第4章数字量控制系统梯形图程序设计方法课件.ppt
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1、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4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法4.3 顺序控制设计法与顺序功能图 掌握常见的几种梯形图;熟悉继电器电路图设计梯形图的方法;掌握S7-200 PLC顺序控制指令的类型、格式、使用方法和编程规则;掌握顺序功能图的结构、类型、格式和编程规则;学会用顺序功能图设计顺序控制程序,进行程序的调试与模拟运行。4.1 梯形图的经验设计法 4.1.1 有记忆功能的电路有记忆功能的电路起动信号起动信号I0.0使输出使输出Q0.0置位(接通并保持),形成置位(接通并保持),形成自锁功能;停止信号自锁功能;停止信号I0.1使输出使输出Q0.0
2、复位断开。复位断开。图4-1 有记忆功能的电路4.1.2 定时器应用电路定时器应用电路图4-2 延时接通/延时断开电路 长延时程序长延时程序 S7-200 PLC中定时器最大设定时间为中定时器最大设定时间为3276.7s,如果,如果需要更长的延时时间,用需要更长的延时时间,用计数器计数器可以实现长延时,如左可以实现长延时,如左图电路,由图电路,由SM0.4提供时钟脉冲信号(提供时钟脉冲信号(1min),计数器),计数器C2对脉冲进行计数,计数器的设定值对脉冲进行计数,计数器的设定值30000和脉冲周期和脉冲周期1min之积就是定时时间,为之积就是定时时间,为30000min。还可以用还可以用定
3、时器和计数器配合定时器和计数器配合完成,如右图电路,当完成,如右图电路,当输入信号接通后,定时器输入信号接通后,定时器T37提供的提供的3000s脉冲信号,计脉冲信号,计数器数器C4对其进行计数,计满对其进行计数,计满12000次,定时时间达到次,定时时间达到10000小时。小时。1min时钟脉冲信号时钟脉冲信号延时延时500h延时延时10000h图4-3 长延时电路 闪烁电路闪烁电路 输出脉冲的周期和占空比可调的振荡电路。输出脉冲的周期和占空比可调的振荡电路。t38为接通为接通时间,时间,t37为断开时间,周期为为断开时间,周期为t37+t38当当T37的输入信号接通后开始定的输入信号接通后
4、开始定时,时,时间到时间到其触点其触点接通接通T38的输的输入信号,入信号,T38的定时的定时时间到断开时间到断开T37的输入信号,使的输入信号,使T37复位,从复位,从而使而使T38也复位。复位后其常闭也复位。复位后其常闭触点接通,触点接通,T37又开始定时。输又开始定时。输出线圈出线圈Q0.0周期性周期性“接通接通”和和“断开断开”,时间分别是,时间分别是T37和和T38的设定时间。的设定时间。4.1.3 经验设计法举例经验设计法举例,由于三相笼型异步电由于三相笼型异步电动机具有结构简单、价格便宜、坚固耐用、维修动机具有结构简单、价格便宜、坚固耐用、维修方便等优点,获得广泛应用。据统计,在
5、一般工方便等优点,获得广泛应用。据统计,在一般工矿企业中,笼型异步电动机的数量占电力拖动设矿企业中,笼型异步电动机的数量占电力拖动设备总台数的备总台数的85左右。左右。根据生产机械和工艺条件的具体要求,其控制线根据生产机械和工艺条件的具体要求,其控制线路能够实现电力拖动系统的起动、制动、调速、路能够实现电力拖动系统的起动、制动、调速、保护和生产过程的自动化。保护和生产过程的自动化。图4-5 小车自动往复运动的继电器控制电路图4.1.4 常闭触点输入信号的处理常闭触点输入信号的处理 前提条件:输入的数字信号均由外部提供,但是有些信号只能由常闭触点提供,比如热继电器。如果某些信号只能由常闭触点输入
