可编程序控制器应用教程（第二版）第7章应用设计.ppt

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1、第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计 7.1 7.1 经验设计法经验设计法 7.27.2功能流程图法功能流程图法 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计7.1 经验设计法经验设计法的基本思路是在已有的一些典型梯形经验设计法的基本思路是在已有的一些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，通过图的基础上，根据被控对象对控制的要求，通过多次反复地调试和修改梯形图，增加中间编程元多次反复地调试和修改梯形图，增加中间编程元件和触点，以得到一个较为满意的程序。经验设件和触点，以得到一

2、个较为满意的程序。经验设计法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、计法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，适用设计的质量与编程者的经验有很大的关系，适用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计1起保停电路起保停电路仅使用与触点和线圈有关的指令，无起保停电路仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功

3、能，且与传统继电器控制电路基本相具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。类似，因此得到了广泛的应用。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计2延时接通延时断开电路第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计3定时范围扩展 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计4闪烁电路 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计5跑马灯电路第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计7.2程序设计程序设计

4、 7.2.1功能流程图概述功能流程图概述 7.2.2由功能流程图到程序由功能流程图到程序 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计7.2.1功能流程图概述功能流程图概述 功功能能流流程程图图，简简称称功功能能图图，又又叫叫状状态态流流程程图图或或状状态态转转移移图图。它它是是专专用用于于工工业业顺顺序序控控制制程程序序设设计计的的一一种种功功能能说说明明性性语语言言，能能完完整整地地描描述述控控制制系系统统的的工工作作过过程程、功功能能和和特特性性，是是分分析析、设设计计电电气气控控制制系统控制程序的重要工具。系统控制程序的重要工具。第第7 7章

5、章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计1.组成组成（1）步）步步步是是控控制制系系统统中中的的一一个个相相对对不不变变的的性性质质，它它对对应应于于一一个个稳稳定定的的状状态态。在在功功能能流流程程图图中中步步通通常常表表示示某某个个执执行行元元件件的的状状态态变变化化。步步用用矩矩形形框框表表示示，框框中中的的数数字字是是该该步步的的编编号号，编编号号可可以以是是该该步步对对应应的的工工步步序序号号，也也可可以以是是与与该该步步相相对对应应的的编编程程元元件件（如如PLC内内部部的的通通用用辅辅助助继继电电器器、步标志继电器等）。步的图形符号如图步标志继电器等）。步的图形符号如

6、图7.1（a）所示。所示。初始步初始步初初始始步步对对应应于于控控制制系系统统的的初初始始状状态态，是是系系统统运运行行的的起起点点。一一个个控控制制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图7.1（b）所示。所示。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图图7.6步和初始步步和初始步第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（2）有向线段和转移）有向线段和转移有向线段和转移及转移条件如图有向线段和转移及转移条件如图7.7所示。所示。图图7.7转转移移第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制

7、梯形图的程序设计（3）动作说明）动作说明一一个个步步表表示示控控制制过过程程中中的的稳稳定定状状态态，它它可可以以对对应应一一个个或或多多个个动动作作。可可以以在在步步右右边边加加一一个个矩矩形形框框，在在框框中中用用简简明明的文字说明该步对应的动作，如下图的文字说明该步对应的动作，如下图7.8所示。所示。图图中中（a）表表示示一一个个步步对对应应一一个个动动作作；图图（b）和和（c）表表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计2.结构结构（1）顺序结构）顺序结构（2）选择结构）选择结构（3

8、）并行结构）并行结构 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（1）顺序结构）顺序结构 图图7.9顺顺序序结结构构第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（2）分支结构）分支结构 图图7.10选择结构选择结构 第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计并发结构并发结构图图7.11并发结构并发结构第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图图7.12功能流程图举例功能流程图举例返回本节返回本节第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计3.功能图转换实现的基本规则功能图转换实现的基本规

9、则 在功能图中，步的状态的转换是通过转换的实现完成的，在功能图中，步的状态的转换是通过转换的实现完成的，转换的实现必须同时满足以下两个条件：转换的实现必须同时满足以下两个条件：（1）该转换的所有前级步都是活动步。）该转换的所有前级步都是活动步。（2）相应的转换条件得到满足。）相应的转换条件得到满足。一旦转换完成，则执行以下两个操作：一旦转换完成，则执行以下两个操作：（1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步）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。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）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为非活动步。都变

10、为非活动步。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计4功能图绘制注意事项（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开。）步与步不能直接相连，必须用转移分开。（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开。）转移与转移不能直接相连，必须用步分开。（3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向）步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。（4）一个功能图至少应有一个初始步。）一个功能图至少应有一个初始步。第第7 7章章 顺序

11、控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计5功能图绘制实例图图7.13所示为某剪板机的示意图。开始时压钳和剪刀在所示为某剪板机的示意图。开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关上限位置，限位开关I0.0和和I0.1在在ON状态。按下启动按钮状态。按下启动按钮I1.0后，剪板机启动。板料首先右行（后，剪板机启动。板料首先右行（Q0.0为为ON）至限）至限位开关位开关I0.3动作，然后压钳下行（动作，然后压钳下行（Q0.1为为ON并保持），并保持），板料压紧后，压力继电器板料压紧后，压力继电器I0.4为为ON，压钳保持压紧，剪，压钳保持压紧，剪刀开始下行（刀开始下行（Q0.2为为ON）。剪断板料后，

