可编程控制器原理及应用3【第四章_可编程控制器程序设计】全解课件.ppt

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1、第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计v4.1 4.1 梯形图经验设计法梯形图经验设计法v4.2 4.2 继电器控制电路移植法设计梯形图继电器控制电路移植法设计梯形图v4.3 4.3 顺序控制法和顺序功能图顺序控制法和顺序功能图v4.4 4.4 顺序功能图的编程方法顺序功能图的编程方法v4.4 4.4 PLCPLC程序设计方法比较程序设计方法比较清华大学出版社清华大学出版社4.1 4.1 梯形图经验设计法梯形图经验设计法v经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用

2、典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。v4.1.1 4.1.1 梯形图经验设计法的步骤梯形图经验设计法的步骤v4.1.2 4.1.2 常用基本环节梯形图程序常用基本环节梯形图程序第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社梯形图经验设计法的步骤梯形图经验设计法的步骤v分解梯形图程序分解梯形图程序v输入信号逻辑组合输入信号逻辑组合 v使用辅助元件和辅助触点使用辅助元件和辅助触点 v使用定时器和计数器使用定时器和计数器 v使用功能指令使用功能指令 v画互锁条件画互锁条件 v画保护条件画保护条件 第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出

3、版社清华大学出版社常用基本环节梯形图程序常用基本环节梯形图程序 v1.1.起动、保持和停止电路起动、保持和停止电路 v2.2.三相异步电动机正反转三相异步电动机正反转控制电路控制电路 v3.3.常闭触点输入信号的处常闭触点输入信号的处理理 v4.4.多继电器线圈控制电路多继电器线圈控制电路 v5.5.多地控制电路多地控制电路 v6.6.互锁控制电路互锁控制电路v7.7.顺序起动控制电路顺序起动控制电路v8.8.集中与分散控制电路集中与分散控制电路v9.9.自动与手动控制电路自动与手动控制电路 v1010.闪烁电路闪烁电路 v11.11.延合延分电路延合延分电路 v12.12.定时范围扩展电路定

4、时范围扩展电路 v13.13.分频电路分频电路第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社启动、保持和停止电路启动、保持和停止电路v 实现Y10的启动、保持和停止的四种梯形图如图所示。这些梯形图均能实现启动、保持和停止的功能。X0为启动信号，X1为停止信号。图a、c是利用Y10 常开触点实现自锁保持，而图b、d是利用SET、RST指令实现自锁保持。启动、保持和停止电路动作演示启动、保持和停止电路动作演示CLICK HERE第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社起动、保持和停止电路起动、保持和停止电路第四章第四章

5、可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社三相异步电动机正反转控制电路三相异步电动机正反转控制电路v如图所示是三相异步电动机正反转控制的主电路和继电器控制电路图。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社电动机正反转控制电动机正反转控制第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社常闭触点输入信号的处理常闭触点输入信号的处理v 如果输入信号只能由常开触点提供，梯形图中的触点类型与继电器电路的触点类型完全一致。v 如果接入PLC的是输入信号的常闭触点，这时在梯形图中所用的X1的触点的类型与PLC

6、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。建议尽可能采用常开触点作为PLC的输入信号。清华大学出版社清华大学出版社多继电器线圈控制电路多继电器线圈控制电路v下图是可以自锁的同时控制4个继电器线圈的电路图。其中X0是起动按钮，X1是停止按钮。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社多地控制电路多地控制电路v下图是两个地方控制一个继电器线圈的程序。其中X0和X1是一个地方的起动和停止控制按钮，X2和X3是另一个地方的起动和停止控制按钮。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社互锁控制电路互锁

7、控制电路v下图是3个输出线圈的互锁电路。其中X0、X1和X2是起动按钮，X3是停止按钮。由于Y0、Y1、Y2每次只能有一个接通，所以将Y0、Y1、Y2的常闭触点分别串联到其它两个线圈的控制电路中。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社顺序起动控制电路顺序起动控制电路v如图所示。Y0的常开触点串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通为条件。这样，只有Y0接通才允许Y1接通。Y0关断后Y1也被关断停止，而且Y0接通条件下，Y1可以自行接通和停止。X0、X2为起动按钮，X1、X3为停止按钮。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大

8、学出版社清华大学出版社集中与分散控制电路集中与分散控制电路v 在多台单机组成的自动线上，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。集中与分散控制的梯形图如图所示。X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。当X2为ON时，为单机分散起动控制；当X2为OFF时，为集中总起动控制。在两种情况下，单机和总操作台都可以发出停止命令。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社自动与手动控制电路自动与手动控制电路v在自动与半自动工作设备中，有自动控制与手动控制的联锁，如图所示。输入信号X1是选择开关，选其触点为联锁型号。当X1为ON时，执行

9、主控指令，系统运行自动控制程序，自动控制有效，同时系统执行功能指令CJ P63，直接跳过手动控制程序，手动调整控制无效。当X1为OFF时，主控指令不执行，自动控制无效，跳转指令也不执行，手动控制有效。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社闪烁电路闪烁电路v当拨动开关将X0接通，启动脉冲发生器。延时2s后Y0接通，再延时3s后Y0断开。这一过程周期性地重复。Y0输出一系列脉冲信号，其周期为5s，脉宽为3s。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社延合延分电路延合延分电路v如图所示用X0控制Y0，当X0的常开触点