6、,可以按照输入全部为常开触点来设计梯形图,这样,然后将梯形图中外接常闭触点的输入信号位的触点改为相反的触点。常闭输入触点的处理常闭输入触点的处理 如果输入为如果输入为常闭触点常闭触点,编制的梯形图与继电器,编制的梯形图与继电器原理图原理图相反相反 I0.1I0.2Q0.0Q0.0()如果输入为如果输入为常开触点常开触点,编制的梯形图与,编制的梯形图与继电器继电器原理图原理图一致一致4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法 将继电器电路图转换为功能相同的将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接的外部接线图和梯形图的线图和梯形图的步骤:步骤:1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动)了解和熟
7、悉被控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;的工作原理;2)确定)确定PLC的输入信号和输出负载,以及与它们的输入信号和输出负载,以及与它们像对应的梯形图中的输入位和输出位的地址,画像对应的梯形图中的输入位和输出位的地址,画出出PLC的外部接线图;的外部接线图;3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继)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(电器对应的梯形图中的位存储器(M)和定时器)和定时器(T)的地址;)的地址;4)根据上述对应关系画出梯形图。)根据上述对应关系画出梯形图。图4-
8、9 PLC外部接线图 图4-10 梯形图 4.2.2 注意事项注意事项1.应遵守梯形图语言中的语法规定应遵守梯形图语言中的语法规定2设置中间单元设置中间单元3尽量减少尽量减少PLC的输入信号和输出信号的输入信号和输出信号4设立外部联锁电路设立外部联锁电路5梯形图的优化设计梯形图的优化设计6外部负载的额定电压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 4.3.1 顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制就是按照实际生产工艺预先规定的顺序,在各顺序控制就是按照实际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,在生个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺
9、序,在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行操作。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,首先根据系统的工艺过程,画使用顺序控制设计法时,首先根据系统的工艺过程,画出出,然后根据顺序功能图设计出梯形图。,然后根据顺序功能图设计出梯形图。顺序功能图(顺序功能图(SFC)描述控制系统的控制过程、功能和描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,是设计特性的一种图形,是设计PLCPLC的顺序控制程序的有力工具。的顺序控制程序的有力工具。顺序控制继电器(顺序控制继电器(SCR)指)指令是基于令是基于SFC的编程方式,使的编程方式,使用顺序控制继电器用顺序控制继电器(S0.0S
10、31.7),依据被控对),依据被控对象的顺序功能图进行编程,将象的顺序功能图进行编程,将逻辑程序划分为逻辑程序划分为与与之间的若干个之间的若干个SCR段,一个段,一个SCR程序段对应顺序功能图中程序段对应顺序功能图中的一个的一个程序步程序步,从而实现顺序,从而实现顺序控制控制。顺序功能图顺序功能图 SCR指令指令 顺序控制继电器装载顺序控制继电器装载(LSCR nLSCR n)指令表示一个顺)指令表示一个顺序控制继电器(序控制继电器(SCRSCR)程序段的开始。顺序控制继)程序段的开始。顺序控制继电器为电器为ONON时,执行对应的时,执行对应的SCRSCR段中的程序,反之则段中的程序,反之则不
