|脛煤潞脙拢卢禄露脫颅路脙脦脢广东中鹏职业培训学校官方
|
当前位置: 主页 > 技工技师培训 >

S10~S19用于返回原 点

日期:2020-02-21 04:01|来源:未知

  PLC基础及应用(技师培训)_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。技师培训 -----PLC基础及应用 主讲教师 范国强 第一章 可编程控制器概述 1、可编程的结构、特点与应用 ? 可编程控制器的产生 可编程控制器(Programmable Logic Co

  技师培训 -----PLC基础及应用 主讲教师 范国强 第一章 可编程控制器概述 1、可编程的结构、特点与应用 ? 可编程控制器的产生 可编程控制器(Programmable Logic Controller) 简称PLC。自1969年第一台PLC 面世以来,已成为一种最重要、最普及、应 用场合最多的工业控制器。与机器人、 CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支 柱。 1968年 美国通用汽车公司提出的替代继电 器控制系统的新型控制器的十项指标: 1) 编程简单、现场可修改程序; 2)维护方便、采用插件式结构; 3)可靠性高于继电器控制系统; 4)体积小于继电器控制系统; 5)数据可以直接送入计算机; 1968年 美国通用汽车公司提出的替代继电 器控制系统的新型控制器的十项指标: 6)成本可与继电器系统竟争; 7)输入可为市电; 8)输出可为市电,能直接驱动电磁阀、 交流接触器等; 9)通用性强、易于扩展; 10)用户存储器大于4K。 国际电工委员会(IEC)PLC的定义: ? 可编程控制器是一种数字运算操作的电 子系统,专为在工业环境下应用而设计。 它采用可编程序的存储器,用来在其内 部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、 计数和算术运算等操作指令,并通过数 字式和模拟式的输入和输出,控制各种 类型的机械或生产过程。 PLC的特点 ? 可靠性高,抗干扰能力强。 ? 编程直观、简单。 ? 环境要求低,适应性好。 ? 功能完善,接口功能强。 PLC的应用和发展 ? 早期的PLC 改造原有的继电接触器控制系统。 ? 目前广泛应用于各种控制系统中,如各种顺序控 制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控 制系统。 ? PLC的发展趋势:1、小型化、专用化和低价格; 2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。 可编程主流产品 三菱PLC外形图 Q系列PLC 可编程主流产品 三菱PLC外形图 工作状态开关 FX2N系列PLC 可编程主流产品 三菱PLC外形图 工作状态开关 FX1N系列PLC 可编程主流产品 三菱PLC外形图 FX1S系列PLC 可编程主流产品 S7-200系列PLC S7-300系列PLC 西门子PLC外形图 S7-400系列PLC 可编程主流产品 欧姆龙PLC外形图 C200H系列PLC CPM1A、CPM2A系列PLC 2、可编程控制器工作原理 微机:等待命令的工作方式 PLC:循环扫描的工作方式 (教材P7) PLC的CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性 的循环扫描,如果无跳转指令,则从第一条指令 开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束 符后又返回第一条指令,周而复始不断循环, 每一个循环称为一个扫描周期。 PLC处于运行状态------RUN 内部处理----通信服务----输入采样----程序执行----输出刷新 PLC处于停止状态------STOP 内部处理----通信服务 1、在内部处理阶段,进行PLC自检,检查内部硬件 是否正常,对监视定时器(WDT)复位以及完成其 它一些内部处理工作。 2、在通信服务阶段,PLC与其它智能装置实现通信, 响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等。 ? 一个扫描周期主要分为三个阶段: 1)输入刷新阶段 2)程序执行阶段 3) 输出刷新阶段 PLC的扫描工作过程 扫描周期的长短主要取决于程序的长短。 由于每一个扫描周期只进行一次I/0刷新, 故使系统存在输入、输出滞后现象。这对于一 般的开关量控制系统不但不会造成影响,反而 可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间 要求较严格、响应速度要求较快的系统,就需 要精心编制程序,必要时采用一些特殊功能, 以减少因扫描周期造成的响应滞后。 第二章 可编程的硬件 PLC的分类 按输入(INPUT)和输(OUTPUT) 点数多少,分为:超小型、小型、中 型、大型和超大型。 ? (1)小型PLC I/O点数为256点以下的 为小型PLC。其中,I/O点数小于64点的 为超小型或微型PLC。 ? (2)中型PLC I/O点数为256点以上、 2048点以下的为中型PLC。 ? (3)大型PLC I/O点数为2048以上的为 大型PLC。其中,I/O点数超过8192点的 为超大型PLC。 ? 2.6 PLC的分类 – 按结构形式分类 ? 整体式 ? 模块式 – 按功能分类 ? 低档机 ? 中档机 ? 高档机 ? (1)低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及 自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/ 输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主 要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机 控制系统。 ? (2)中档PLC 除具有低档PLC的功能外,还具有较 强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、 数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些 还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控 制系统。 ? (3)高档PLC 除具有中档机的功能外,还增加了带 符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算 及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。 高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模 过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动 化。 2-2 PLC的组成 组成: ? 中央处理单元(CPU) ? 存储器 ? 输入输出单元 (I/O单元) ? 电源单元 ? 编程器 2-2 PLC的组成 编程器 输 输 出 入 中央处理单元 电 电 路 (CPU) 路 系统程序存储器 用户程序存储器 电源 ? 中央处理单元(CPU ) ? 通用微处理器; ? FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器 是16位的8096单片机。 ? 存储器:包括系统存储器和用户存储器。 ? 系统存储器存放系统管理程序。 ? 用户存储器存放用户编制的控制程序。 ? 输入输出单元(I/O): 是PLC与被控对象间传递输入输出 信号的接口部件。 输入部件:开关、按钮、传感器等。 输出部件:电磁阀、接触器、继电器等。 ? 可编程控制器输入端口和输出接口电路 (1)开关量输入接口电路: 采用光电耦合电路,将限位开关、手动开关、编 码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受 和处理的数字信号。 PLC的输入接口电路(直流输入型) ? (2)开关量输出接口电路: ? 采用光电耦合电路,将CPU处理过的信号转换成现 场需要的强电信号输出,以驱动接触器、电磁阀等外 部设备的通断电。 ? 有三种类型: ? 第一:继电器输出型:为有触点输出方式,用于接通或断开开关 频率较低的直流负载或交流负载回路。 ? 第二:晶闸管输出型: 为无触点输出方式,用于接通或断开开关频率较 高的交流电源负载 ? 第三:晶体管输出型: 为无触点输出方式,用于接通或断开开关频率 较高的直流电源负载。 (3)模拟量输入接口: 把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合 PLC内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准 的模拟量信号: 电流信号: 4~20mA 电压信号: 1~10V (4)模拟量输出接口: 将PLC运算处理的若干位数字量信号转换为相应的 模拟量信号输出,以满足生产过程现场连续控制的要 求信号 (5)智能输入输出接口: 自带CPU,由专门的处理能力,与主CPU配合共同 完成控制任务,可减轻主CPU工作负担,又可提高系 统的工作效率 ? 电源 PLC的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满 足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工 作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流 电源采用直流开关稳压电源,不仅可提供多路独立的 电压供内部电路使用,而且还可为输入设备(传感器) 提供标准电源。 ?外部设备 (1)编程器:专用的手持式、台式;电 脑+编程软件。 作用:编程,调试,监控。 (2)其他外部设备:盒式磁带机;打印机;Eprom写入 器;图形监控器。 3. 可编程控制器程序设计基础 3-1 PLC编程语言的介绍 ? 顺序功能图(SFC) ? 梯形图语言(LD) ? 功能块图(FBD) ? 指令表(IL) ? 结构文本(ST) 其中梯形图、指令助记符语言最为常用。 PLC的设计和生产至今尚无国际统一标准,不同厂家 所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的 基本结构和功能是大同小异的。 二、梯形语言 – 梯形图是在原继电器—接触器控制系统的继电 器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是 目前用得最多的PLC编程语言。 – 注意:梯形图表示的并不是一个实际电路而只 是一个控制程序,其间的连线表示的是它们之间 的逻辑关系,即所谓“软接线”。 – 常开触点 : – 常闭触点: – 线圈: – 注意:它们并非是物理实体,而是“软继电 器”。每个“软继电器”仅对应PLC存储单元中 的一位。该位状态为“1”时,对应的继电器线圈 接通,其常开触点闭合、常闭触点断开;状态为 “0”时,对应的继电器线圈不通,其常开、常闭 触点保持原态。 控三 制相 电异 路步 电 动 机 正 反 转 梯形图的基本电路 PLC外接线 FX系列PLC梯形图中的编程元件 ? 基本数据结构 1.位元件 X:输入继电器,接收外部触点和电子开关输入给 PLC的开关量信号。 Y:输出继电器,用于从PLC输出开关量信号,去控 制外部负载。 M(辅助继电器)和S(状态继电器):PLC内部的 运算标志。用二进制数1和0来表示位元件的两种 状态。 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 基本数据结构 2.字元件 8个连续的二进制位组成一个字节 (Byte),16个连续的二进制位组成一个 字(Word),两个连续的字元件组成一个 双字(Double Word)。字的最高位(第15 位)为符号位,正数的符号位为0,负数的 符号位为1。 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 1.