控 制 PLC的 各 輸 出 位 。 例 ： 鍋 爐 鼓 風(fēng) 機(jī) 和 引 風(fēng) 機(jī) 順 序 功 能 圖 鍋 爐 鼓 風(fēng) 機(jī) 和

25、 引 風(fēng) 機(jī) 的 控 制 要 求 ：按 下 啟 動(dòng) 按 鈕 I0.0后 ， 先 打 開(kāi) 引 風(fēng) 機(jī) ； 延 時(shí) 12S后 再 打 開(kāi) 鼓 風(fēng) 機(jī) ；按 下 停 止 按 鈕 I0.1后 ， 先 停 止 鼓 風(fēng) 機(jī) ， 10S后 再 停 止 引 風(fēng) 機(jī) 。 2.初 始 步 每 個(gè) 順 序 功 能 圖 至 少 要 有 一 個(gè) 初 始 步 ， 對(duì) 應(yīng) 于 等 待 起 動(dòng) 命 令 時(shí)的 相 對(duì) 靜 止 狀 態(tài) ， 用 雙 線 方 框 表 示 。 這 一 步 可 能 沒(méi) 有 什 么 輸 出 處于 接 通 狀 態(tài) ， 但 這 一 步 是 必 不 可 少 的 。 一 方 面 因 為 該 步 與 它 的 相鄰

26、步 相 比 ， 輸 出 變 量 總 的 狀 態(tài) 各 不 相 同 ， 另 一 方 面 如 果 沒(méi) 有 該 步 ，系 統(tǒng) 將 無(wú) 法 表 示 其 初 始 狀 態(tài) ， 系 統(tǒng) 也 將 無(wú) 法 返 回 停 止 狀 態(tài) 。 3與 步 對(duì) 應(yīng) 的 動(dòng) 作 和 命 令施 控 系 統(tǒng) ： 控 制 設(shè) 備 (如 PLC、 工 控 計(jì) 算 機(jī) 等 )， 發(fā) 出 控 制 命 令 ；被 控 系 統(tǒng) ： 生 產(chǎn) 設(shè) 備 (如 機(jī) 床 、 輸 送 帶 、 鍋 爐 等 )接 收 控 制 命 令 ， 完 成 相 應(yīng) 動(dòng) 作 ， 實(shí) 現(xiàn) 生 產(chǎn) 過(guò) 程 。 在 順 序 功 能 圖 中 ， 稱 呼 命 令 或 動(dòng) 作 均 可 。

27、 同 一 步 中 的 命 令 或 動(dòng) 作 排 列 位 置 之 間 沒(méi) 有 任 何 先 后 順 序 。還 可 通 過(guò) 使 用 動(dòng) 作 修 飾 詞 來(lái) 完 成 各 步 中 的 命 令 或 動(dòng) 作 （ 見(jiàn) 表 4 1） 。 4.活 動(dòng) 步 當(dāng) 系 統(tǒng) 正 處 在 某 一 步 所 在 的 階 段 時(shí) ， 該 步 處 于 活 動(dòng) 狀態(tài) ， 稱 該 步 為 “ 活 動(dòng) 步 ” 。 步 處 于 活 動(dòng) 狀 態(tài) 時(shí) ， 相 應(yīng) 的 動(dòng)作 被 執(zhí) 行 ； 處 于 不 活 動(dòng) 狀 態(tài) 時(shí) ， 相 應(yīng) 的 非 存 儲(chǔ) 型 動(dòng) 作 被 停止 執(zhí) 行 。 4.3.3 順 序 功 能 圖 中 的 有 向 連 線 與 轉(zhuǎn)