10、接通后，T0开始定时，10s后T0的常开触点接通，使Y0变为ON。X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后T1开始定时，5s后T1的常闭触点断开，使Y0变为OFF，T1也被复位。Y0用起动、保持、停止电路来控制。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社定时范围扩展电路定时范围扩展电路vFX2N系列PLC定时器的最长定时时间为3276.7s，如果需要更长的定时时间，可以采用以下方法以获得较长延时时间。v多个定时器组合电路多个定时器组合电路v定时器和计数器组合定时器和计数器组合第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出

11、版社清华大学出版社多个定时器组合电路多个定时器组合电路v如图所示。当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延时到T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时，当定时器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电，并开始延时，当定时器T2延时到，其常开触点闭合，才使Y0接通。因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社定时器和计数器组合定时器和计数器组合v当X1为ON时，T1开始定时，0.6s后T1定时时间到，其常闭触点断开，使它自己复位，复位后T1的当前值变为0，同时它的常闭触点接通，使它自己的线圈重新通电，

12、又开始定时。T1将这样周而复始地工作，直至X1变为OFF。从分析中可看出，1最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T1的设定值。v产生的脉冲列送给C0计数，计满3个数后，C0的当前值等于设定值，它的常开触点闭合，Y0开始输出。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社分频电路分频电路v用PLC可以实现对输入信号的任意分频，如图所示是一个二分频电路。分频电路动作演示分频电路动作演示 CLICK HERE第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.2 4.2 继电器控制电路移植法设计梯形图继电器控制电路移植

13、法设计梯形图v用PLC改造继电器控制系统时，因为原有的继电器控制系统经过长期的使用和考验，已被证明能够完成系统要求的控制功能，而且继电器电路图与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图设计梯形图，即将继电器电路图转换为具有相同功能的PLC外部硬件接线图和梯形图。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.2 4.2 继电器控制电路移植法设计梯形图继电器控制电路移植法设计梯形图设计步骤v1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的 动作情况。v2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC外部接线图。v3.确定与继电器电路图的中间

14、继电器、时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器Mv 和定时器T的元件号。v4.根据上述对应关系画出梯形图。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.2 4.2 继电器控制电路移植法改造摇臂钻床继电器控制电路移植法改造摇臂钻床第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.2 4.2 继电器控制电路移植法改造摇臂钻床继电器控制电路移植法改造摇臂钻床第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.3 4.3 顺序控制法和顺序功能图顺序控制法和顺序功能图v4.3.1 4.3.1 顺序

15、控制设计法顺序控制设计法v4.3.2 4.3.2 顺序控制设计法的设计基本步骤顺序控制设计法的设计基本步骤v v4.3.3 4.3.3 顺序功能图的组成要素顺序功能图的组成要素v4.3.4 4.3.4 顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构v4.3.5 4.3.5 顺序功能图的编程方法顺序功能图的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.3.1 4.3.1 顺序控制设计法顺序控制设计法v顺序控制就是按照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,在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行工作。使用顺序控制设计法时

16、首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。v顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，程序的调试、修改和阅读也很容易，并且大大缩短了设计周期，提高了设计效率。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.3.2 4.3.2 顺序控制设计法的设计基本步骤顺序控制设计法的设计基本步骤 v1.步的划分 v2.转换条件的确定 v3.顺序功能图的绘制 v4.梯形图的绘制 第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.3.3 4.3.3 顺序功能图的组成要素顺序功能图的组成要素v顺序功

17、能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）等要素组成。v步与步之间实现转换应同时具备两个条件：v (1)前级步必须是活动步。v (2)对应的转换条件成立。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.3.44.3.4顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构v单序列结构单序列结构v选择序列结构选择序列结构v并行序列结构并行序列结构v子步结构子步结构v跳步、重复和循环序列结构跳步、重复和循环序列结构v绘制顺序功能图的注意事项绘制顺序功能图的注意事项 第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社单序列结构单序列

18、结构v顺序功能图的单序列结构形式最为简单，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步 第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社选择序列结构选择序列结构v选择序列有开始和结束之分。选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并。v选择序列的分支是指一个前级步后面紧接着有若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件。分支中表示转换的短划线只能标在水平线之下。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社并行序列结构并行序列结构v并行序列也有开始和结束之分。并行序列的开始也称

19、为分支，并行序列的结束也称为合并。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社子步结构子步结构v在绘制复杂控制系统顺序功能图时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常采用子步的结构形式，可避免一开始就陷入某些细节中。v所谓子步的结构是指在顺序功能图中，某一步包含着一系列子步和转换。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社跳步、重复和循环序列结构跳步、重复和循环序列结构v跳步、重复和循环序列结构实际上都是选择序列结构的特殊形式。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程

20、序设计清华大学出版社清华大学出版社绘制顺序功能图的注意事项绘制顺序功能图的注意事项v（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。v（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。v（3）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，初始步可能没有输出处于ON状态，但初始步是必不可少的。v（4）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。v（5）在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。因此在进入RUN工作方式时，必须用初始化脉冲M8002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因