输入继电器X 输入继电器是可编程序控制器接收外部输入的开 关量信号的窗口。可编程序控制器通过光电耦合 器,将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄 存器内,外部输入电路接通时对太的映像寄存器 为ON(“1”状态)。输入端可以外接常开触点或 常闭触点,也可以接多个触点组成的串并联电路。 在梯形图中,可以多次使用输入继电器的常开触 点和常闭触点。 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 外接的输入触点电路接通时,该映像寄存器为“1”状态, 断开时为“0”状态。输入继电器的状态惟一地取决于外部 输入信号的状态,不可能受用户程序的控制,因此在梯形 图中绝对不能出现输入继电器的线圈。 ? 地址(编号)为8进制 X0---X7 X10---X17……. ? 触点无限多 ? 不能出现输入继电器的线圈 ? 惟一地取决于外部输入信号的状态 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 2.输出继电器(Y) 输出继电器是可编程序控制器向外部负载发送信号的窗口。 输出继电器用来将可编程序控制器的输出信号传送给输出 模块,再由后者驱动外部负载功率。Y0的线圈“通电”, 继电器型输出模块中对应的硬件继电器的触点闭合,使外 部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常 开触点。 ? 地址(编号)为8进制 Y0---Y7 Y10---Y17……. ? 触点无限多(软触点) ? 惟一地可对外部输出信号的元件 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 输入继电器X 输出继电器(Y) Y4 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 3.辅助继电器M 辅助继电器也是用软件实现的,它们实质是一些存 储单元,可以由PLC内部各继电器的触点驱动, 并且也带有常开与常闭触点供编程使用。它不能 接收外部的输入信号,也不能驱动外部负载,相 当于继电器控制系统中的中间继电器。 ? 地址(编号)为10进制 M0---M9 M10--M19……. ? 触点无限多(软触点) 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 1.通用辅助继电器 (教材P29、33) 没有停电保持功能,在PLC运行中受程序控制,停电后服位。 2.有保持功能的辅助继电器 具有停电保持功能,在PLC运行中受程序控制,停电后保持停电 瞬间的状态。 3.特殊辅助继电器 它用来表示PLC的某些状态,提供时钟脉冲和标记,设定PLC运行 方式等。 特殊辅助继电器分为二类 一、触点利用型 二、线 FX系列PLC梯形图中的编程元件 一、触点利用型 利用PLC的系统程序来驱动其线圈,用户程序直接利用其 触点来控制其他元件。 M8000(运行监视):RUN模式时为ON;STOP模式为OFF。 M8002(初始化脉冲):仅在M8000由OFF变为ON状态时的一个 扫描周期内为ON。 M8011 ~M8014分 别 是 10ms、100ms、1s和1min 时钟脉冲 。 M8005(锂电池电压降低)。 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 断电保持功能 触点利用型波形图 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 二、线圈驱动型 由用户程序直接驱动器线圈,使PLC执行特殊的操作, 用户不能利用它的触点。 M8030的线圈--“通电”,“电池降低”发光二极管熄灭 M8033的线圈--“通电”,PLC进入STOP状态后,所有输出继电器的 状态保持不变 M8034的线圈--“通电”,禁止所有的输出 M8039的线圈--“通电”,PLC以M8039中指定的扫描周期工作 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 4.状态(S)是用于编制顺序控制程序的一种编程元件。 5、定时器T--定时时间 = 基准值×设定值 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 1.通用定时器-线 FX系列PLC梯形图中的编程元件 输入电路断开后延时的电路 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 2.累计型定时器-线圈断记忆,需指令复位。 t1+t2=1055 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 6、内部计数器 C 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 16位加计数器 加/减计数器 3-2 FX系列PLC梯形图中的编程元件 ? 高速计数器 ? 数据寄存器 ? 指针与常数 在基础程序中使用不多, 用的时侯在介绍 常数通常用十进制数较方便。 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 3.3.1 LD、LDI、OUT指令 LD-取常开触点(与左母线连接第一个触点) LDI-取常闭触点(与左母线连接第一个触点) OUT-线圈输出(与右母线连接最后一个指令) 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 LD、LDI与OUT指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 3.3.2 串联指令与并联指令 AND-常开触点串联 ANI-常闭触点串联 OR-常开触点并联 ORI-常闭触点并联 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 AND与ANI指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 