28、換 條 件 1.有 向 連 線 在 順 序 功 能 圖 中 ， 隨 著 時(shí) 間 的 推 移 和 轉(zhuǎn) 換 條 件 的 實(shí) 現(xiàn) ，將 會(huì) 發(fā) 生 步 的 活 動(dòng) 狀 態(tài) 的 進(jìn) 展 ， 這 種 進(jìn) 展 按 有 向 連 線 規(guī) 定的 路 線 和 方 向 進(jìn) 行 。 在 順 序 功 能 圖 中 ， 將 代 表 各 步 的 方 框按 它 們 成 為 活 動(dòng) 步 的 順 序 排 列 ， 并 用 有 向 連 線 將 它 們 連 接起 來(lái) 。 步 的 活 動(dòng) 狀 態(tài) 習(xí) 慣 的 進(jìn) 展 方 向 是 從 上 到 下 或 從 左 到右 ， 在 這 兩 個(gè) 方 向 有 向 連 線 的 箭 頭 可 以 省 略 。 如

29、 果 不 是 上述 方 向 ， 應(yīng) 在 有 向 連 線 上 用 箭 頭 標(biāo) 出 進(jìn) 展 方 向 。 若 圖 中 有向 連 線 必 須 中 斷 ， 應(yīng) 在 中 斷 處 標(biāo) 出 后 續(xù) 步 序 和 所 在 頁(yè) 數(shù) 。 2.轉(zhuǎn) 換 轉(zhuǎn) 換 用 有 向 連 線 上 與 有 向 連 線 垂 直 的 短 劃 線 來(lái) 表 示 ， 轉(zhuǎn)換 將 相 鄰 兩 步 隔 開(kāi) 。 步 的 活 動(dòng) 狀 態(tài) 的 進(jìn) 展 是 由 轉(zhuǎn) 換 的 實(shí) 現(xiàn)來(lái) 完 成 的 ， 并 與 控 制 過(guò) 程 的 發(fā) 展 相 對(duì) 應(yīng) 。 3.轉(zhuǎn) 換 條 件 使 系 統(tǒng) 由 當(dāng) 前 步 進(jìn) 入 下 一 步 的 信 號(hào) 稱 為 轉(zhuǎn) 換 條 件 。 轉(zhuǎn)

30、 換 條 件 可 以 是 外 部 輸 入 信 號(hào) ， 如 按 鈕 、 開(kāi) 關(guān) 等 的 接 通 /斷 開(kāi) 等 ； 也 可 以 是 PLC內(nèi) 部 產(chǎn) 生 的 信 號(hào) ， 如 定 時(shí) 器 、 計(jì) 數(shù) 器 觸 點(diǎn) 的 接 通 /斷開(kāi) 等 ； 還 可 以 是 若 干 個(gè) 信 號(hào) 的 與 、 或 、 非 等 的 邏 輯 組 合 。 順 序 功 能 圖 中 轉(zhuǎn) 換 條 件 的 表 示 方 法 ： 可 以 用 文 字 語(yǔ) 言 、 圖 形 符 號(hào)和 布 爾 代 數(shù) 來(lái) 表 示 在 代 表 轉(zhuǎn) 換 的 短 劃 線 旁 ， 多 使 用 布 爾 代 數(shù) 表 達(dá) 式 。 初 始 化 脈 沖 （ SM0.1） 的 使 用

31、 ： 在 順 序 功 能 圖 中 ， 只 有 當(dāng) 某 一 步 的 前 級(jí) 步 是 活 動(dòng) 步 時(shí) ， 該 步 才 有可 能 變 成 活 動(dòng) 步 。 如 果 用 沒(méi) 有 斷 電 保 持 功 能 的 編 程 元 件 代 表 各 步 ，PLC接 入 RUN工 作 方 式 時(shí) ， 工 步 均 處 于 OFF狀 態(tài) ， 系 統(tǒng) 將 無(wú) 法 啟 動(dòng) 并工 作 。 所 以 順 序 功 能 圖 中 必 須 使 用 初 始 化 脈 沖 SM0.1的 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 作為 轉(zhuǎn) 換 條 件 ， 將 初 始 步 預(yù) 置 為 活 動(dòng) 步 ， 系 統(tǒng) 才 能 正 常 啟 動(dòng) 并 進(jìn) 入 相應(yīng) 工 作 狀 態(tài) 。 4.3.