11、执行。不执行。LSCRLSCR指令中指定的顺序控制继电器指令中指定的顺序控制继电器S S被放被放入入SCRSCR堆栈和逻辑堆栈栈顶,堆栈和逻辑堆栈栈顶,SCRSCR堆栈的值决定该堆栈的值决定该SCRSCR程序段是否执行,当程序段是否执行,当SCRSCR程序段的程序段的S S位置位时,位置位时,允许该程序段工作。允许该程序段工作。顺序控制继电器转换(顺序控制继电器转换(SCRTSCRT)指令表示)指令表示SCRSCR程序程序段之间的转换,段之间的转换,SCRTSCRT指令有两个功能:一是使当前指令有两个功能:一是使当前激活的激活的SCRSCR程序段的程序段的S S位复位,使该程序段停止工作;位复
12、位,使该程序段停止工作;二是使下一个将要执行的二是使下一个将要执行的SCRSCR程序段程序段S S位置位,以便位置位,以便下一个下一个SCRSCR程序段工作。程序段工作。顺序控制继电器结束(顺序控制继电器结束(SCRESCRE)指令表示)指令表示SCRSCR程序程序段的结束,它使程序退出一个激活的段的结束,它使程序退出一个激活的SCRSCR程序段,程序段,SCRSCR程序段必须由程序段必须由SCRESCRE指令结束。指令结束。SCR指令指令 每一个每一个SCRSCR程序段一般有以下三种功能:程序段一般有以下三种功能:在该段顺序控制继电器有效时,要做:在该段顺序控制继电器有效时,要做什么工作;什
13、么工作;指定指定:满足什么条件后转移到何:满足什么条件后转移到何处;处;:状态发生转移后,置位下一个:状态发生转移后,置位下一个状态,同时自动复位原状态。状态,同时自动复位原状态。SCR指令指令 使用使用SCR指令的限制指令的限制 使用使用SCRSCR指令时有以下限制:指令时有以下限制:在不同的程序中不能使用相同的在不同的程序中不能使用相同的S S位;位;不能在不能在SCRSCR程序段内使用程序段内使用JMPJMP、LBLLBL、FORFOR、NEXTNEXT、ENDEND指令,即不允许用跳转的方法跳入或跳出指令,即不允许用跳转的方法跳入或跳出SCRSCR程程序段,可以在序段,可以在SCRSC
14、R程序段外使用程序段外使用JMPJMP、LBLLBL、FORFOR、NEXTNEXT指令。指令。4.3.2 4.3.2 顺序功能图的步与动作顺序功能图的步与动作 步步 步的基本概念步的基本概念顺序控制的设计思路是把系统的一个工作周期划分顺序控制的设计思路是把系统的一个工作周期划分为若干个状态,为若干个状态,并用编程元,并用编程元件(位存储器件(位存储器M M或顺序控制继电器或顺序控制继电器S S)来代表。每一)来代表。每一步的输出状态不变,而相邻两个输出状态不同。步的输出状态不变,而相邻两个输出状态不同。步步:与控制系统的初始状态相对应的步称为初:与控制系统的初始状态相对应的步称为初始步,一般
15、是控制系统等待起动命令的相对静止的始步,一般是控制系统等待起动命令的相对静止的状态。每个顺序功能图最少应该有一个初始步,用状态。每个顺序功能图最少应该有一个初始步,用双线框表示。双线框表示。:当控制系统运行到某一个状态时,该状态:当控制系统运行到某一个状态时,该状态所处的步处于所处的步处于“激活激活”状态,称该步为状态,称该步为“活动步活动步”。当步处于活动状态时,对应的动作被执行;处于不当步处于活动状态时,对应的动作被执行;处于不活动状态时,对应的动作被停止执行。活动状态时,对应的动作被停止执行。步步 转换条件转换条件 转换方向转换方向:顺序功能图中代表各步的方框按照动作:顺序功能图中代表各
16、步的方框按照动作的先后顺序从上到下(或从左到右)排列,并用有的先后顺序从上到下(或从左到右)排列,并用有向线段连接起来,通常把连线上的箭头省略不画。向线段连接起来,通常把连线上的箭头省略不画。如果没有遵循从上到下(或从左到右)排列方向,如果没有遵循从上到下(或从左到右)排列方向,应该在连线上用箭头标明动作方向应该在连线上用箭头标明动作方向 转换条件转换条件 转换条件转换条件:使控制系统由当前步进入下一步的信号:使控制系统由当前步进入下一步的信号为转换条件,在转换方向的连线上用垂直短线表示。为转换条件,在转换方向的连线上用垂直短线表示。转换条件可以是外部输入信号,也可以是转换条件可以是外部输入信
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