资格考试PLC基础及应用技师培训模版.pptx

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；第1页/共139页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。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：第2页/共139页国际电工委员会（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。第3页/共139页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。第4页/共139页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。第5页/共139页三菱PLC外形图Q系列PLC可编程主流产品第6页/共139页三菱PLC外形图FX2N系列PLC可编程主流产品工作状态开关第7页/共139页三菱PLC外形图FX1N系列PLC可编程主流产品工作状态开关第8页/共139页三菱PLC外形图FX1S系列PLC可编程主流产品第9页/共139页西门子PLC外形图S7-200系列PLCS7-300系列PLCS7-400系列PLC可编程主流产品第10页/共139页欧姆龙PLC外形图C200H系列PLCCPM1A、CPM2A系列PLC可编程主流产品第11页/共139页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。第12页/共139页内部处理-通信服务-输入采样-程序执行-输出刷新PLC处于运行状态-RUNPLC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。第13页/共139页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的扫描工作过程第14页/共139页 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I0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15页/共139页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。第二章 可编程的硬件第16页/共139页（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。第17页/共139页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 高档机第18页/共139页（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。第19页/共139页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）电源单元编程器第20页/共139页2-2 PLC的组成编 程 器中央处理单元（CPU）输出电路输入电路系统程序存储器用户程序存储器电 源第21页/共139页中央处理单元（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。第22页/共139页输入输出单元（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。第23页/共139页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）第24页/共139页（2）开关量输出接口电路：采用光电耦合电路，将CPUCPU处理过的信号转换成处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出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25页/共139页第二: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26页/共139页第三: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。第27页/共139页（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：420mA 电压信号：110V（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第28页/共139页 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。第29页/共139页3 可编程控制器程序设计基础31 PLC编程语言的介绍l顺序功能图（SFC）l梯形图语言(LD)l功能块图(FBD)l指令表(IL)l结构文本(ST)其中梯形图、指令助记符语言最为常用。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，不同厂不同厂家家所用语言和符号也不尽相同。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。大同小异的。第30页/共139页二、梯形语言二、梯形语言 梯形图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一种图形语言。它是目前用得最多的它是目前用得最多的PLC编程语言编程语言。注意注意：梯形图表示的并不是不是一个实际电路而一个实际电路而只是一个控制程序，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：注意：它们并非是物理实体，而是它们并非是物理实体，而是“软继电软继电器器”。每个每个“软继电器软继电器”仅对应仅对应PLCPLC存储单元存储单元中的一位。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。第31页/共139页 三相异步电动机正反转控制电路第32页/共139页梯形图的基本电路PLC外接线图PLC梯形图第33页/共139页基本数据结构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。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第34页/共139页基本数据结构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。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第35页/共139页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。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第36页/共139页 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32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第37页/共139页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32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第38页/共139页输出继电器（Y）输入继电器X32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 Y4第39页/共139页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)32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第40页/共139页1 1通用辅助继电器 （教材P29P29、3333）没有停电保持功能，在PLCPLC运行中受程序控制，停电后服位。2 2有保持功能的辅助继电器 具有停电保持功能，在PLCPLC运行中受程序控制，停电后保持停电 瞬间的状态。3 3特殊辅助继电器 它用来表示PLCPLC的某些状态，提供时钟脉冲和标记，设定PLCPLC运行 方式等。特殊辅助继电器分为二类一、触点利用型二、线圈驱动型32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第41页/共139页一、触点利用型 利用PLCPLC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(M8000(运行监视)：RUNRUN模式时为ONON；STOPSTOP模式为OFFOFF。M8002(M8002(初始化脉冲)：仅在M8000M8000由OFFOFF变为ONON状态时的一个扫描周期内为ONON。M8011M8011M8014M8014分别是10ms10ms、100ms100ms、1s1s和1min1min时钟脉冲。M8005(M8005(锂电池电压降低)。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第42页/共139页32 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 第43页/共139页二、线圈驱动型 由用户程序直接驱动器线圈，使PLCPLC执行特殊的操作，用户不能利用它的触点。M8030M8030的线圈“通电”，“电池降低”发光二极管熄灭 M8033M8033的线圈“通电”，PLCPLC进入STOPSTOP状态后，所有输出继电器的 状态保持不变 M8034M8034的线圈“通电”，禁止所有的输出 M8039M8039的线圈“通电”，PLCPLC以M8039M8039中指定的扫描周期工作32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第44页/共139页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32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第45页/共139页1通用定时器线圈断复位32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 设定值第46页/共139页32 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 第47页/共139页2累计型定时器线圈断记忆，需指令复位。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 t1+t2=1055第48页/共139页6、内部计数器 C32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 第49页/共139页32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 16位加计数器 加/减计数器第50页/共139页第51页/共139页高速计数器数据寄存器指针与常数 常数通常用十进制数较方便。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 在基础程序中使用不多，用的时侯在介绍第52页/共139页、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的基本逻辑指令第53页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令LD、LDI与OUT指令 第54页/共139页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的基本逻辑指令第55页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 AND与ANI指令第56页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令OR与ORI指令 第57页/共139页 ORB 电路块并联指令 ANB 电路块串联指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令第58页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令ORB指令 第59页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令ANB指令 第60页/共139页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的基本逻辑指令第61页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令堆栈与分支输出电路 第62页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令二层栈多重分支输出电路 第63页/共139页 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的基本逻辑指令第64页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 脉冲输出指令 第65页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令边沿检测触点指令 第66页/共139页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的基本逻辑指令第67页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令定时器与计数器的复位 第68页/共139页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 第69页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 INV指令 取反指令结束指令END第70页/共139页3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令逻辑编程中禁止双线圈输出第71页/共139页3.3 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等容易出错的指令第72页/共139页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。