32、4 順 序 功 能 圖 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 1.單 系 列 由 一 系 列 相 繼 激 活 的 步 組 成 ， 每 一 步 之 后 僅有 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 ， 每 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 之 后 也 僅 有 一 個(gè) 步 。 2.選 擇 系 列分 支 ： 開(kāi) 始 稱 為 分 支 ， 其 結(jié) 構(gòu) 是 某 一 步 之 后 在 不 同 轉(zhuǎn) 換 條 件 的 控 制 之 下 ， 當(dāng) 某 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 條 件 滿 足 時(shí) ， 可 以 由 該 步 有 選 擇 地 進(jìn) 入 到 后 續(xù) 的 某 一 步 所 對(duì) 應(yīng) 的 分 支 系 列 中 。 該 步 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 只 能 標(biāo) 注 于 水 平 線 之 下 。合 并 ： 結(jié) 束

33、 稱 為 合 并 。 幾 個(gè) 選 擇 系 列 合 并 到 一 個(gè) 公 共 系 列 時(shí) ， 用 需 要 重 新 組 合 的 系 列 相 同 數(shù) 量 的 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 和 水 平 連 線 來(lái) 表 示 。 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 只 允 許 標(biāo) 注 于 水 平 連 線 之 上 。 分 支合 并 3.并 行 系 列 用 來(lái) 表 示 系 統(tǒng) 的 幾 個(gè) 同 時(shí) 工 作 的 獨(dú) 立 部 分 的 工 作 情 況 。 當(dāng) 轉(zhuǎn) 換 的 實(shí) 現(xiàn) 導(dǎo) 致 幾 個(gè) 系 列 同 時(shí) 激 活 時(shí) ， 這 些 系 列 稱 為 并 行 系 列 。分 支 ： 并 行 系 列 開(kāi) 始 （ 同 時(shí) 開(kāi) 始 多 個(gè) 活 動(dòng) 步 ）合 并

34、： 并 行 系 列 結(jié) 束 （ 同 時(shí) 結(jié) 束 多 個(gè) 活 動(dòng) 步 ）在 表 示 同 步 的 水 平 雙 線 之 下 ， 只 允 許 有 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 。 4.復(fù) 雜 順 序 功 能 圖 順 序 功 能 圖 中 同 時(shí) 具 有 單 系 列 、 選 擇 系 列 和 并 行 系 列 等 結(jié) 構(gòu) 的 順序 功 能 圖 稱 為 復(fù) 雜 順 序 功 能 圖 。 例 ： 三 工 位 鉆 床 圓 形 工 作 臺(tái) 控 制 系 統(tǒng) 順 序 功 能 圖 模 型 描 述 ：在 初 始 狀 態(tài) ， 按 下 啟 動(dòng) 按 鈕 后 ， 三 個(gè) 工 位 同 時(shí) 工 作 。一 個(gè) 工 位 將 待 加 工 工 件 送

35、到 圓 形 工 作 臺(tái) 上 ， 然 后 送 料 液 壓 缸 退 回另 一 個(gè) 工 位 將 工 件 夾 緊 并 鉆 孔 ， 鉆 完 后 鉆 頭 向 上 返 回 初 始 位 置 并放 開(kāi) 工 件在 第 三 個(gè) 工 位 用 深 度 計(jì) 測(cè) 量 加 工 的 孔 是 否 合 格 ： 如 果 合 格 ， 測(cè) 量 頭 上 升 ， 并 自 動(dòng) 卸 下 加 工 好 的 工 件 ， 然 后 卸 料 缸 返 回 ； 如 果 不 合 格 ， 測(cè) 量 頭 返 回 后 由 工 人 取 走 次 品 ， 并 用 按 鈕 發(fā) 出 人 工 卸 料 完 成 的 重 新 啟 動(dòng) 信 號(hào) 。三 個(gè) 工 位 的 操 作 都 完 成 后