OR与ORI指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 ORB -电路块并联指令 ANB -电路块串联指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 ORB指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 ANB指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 3.3.3 堆栈指令与多重分支输出电路 MPS-压栈指令(将指令前的逻辑运算结果存入堆栈) MRD-读栈指令(将存入堆栈的内容读出使用) MPP-出栈指令(将存入堆栈的内容读出使用并清除 栈内内容) 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 堆栈与分支输出电路 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 二层栈多重分支输出电路 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 3.3.4 脉冲输出指令和边沿检测指令 在快速系统中输入信号很快消失和输入信号每接通一 次,输出就接通一次的场合。 PLS-前沿脉冲指令 PLF-后沿脉冲指令 LDP LDF-(取常开触点)前沿触发指令 后沿触发指令 ORP ORF-(并联常开触点)前沿触发指令 后沿触发指令 ANDP ANDF -(串联常开触点)前沿触发指令 后沿触发指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 脉冲输出指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 边沿检测触点指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 3.3.5 置位指令与复位指令 这二个指令需成对出现,是强迫线圈 SET-强迫元件置一 RST-强迫元件清零 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 定时器与计数器的复位 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 主控及主控复位指令 主控指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 取反指令 结束指令--END INV指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 逻辑编程中禁止双线 FX系列PLC的基本逻辑指令 编程注意事项 -尽量减少复杂的编程模式和指令,少用ANB、 ORB 、MPS、MRD、MPP等容易出错的指令 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1 梯形图的经验设计法 梯形图程序设计是可编程序控制器应用中最 关键的问题,本章首先介绍梯形图中的一些 基本电路,然后介绍设计开关量控制系统梯 形图的两种方法——经验设计法与顺序控制 设计法。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 (一) 梯形图的基本电路--起动、保持和停止电路 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.2 三相异步电动机正反转控制电路 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.2 三相异步电动机正反转控制电路 PLC外接 线图 PLC梯形 图 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计 刀架开始时在限位开关X4处,按下起动按钮X0,刀架左行Y0,开始 钻削加工,到达限位开关X3所在位置时停止进给,钻头继续转动,进 行无进给切削,6s后定时器T0的定时时间到,刀架自动返Y1回起始 位置。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计(主电路) 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计(PLC接线.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计(梯形图) 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.1.4 常闭触点输入信号的处理 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.2.1 常用的定时器应用电路 定时范围的扩展 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.2.1 常用的定时器应用电路 闪 烁 电 路 X0 Y0 2s 3s 2s 3s 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.2.1 常用的定时器应用电路 延时接通延时断开电路 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.2.1 常用的定时器应用电路 单稳态电路 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.2.1 常用的定时器应用电路 多个定时器接力定时的时序控制电路 流水灯---时序控制 发光管间隔1秒,顺序点亮。 输入输出端口定义 端口 X0 X1 输入 定义 启动 停止 端口 Y0 Y1 Y2 Y3 输出 定义 灯一 灯二 灯三 灯四 X0 Y1 X1 Y Y0 0 T K10 T0 Y2 X1 0 Y 梯 Y1 1 T1 Y3 X1 T K10 1 形 Y2 Y 2 图 T K10 T2 T3 X1 2 Y Y3 3 T K10 3 END 如果需要 更多的负 载,则根 据对称原 理做下去 即可 数码显示 当按下启动键时,数码管从“0”加到“7”。 