第73页/共139页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、保持和停止电路第74页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 三相异步电动机正反转控制电路第75页/共139页PLC外接线图PLC梯形图4开关量控制系统梯形图设计方法 三相异步电动机正反转控制电路第76页/共139页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 第77页/共139页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 第78页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 钻床刀架运动控制系统的设计（PLC接线图）第79页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 钻床刀架运动控制系统的设计（梯形图）第80页/共139页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 第81页/共139页常用的定时器应用电路4开关量控制系统梯形图设计方法 定时范围的扩展 第82页/共139页常用的定时器应用电路4开关量控制系统梯形图设计方法 闪烁电路X02s3s2s3sY0第83页/共139页常用的定时器应用电路4开关量控制系统梯形图设计方法 延时接通延时断开电路 第84页/共139页常用的定时器应用电路4开关量控制系统梯形图设计方法 单稳态电路 第85页/共139页常用的定时器应用电路4开关量控制系统梯形图设计方法 多个定时器接力定时的时序控制电路 第86页/共139页流水灯-时序控制发光管间隔1秒，顺序点亮。输入输出端口定义 输入输入输出输出端口端口定义定义端口端口定义定义X0启动启动Y0灯一灯一X1停止停止Y1灯二灯二Y2灯三灯三Y3灯四灯四第87页/共139页Y1X0K10Y0Y0T0K10Y2Y1T0Y1T1K10Y3Y2T1Y2T2K10T3Y3T2Y3T3ENDX1X1X1X1梯形图如果需要更多的负载，则根据对称原理做下去即可第88页/共139页数码显示 当按下启动键时，数码管从“0”加到“7”。输入端口输入端口输出端口输出端口端口端口定义定义端口端口定义定义X0启动启动Y0数码管数码管aX1停止停止Y1数码管数码管bY2数码管数码管cY3数码管数码管dY4数码管数码管eY5数码管数码管fY6数码管数码管g第89页/共139页在这里，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）aM0+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共阳数码显示的真值表及输出逻辑表达式：第90页/共139页中中间间继继电电器器数数码码 显显示示Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6abcdefgM001111110M110110000M221101101M331111001M440110011M551011011M660011111M771110000M881111111M991110011第91页/共139页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。第92页/共139页顺序控制设计法：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：控制系统输入信号输出被控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第93页/共139页 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顺序控制设计法第94页/共139页 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：顺序控制设计法第95页/共139页 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。顺序功能图 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。顺序控制设计法第96页/共139页顺序控制设计法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。第97页/共139页顺序控制设计法 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。第98页/共139页顺序控制设计法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。第99页/共139页顺序控制设计法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。第100页/共139页顺序控制设计法二、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）。第101页/共139页顺序控制设计法 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。第102页/共139页（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。顺序控制设计法第103页/共139页顺序控制设计法 （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。第104页/共139页例：送料小车控制系统M0M8002X0M1Y2 T0T0M2Y0X2M3Y3 T1T1M4Y1X1步转换条件Y1Y0X1X2Y2Y3M2M4X0X2Y2Y0Y310S 5SY1时序图X1顺序控制设计法有向线段第105页/共139页（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。顺序控制设计法第106页/共139页顺序控制设计法2有向连线、转换与转换条件（1）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。第107页/共139页顺序控制设计法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。第108页/共139页顺序控制设计法（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。第109页/共139页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 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S0S9用于初始步，S10S19用于返回原点，S20S499为通用状态，S500S899有断电保持功能，S900S999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 第110页/共139页X1X0T1 K20X2T0 K25S0S20S23S22S21Y2Y0Y3T1T0Y1送料小车控制系统顺序功能图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-泄料电磁阀第111页/共139页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 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。第112页/共139页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 LDSETSTLLDSETSTLOUTLDSETSTLOUTLD M8002S0S0X4S31S31 Y0X3S32S32Y1X1 SETSTLOUTLDSETSTL OUTLDSETRET S33S33Y0X2S34S34 Y1X0S0 第113页/共139页顺序控制设计法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 第114页/共139页顺序控制设计法（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之下。如果步2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。第115页/共139页顺序控制设计法 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。第116页/共139页顺序控制设计法（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，水平连线用双线表示。步3、7、9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。第117页/共139页顺序控制设计法a）并行序列开始 b）并行序列结束第118页/共139页顺序控制设计法 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。第119页/共139页顺序控制设计法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。第120页/共139页顺序控制设计法 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。第121页/共139页顺序控制设计法（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。第122页/共139页顺序控制设计法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。第123页/共139页顺序控制设计法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。第124页/共139页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YV1YV2YV3原位快进工进快退第125页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 第126页/共139页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T0T3来为3段时间定时。第127页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 第128页/共139页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由4段组成，它们分别对应于S31S34所代表的4步，S0代表初始步。第129页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 第130页/共139页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 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。第131页/共139页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 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。第132页/共139页4开关量控制系统梯形图设计方法 第133页/共139页 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：第134页/共139页 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