36、， 工 作 臺(tái) 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 120o， 最 后 系 統(tǒng) 返回 初 始 步 。 例 ： 板 料 剪 切 機(jī) 自 動(dòng) 控 制 系 統(tǒng) 順 序 功 能 圖 模 型 描 述 ： 開(kāi) 始 （ 初 始 狀 態(tài) ） 時(shí) 壓 鉗 和 剪 刀 在 上 限 位 置 ， 限 位 開(kāi) 關(guān) I0.0和I0.1為 ON。 按 下 啟 動(dòng) 按 鈕 I1.0， 工 作 過(guò) 程 如 下 ： 首 先 板 料 右 行 （ Q0.0為 ON） 至 限 位 開(kāi) 關(guān) I0.3動(dòng) 作 ， 然 后 壓 鉗 下 行（ Q0.1為 ON并 保 持 ） ， 壓 緊 板 料 后 ， 壓 力 繼 電 器 I0.4為 ON， 壓 鉗 保持 壓

37、緊 ， 剪 刀 開(kāi) 始 下 行 （ Q0.2為 ON） 。 剪 斷 板 料 后 ， I0.2變 為 ON， 壓 鉗 和 剪 刀 同 時(shí) 上 行 （ Q0.3和 Q0.4為ON， Q0.1和 Q0.2為 OFF） ， 它 們 分 別 碰 到 限 位 開(kāi) 關(guān) I0.0和 I0.1后 ，分 別 停 止 運(yùn) 行 。 都 停 止 后 ， 又 開(kāi) 始 下 一 周 期 的 工 作 ，剪 完 10塊 料 后 停 止 工 作 并 停 在 初 始 狀 態(tài) 。 4.3.5 順 序 功 能 圖 中 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 的 基 本 規(guī) 則 1.轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 的 條 件該 轉(zhuǎn) 換 的 所 有 前 級(jí) 步 都 是 活 動(dòng) 步

38、 ，相 應(yīng) 的 轉(zhuǎn) 換 條 件 得 到 滿 足 。 如 果 轉(zhuǎn) 換 的 前 級(jí) 步 或 后 續(xù) 步 不 止 一 個(gè) ， 轉(zhuǎn) 換 的 實(shí) 現(xiàn) 稱 為 同 步 實(shí) 現(xiàn) 。為 了 強(qiáng) 調(diào) 同 步 實(shí) 現(xiàn) ， 有 向 連 線 的 水 平 部 分 用 雙 實(shí) 線 表 示 。 2.轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 應(yīng) 完 成 的 操 作使 所 有 由 有 向 連 線 與 相 應(yīng) 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 相 連 的 后 續(xù) 步 都 變 為 活 動(dòng) 步使 所 有 由 有 向 連 線 與 相 應(yīng) 轉(zhuǎn) 換 符 號(hào) 相 連 的 前 級(jí) 步 都 變 為 不 活 動(dòng) 步 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 的 基 本 規(guī) 則 是 根 據(jù) 順 序 功 能 圖 設(shè) 計(jì)

39、 梯 形 圖 程 序 的 基 礎(chǔ) ，它 適 用 于 順 序 功 能 圖 中 的 各 種 基 本 結(jié) 構(gòu) 的 梯 形 圖 編 程 。 在 梯 形 圖 中 ， 用 編 程 元 件 （ 例 如 M和 S） 代 表 步 ， 當(dāng) 某 步 為 活 動(dòng) 步時(shí) ， 該 步 對(duì) 應(yīng) 的 編 程 元 件 為 ON。 當(dāng) 該 步 之 后 的 轉(zhuǎn) 換 條 件 滿 足 時(shí) ， 轉(zhuǎn)換 條 件 對(duì) 應(yīng) 的 觸 點(diǎn) 或 電 路 接 通 ， 因 此 可 以 將 該 觸 點(diǎn) 或 電 路 與 代 表 所有 前 級(jí) 步 的 編 程 元 件 的 常 開(kāi) 觸 點(diǎn) 串 聯(lián) ， 作 為 與 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 的 兩 個(gè) 條 件同 時(shí) 滿 足