输入端口 端口 定义 X0 启动 X1 停止 输出端口 端口 定义 Y0 数码管a Y1 数码管b Y2 数码管c Y3 数码管d Y4 数码管e Y5 数码管f Y6 数码管g 共阳数码显示的真值表及输出逻辑表达式: 在这里,我们采用中间继电器来驱动数码显示。 根据下面的真值表,我们可以得到: (Y0)a=M0+M2+M3+M5+M7+M8+M9 (Y1)b= M0+M1+M2+M3+M4+M7+M8+M9 (Y2)c= M0+M1 +M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9 (Y3)d= M0+M2+M3+M5+M6+M8 (Y4)e= M0+M2+M6+M8 (Y5)f= M0+M4+M5+M6+M8+M9 (Y6)g= M2 +M3+M4+M5+M6+M8+M9 中数 间 码 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 继 电 显 器· 示 a b c d e f g M0 0 1 1 1 1 1 1 0 M1 1 0 1 1 0 0 0 0 M2 2 1 1 0 1 1 0 1 M3 3 1 1 1 1 0 0 1 M4 4 0 1 1 0 0 1 1 M5 5 1 0 1 1 0 1 1 M6 6 0 0 1 1 1 1 1 M7 7 1 1 1 0 0 0 0 M8 8 1 1 1 1 1 1 1 M9 9 1 1 1 0 0 1 1 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.4 顺序控制设计法与顺序功能图 4.4.1 顺序控制设计法 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,这样的控制系统称为顺序控制系 统,也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序 进行。在工业控制领域中,顺序控制系统的应用很广, 尤其在机械行业,几乎无例外地利用顺序控制来实现加 工的自动循环。 顺序控制设计法 顺序控制设计法: 在PLC长期的使用中人们对控制系统 的被控对象进行了分析得知: 输 输 出 入 控制系统 被 信 控 号 对 象 输出被控对象是根据输入信号的变化而变化 顺序控制设计法 电动机的控制系统,液压控制系统,气动控制系统 起停控制、位置控制、顺序控制、时序控制等 在以上的各类控制系统中,输出被控对象的各种 控制均需输入信号的控制。 输入变化——输出变化 在开关量控制系统中输入: ?外部开关量-通过各类传感器得到开关量变化 ?PLC内部编程元件的变化-T、C、M、S 顺序控制设计法 顺序控制设计法: 根据生产工艺的要求,在各个输入信号 的作用下,有顺序的一步一步的工作。 顺序控制设计法具体步骤: 1. 根据生产工艺画出顺序功能图 2. 根据顺序功能图设计梯形图 3. 上机调试 顺序控制设计法 顺序功能图 顺序功能图是PLC编程方法中对控制系统 的一种描述。是PLC顺序编程的有效工具。 顺序功能图是根据控制系统中被控对象的 变化(状态)来划分成“步”。在“步” 与“步”之间用转换条件来连接。 根据控制系统的工作原理,被控对象的变 化是由输入信号的变化所产生,因此我们只 有正确的将输出状态按变化划分出来并找到 产生这一变化的输入找到就可顺利的画出顺 序功能图。 顺序控制设计法 1.步的划分 顺序控制设计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,并且 用编程元件(辅助继电器M或状态器S)来代表各步。步 是根据PLC输出状态的变化来划分的,在任何一步之内, 各输出状态不变,但是相邻步之间输出状态是不同的。步 的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态 之间有着极为简单的逻辑关系。 顺序控制设计法 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。如某液压滑台的整个工作过程可划分为停止 (原位)、快进、工进、快退四步。但这四步的状态 改变都必须是由PLC输出状态的变化引起的,否则就 不能这样划分,例如从快进转为工进与PLC输出无关, 那么快进和工进只能算一步。 顺序控制设计法 2.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。顺序控制设计法用转换条件 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各输出继电器。 顺序控制设计法 3.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个步骤。 4.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。有关编程方式将在本章节第五节中介 绍。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。 顺序控制设计法 二、功能表图的绘制 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,也是设计PLC 的顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描 述的控制功能的具体技术,它是—种通用的技术语言, 可以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 也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布 了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。 顺序控制设计法 功能表图的一般形式,主要由步、有向连线、转换、 转换条件和动作(命令)组成 1.