21、顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.4 4.4 顺序功能图的编程方法顺序功能图的编程方法v根据控制系统的顺序功能图设计梯形图的方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。下面介绍三种编程方法。v 起动、保持、停止电路的编程方法起动、保持、停止电路的编程方法v 以转换为中心的编程方法以转换为中心的编程方法v 使用使用STLSTL指令的编程方法。指令的编程方法。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.4.1 4.4.1 起动、保持、停止电路的编程方法起动、保持、停止电路的

22、编程方法v单序列结构的编程方法单序列结构的编程方法v选择序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法v并行序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法v仅有两步的闭环的处理仅有两步的闭环的处理第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社单序列结构的编程方法单序列结构的编程方法v下图是某小车运动的示意图、顺序功能图和用起动、保持和停止电路设计的梯形图。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社选择序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法v 如图所示是自动门控制系统的顺序功能图。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序

23、设计清华大学出版社清华大学出版社并行序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社仅有两步的闭环的处理仅有两步的闭环的处理第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.4.2 4.4.2 以转换为中心的编程方法以转换为中心的编程方法v单序列结构的编程方法v选择序列结构的编程方法v并行序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社单序列结构的编程方法单序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大

24、学出版社清华大学出版社选择序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社并行序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社4.4.3 4.4.3 步进梯形指令的编程方法步进梯形指令的编程方法 v步进指令步进指令v单序列结构的编程方法单序列结构的编程方法v选择序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法v并行序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社步进指令步进指令v许多

25、PLC都有专门用于编制顺序控制程序的步进梯形指令及编程元件。v 步进梯形指令简称为STL指令，FX系列PLC还有一条使STL指令复位的RET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。v步进梯形指令STL只有与状态继电器S配合才具有步进功能。S0S9用于初始步，S10S19用于自动返回原点。使用STL指令的状态继电器的常开触点称为STL触点，用符号表示，没有常闭的STL触点。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社单序列结构的编程方法单序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社选择

26、序列结构的编程方法选择序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社并行序列结构的编程方法并行序列结构的编程方法第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社机械手的控制机械手的控制 机械手将工件从A点向B点传送。机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。抓手对工件的松夹是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸完成，只有在电磁阀通电时抓手才能夹紧。该机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次运动。它有手动、单步、一个周期和连续工作（自动）四种操作

27、方式。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社机械手的控制机械手的控制 手动方式：是指用各自的按钮使各个负载单独接通或断开。回原点：按下此按钮，机械手自动回到原点。单步运行：按动一次启动按钮，前进一个工步。单周期运行（半自动）：在原点位置按动启动按钮，自动运行一遍后回到原点停止。若在中途按动停止按钮，则停止运行；再按启动按钮，从断点处继续运行，回到原点处自动停止。连续运行（全自动）：在原点位置按动启动按钮，连续反复运行。若在中途按动停止按钮，运行到原点后停止。面板上的启动和急停按钮与PLC运行程序无关。这两个按钮是用来接通和断开PLC外部负载的电源。第

28、四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计机械手的控制机械手的控制初始化程序系统的初始化程序如图所示。用来设置初始状态和原点位置条件。清华大学出版社清华大学出版社第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计机械手的控制机械手的控制手动控制程序手动方式程序如图所示。S0为手动方式的初始状态。手动方式的夹紧、放松、上升、下降、左移、右移是由相应的按钮来完成的。清华大学出版社清华大学出版社第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计机械手的控制机械手的控制回原点方式程序回原点方式的顺序功能

29、图如图所示，S1是回原点的初始状态。自动返回原点结束后，M8043（回原点完成）置ON。返回原点的顺序功能图中的步应使用S10S19。清华大学出版社清华大学出版社第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计机械手的控制机械手的控制手动控制程序手动方式程序如图所示。S0为手动方式的初始状态。手动方式的夹紧、放松、上升、下降、左移、右移是由相应的按钮来完成的。清华大学出版社清华大学出版社第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计机械手的控制机械手的控制自动方式程序自动方式程序的顺序功能图如图4.48所示。特殊辅助继电器M8041（转换启动）和M8044（原点位置条件）是从自动

30、程序的初始步S2转换到下一步S20的转换条件。M8041和M8044都是在初始化程序设定的，在程序运行中不再改变。自动方式程序的梯形图如图4.46。清华大学出版社清华大学出版社4.5 PLC4.5 PLC程序设计方法比较程序设计方法比较v下面将经验设计法和顺序控制设计法进行适当比较,以便设计时选用。v采用经验设计法设计梯形图时，不可能找出一种简单通用的设计方法。v顺序控制设计法将整个程序分成了控制程序和输出程序两个部分。由于步是根据输出Y的状态划分的，所以M和Y之间具有很简单的逻辑关系，输出程序的设计极为简单。而代表步的辅助继电器或状态继电器的控制程序，不管多么复杂，其设计方法都是相同的，并且很容易掌握。第四章第四章 可编程控制器程序设计可编程控制器程序设计清华大学出版社清华大学出版社