40、的 電 路 。 上 述 規(guī) 則 可 以 適 用 于 任 意 結(jié) 構(gòu) 順 序 功 能 圖 的 轉(zhuǎn) 換 。 單 系 列 中 ， 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 僅 有 一 個(gè) 前 級(jí) 步 和 一 個(gè) 后 續(xù) 步 。并 行 系 列 中 ， 分 支 處 的 轉(zhuǎn) 換 有 幾 個(gè) 后 續(xù) 步 ， 在 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 時(shí) 應(yīng) 同 時(shí)將 它 們 對(duì) 應(yīng) 的 編 程 元 件 置 位 ； 在 并 行 系 列 的 合 并 處 ， 轉(zhuǎn) 換 有 幾 個(gè) 前級(jí) 步 ， 它 們 均 為 活 動(dòng) 步 時(shí) 才 有 可 能 實(shí) 現(xiàn) 轉(zhuǎn) 換 ， 在 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 時(shí) 應(yīng) 將 它 們 對(duì) 應(yīng) 的 編 程 元 件 全 部 復(fù) 位 。選 擇 系 列

41、的 分 支 與 合 并 處 ， 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 際 上 只 對(duì) 應(yīng) 有 一 個(gè) 前 級(jí) 步和 一 個(gè) 后 續(xù) 步 ， 但 是 一 個(gè) 步 可 能 有 多 個(gè) 前 級(jí) 步 或 多 個(gè) 后 續(xù) 步 。 3.繪 制 順 序 功 能 圖 時(shí) 的 注 意 事 項(xiàng)順 序 功 能 圖 中 ， 兩 個(gè) 步 不 能 直 接 相 連 ， 須 用 一 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 將 它 們 隔 開(kāi)兩 個(gè) 轉(zhuǎn) 換 也 不 能 直 接 相 連 ， 必 須 用 一 個(gè) 步 將 它 們 隔 開(kāi) 。初 始 步 必 不 可 少 ， 且 必 須 初 始 化 激 活 系 統(tǒng) 才 可 能 啟 動(dòng) 。單 周 期 操 作 的 控 制 系 統(tǒng) ： 當(dāng)

42、 啟 動(dòng) 信 號(hào) 到 來(lái) 時(shí) ， 系 統(tǒng) 從 初 始 步 開(kāi) 始運(yùn) 行 ， 在 執(zhí) 行 完 一 次 工 藝 過(guò) 程 的 全 部 操 作 之 后 ， 從 最 后 一 步 返 回 到初 始 步 ， 系 統(tǒng) 停 止 在 初 始 狀 態(tài) ， 等 待 下 一 次 啟 動(dòng) 信 號(hào) 的 到 來(lái) 。連 續(xù) 循 環(huán) 工 作 的 控 制 系 統(tǒng) ： 當(dāng) 啟 動(dòng) 信 號(hào) 到 來(lái) 時(shí) ， 系 統(tǒng) 從 初 始 步 開(kāi)始 運(yùn) 行 ， 在 執(zhí) 完 一 次 工 藝 過(guò) 程 的 全 部 操 作 之 后 ， 系 統(tǒng) 從 最 后 一 步 返回 到 工 作 周 期 中 開(kāi) 始 運(yùn) 行 的 第 一 步 （ 即 初 始 等 待 步 ）