步与动作 (1)步 在功能表图中用矩形框表示步,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,因此 经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号, 如M、S等,这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。 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 一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。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。 顺序控制设计法 (3)动作 一个控制系统可以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”, 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,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 例:送料小车控制系统 Y2 Y1 Y3 Y0 有向 线 X0 X2 X1 Y2 10S Y0 Y3 5S Y1 时序图 T0 M2 X2 M3 T1 M4 Y0 Y3 T1 Y1 X1 转换 条件 顺序控制设计法 (4)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”。步处于活动状态时,相应的动作被执行。 若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作,若为非 保持型动作则指该步不活动时,动作也停止执行。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。 顺序控制设计法 2.有向连线)有向连线 在功能表图中,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顺序进展,这种进展按 有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时, 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。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。 顺序控制设计法 2)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。 顺序控制设计法 (3)转换条件 转换条件是与转换相关的逻辑条件,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。转换条件X和分别表示在逻辑信号X为 “1”状态和“0”状态时转换实现。 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 许多PLC厂家都设计了专门用于编制顺序控制程序的指令和编程元 件,如美国GE公司和GOULD公司的鼓形控制器、日本东芝公司的步进 顺序指令、三菱公司的步进梯形指令等。 步进梯形指令(Step Ladder Instruction)简称为STL指令。FX系列 就有STL指令及RET复位指令。利用这两条指令,可以很方便地编制顺 序控制梯形图程序。 FX2N系列PLC的状态器S0~S9用于初始步,S10~S19用于返回原 点,S20~S499为通用状态,S500~S899有断电保持功能,S900~ S999用于报警。用它们编制顺序控制程序时,应与步进梯形指令一起使 用。FX系列还有许多用于步进顺控编程的特殊辅助继电器以及使状态初 始化的功能指令IST,使STL指令用于设计顺序控制程序更加方便 送料小车控制系统顺序 功能图 S0 X0 S20 Y2 T0 T0 K25 S21 Y0 X2 S22 Y3 T1 T1 K20 X1 S23 Y1 XO---启动按钮 X1---左限位 X2---右限位 YO---右行 YI---左行 Y2---装料电磁阀 Y3---泄料电磁阀 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 使用STL指令的状态器的常开触点称为STL触点,它们在梯 形图中的元件符号如图5-31所示。图中可以看出功能表图与梯 形图之间的对应关系,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。 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 LD M8002 SET S33 SET S0 STL S33 STL S0 OUT Y0 LD X4 LD X2 SET S31 SET S34 STL S31 STL S34 OUT Y0 OUT Y1 LD X3 LD X0 SET S32 SET S0 STL S32 RET OUT Y1 LD X1 顺序控制设计法 3.功能表图的基本结构 (1)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。 单 序 列 顺序控制设计法 (2)选择序列 选择序列的开始称为分支,转换符号 只能标在水平连线是活动的,并且转 换条件e=1,则发生由步5步6的进展;如果步5是活 动的,并且f=1,则发生由步5步9的进展。在某一时 刻一般只允许选择一个序列。 顺序控制设计法 选择序列的结束称为合并,如图5-22c所示。如果 步5是活动步,并且转换条件m=1,则发生由步5步 12的进展;如果步8是活动步,并且n=1,则发生由 步8步12的进展。 顺序控制设计法 (3)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。 当步4是活动步,并且转换条件a=1、3、7、9这三步 同时变为活动步,同时步4变为不活动步。为了强调 转换的同步实现,水平连线 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。 