43、， 繼 續(xù) 執(zhí) 行 下一 個(gè) 周 期 的 操 作 ， 直 到 系 統(tǒng) 的 停 止 信 號(hào) 到 來(lái) 時(shí) ， 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 完 一 個(gè) 工作 周 期 后 ， 返 回 并 停 在 初 始 等 待 狀 態(tài) （ 即 初 始 等 待 步 ） ， 等 待 下 一個(gè) 啟 動(dòng) 信 號(hào) 的 到 來(lái) 。 上 述 兩 種 操 作 的 控 制 系 統(tǒng) 的 區(qū) 別 在 于 ： 單 周 期 操 作 的 控 制 系 統(tǒng) 中 只 有 啟 動(dòng) 信 號(hào) ， 沒(méi) 有 停 止 信 號(hào) (異 常 情況 需 要 急 停 系 統(tǒng) 的 急 停 按 鈕 除 外 )， 正 常 情 況 下 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 完 一 個(gè) 工作 過(guò) 程 后 回 到 并

44、 停 于 初 始 狀 態(tài) ， 即 每 啟 動(dòng) 一 次 只 運(yùn) 行 一 個(gè) 工 作 周 期 。 連 續(xù) 循 環(huán) 操 作 的 控 制 系 統(tǒng) 中 有 啟 動(dòng) 輸 入 信 號(hào) 和 停 止 輸 入 信 號(hào) ， 系統(tǒng) 運(yùn) 行 完 一 個(gè) 工 作 過(guò) 程 后 重 復(fù) 下 一 個(gè) 工 作 周 期 的 工 作 ， 直 到 停 止 信號(hào) 到 來(lái) 后 ， 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 結(jié) 束 該 周 期 的 工 作 后 ， 停 于 初 始 狀 態(tài) 。 4.經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 與 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 的 本 質(zhì) 區(qū) 別 經(jīng) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 法 實(shí) 際 上 是 試 圖 用 輸 入 信 號(hào) I直 接 控 制 輸 出 信 號(hào) Q，

45、 如 果無(wú) 法 直 接 控 制 ， 或 為 了 實(shí) 現(xiàn) 記 憶 、 聯(lián) 鎖 、 互 鎖 等 功 能 ， 只 好 被 動(dòng) 地增 加 一 些 輔 助 元 件 和 輔 助 觸 點(diǎn) 。 由 于 不 同 系 統(tǒng) 的 輸 入 量 I與 輸 出 量 Q之 間 的 關(guān) 系 各 不 相 同 ， 以 及 它 們 對(duì) 聯(lián) 鎖 、 互 鎖 的 要 求 千 變 萬(wàn) 化 ， 不可 能 找 出 一 種 簡(jiǎn) 單 通 用 的 設(shè) 計(jì) 方 法 ， 且 修 改 時(shí) 牽 一 發(fā) 而 動(dòng) 全 身 ， 微小 改 動(dòng) 可 能 對(duì) 系 統(tǒng) 造 成 較 大 影 響 。 順 序 控 制 設(shè) 計(jì) 法 則 是 用 輸 入 量 I控 制 代 表 各

46、步 的 編 程 元 件 (如 M、 S等 )， 再 用 它 們 控 制 輸 出 量 Q。 步 是 根 據(jù) 輸 出 量 Q的 變 化 來(lái) 劃 分 的 ， M與 Q之 間 具 有 比 較 簡(jiǎn) 單 的 “ 與 ” 或 相 等 的 邏 輯 關(guān) 系 ， 輸 出 電 路 的 設(shè)計(jì) 較 為 簡(jiǎn) 單 。 任 何 復(fù) 雜 系 統(tǒng) 的 代 表 步 的 M的 控 制 電 路 ， 其 設(shè) 計(jì) 方 法 都 是 相 似 的 ， 規(guī) 律 性 強(qiáng) ， 容 易 掌 握 。 電 路 的 記 憶 、 聯(lián) 鎖 等 問(wèn) 題 都 已經(jīng) 考 慮 在 了 控 制 電 路 中 ， 不 需 要 額 外 進(jìn) 行 處 理 。 所 以 順 序 控 制 設(shè) 計(jì)法 具 有 簡(jiǎn) 單 、 規(guī) 范 、 通 用 等 優(yōu) 點(diǎn) 。