顺序控制设计法 a)并行序列开始 b)并行序列结束 顺序控制设计法 并行序列的结束称为合并,如图5-23b所示, 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都处于活 动状态,并且转换条件b=1时,才会发生步3、 6、9到步10的进展,即步3、6、9同时变为不活 动步,而步10变为活动步。并行序列表示系统的 几个同时工作的独立部分的工作情况。 顺序控制设计法 4.转换实现的基本规则 (1)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的。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。 顺序控制设计法 如果转换的前级步或后续步不止一个, 转换的实现称为同步实现。 顺序控制设计法 (2)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。 顺序控制设计法 5.绘制功能表图应注意的问题 1)两个步绝对不能直接相连,必须用一个转换将它们隔开。 2)两个转换也不能直接相连,必须用一个步将它们隔开。 3)功能表图中初始步是必不可少的,它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动作执行,因此很容 易遗漏这一步。如果没有该步,无法表示初始状态,系统也 无法返回停止状态。 顺序控制设计法 4)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。如果用无断电保持功能的编程元件 代表各步,则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。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 绘制功能表图举例 某组合机床液压滑台进给运动示意图如图5-19所示,其工作过程 分成原位、快进、工进、快退四步,相应的转换条件为SB、 SQ1、SQ2、SQ3。液压滑台系统各液压元件动作情况如表5-1 所示。根据上述功能表图的绘制方法,液压滑台系统的功能表图 元件 工步 YV1 YV2 YV3 原位 ― ― ― 快进 ┼ ― ― 工进 ┼ ― ┼ 快退 ― ┼ ― 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.开关量控制系统梯形图设计方法 某信号灯(人行过路灯)控制系统的时序图、功能表图和梯形图。 初始步时仅红灯亮,按下起动按钮X0,4s后红灯灭、绿灯亮,6s 后绿灯和黄灯亮,再过5s后绿灯和黄灯灭、红灯亮。按时间的先后 顺序,将一个工作循环划分为4步,并用定时器T0~T3来为3段时 间定时。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 4.开关量控制系统梯形图设计方法 小车一个周期内的运动路线段组成,它们分别对应 于S31~S34所代表的4步,S0代表初始步。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 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。 使用STL指令时应该注意以下一些问题: 1)与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令,即LD点移到 STL触点的右侧,直到出现下一条STL指令或出现RET指令, RET指令使LD点返回左侧母线。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—定要使用RET指令。 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。 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 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。在没有并行序列时,任何时候只有一个活动步, 因此大大缩短了扫描周期。 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。实 际上在一个扫描周期内,同一元件的几条OUT指令中只有一条被执 行。 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)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。 7)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。 4.开关量控制系统梯形图设计方法 顺序控制设计法: 根据生产工艺的要求,在各个输入信号 的作用下,有顺序的一步一步的工作。 顺序控制设计法具体步骤: 1. 根据生产工艺画出顺序功能图 2. 根据顺序功能图设计梯形图 3. 上机调试 顺序功能图 顺序功能图是PLC编程方法中对控制系统 的一种描述。是PLC顺序编程的有效工具。 顺序功能图是根据控制系统中被控对象的 变化(状态)来划分成“步”。在“步” 与“步”之间用转换条件来连接。 根据控制系统的工作原理,被控对象的变 化是由输入信号的变化所产生,因此我们只 有正确的将输出状态按变化划分出来并找到 产生这一变化的输入找到就可顺利的画出顺 序功能图。 系统设计方法 ? 了解系统设计背景及现场情况 ? 地址分配――按照系统的控制要求,确定输入, 输出数量及电器元器件的名称,并确定地址。 ? 画出系统原理图(主电路图、PLC控制电路图) ? 用户程序(不限定编程方法) ? 上机调试 ? 系统设计总结(系统设计的收获、系统存在问 题及改进方案等) 自动装箱的PLC控制 使用STL指令的编程方式 4.开关量控制系统梯形图设计方法 实验项目 时序系统(流水灯) 要求:L1---L2---L3---L4---L5---L6(全亮) 间隔1S 闪烁3次共三秒,结束。

主页 |技工技师培训 |特种作业培训 |学历教育