12、）。剪断板料后，I0.2变为变为ON，压钳和剪刀同时上行（压钳和剪刀同时上行（Q0.3和和Q0.4为为ON，Q0.1和和Q0.2为为OFF），它们分别碰到限位开关），它们分别碰到限位开关I0.0和和I0.1后停止上行。后停止上行。所有设备都停止后，完成一个操作周期。随后启动下一所有设备都停止后，完成一个操作周期。随后启动下一个操作周期。个操作周期。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图7.13 剪板机示意图第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（1）确定步及步对应的动作）确定步及步对应的动作 步号状态步的表示步对应动作1初始（等待系统启动）

13、M0.02板料右行M0.1Q0.03压钳下行M0.2Q0.14剪刀下行M0.3Q0.1+Q0.25压钳和剪刀上行M0.4+M0.6 Q0.3+Q0.4第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（2）确定转换条件）确定转换条件 转移转移条件进入步1SM0.1步1步2I1.0步2步3I0.3步3步4I0.4步4步5I0.2步5步1I0.0+I0.1第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计（3）绘制功能流程图。）绘制功能流程图。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计7.2.2由功能流程图到程序由功能流程图到程序 功能流程图完整地

14、表现了控制系统的控制过程、各个步的功能、步与步转换的顺功能流程图完整地表现了控制系统的控制过程、各个步的功能、步与步转换的顺序和条件。它可以表示任意顺序过程，是可编程序控制器程序设计中很方便的工序和条件。它可以表示任意顺序过程，是可编程序控制器程序设计中很方便的工具。但中小型具。但中小型PLC一般不具有直接输入功能流程图的能力，因而必须人工转化为一般不具有直接输入功能流程图的能力，因而必须人工转化为梯形图或语句表，然后下载到梯形图或语句表，然后下载到PLC执行。执行。利用功能流程图设计梯形图程序，通常用存储器位作为功能流程图中的步的代号，利用功能流程图设计梯形图程序，通常用存储器位作为功能流程

15、图中的步的代号，当某一步为活动步时，对应的存储器位为当某一步为活动步时，对应的存储器位为1；当某一转换实现时，如果该转换的；当某一转换实现时，如果该转换的前级步为活动步，则后续步变为活动步，同时前级步变为非活动步。由于大部分前级步为活动步，则后续步变为活动步，同时前级步变为非活动步。由于大部分转换条件的持续时间远远小于步处于活动状态的时间，因此在梯形图中必须使用转换条件的持续时间远远小于步处于活动状态的时间，因此在梯形图中必须使用有记忆功能的电路或指令（如起保停电路和复位置位指令等）控制步所对应的存有记忆功能的电路或指令（如起保停电路和复位置位指令等）控制步所对应的存储器位。储器位。根据所使用

16、的有记忆功能的电路（或指令），将功能流程图向梯形图转换的常用根据所使用的有记忆功能的电路（或指令），将功能流程图向梯形图转换的常用方法有方法有3种：起保停电路设计法、置位复位指令设计法和顺序控制继电器法。种：起保停电路设计法、置位复位指令设计法和顺序控制继电器法。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计1起保停电路设计法起保停电路设计方法可以分为以下起保停电路设计方法可以分为以下3步：步：（1）根据功能流程图写出存储器位的逻辑表达）根据功能流程

17、图写出存储器位的逻辑表达式。式。（2）写出执行元件的逻辑函数式。）写出执行元件的逻辑函数式。（3）根据逻辑函数式画梯形图。）根据逻辑函数式画梯形图。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计2置位复位指令设计法在使用置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前在使用置位复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的存储器位的常开触点和转换对应的触点或电级步对应的存储器位的常开触点和转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的存储器位置位和使所路串联，作为使所有后续步对应的存储器位置位和使所有前级步对应的存储器位复位的条件。由于置位指令和有前级步对应的存储器位复位的条件

18、。由于置位指令和复位指令本身具有保持性，因此不需要保持电路存储器复位指令本身具有保持性，因此不需要保持电路存储器位的状态，从而大大简化电路设计。并且这种设计方法位的状态，从而大大简化电路设计。并且这种设计方法中转移条件和对存储器进行置位复位操作的电路块之间中转移条件和对存储器进行置位复位操作的电路块之间具有一一对应的关系，所设计出的梯形图极具规律性，具有一一对应的关系，所设计出的梯形图极具规律性，即使是比较复杂的功能流程图也比较容易转换，且不容即使是比较复杂的功能流程图也比较容易转换，且不容易出错。易出错。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计由转换条件对应的触点和步

19、对应存储器位的触点串联构由转换条件对应的触点和步对应存储器位的触点串联构成的控制电路以及由复位指令和置位指令构成的电路块。成的控制电路以及由复位指令和置位指令构成的电路块。所不同的是：所不同的是：l对于只有一个前级步和后续步的转换（顺序结构和选择对于只有一个前级步和后续步的转换（顺序结构和选择结构），其对应的电路块仅包括一条复位指令和一条置结构），其对应的电路块仅包括一条复位指令和一条置位指令。位指令。l如果某转换对应多个前级步（并行结构的开始），则梯如果某转换对应多个前级步（并行结构的开始），则梯形图的转换条件为多个步对应存储器位的触点和转换条形图的转换条件为多个步对应存储器位的触点和转换条

20、件对应的触点的串联，而执行部分将包含多条复位指令；件对应的触点的串联，而执行部分将包含多条复位指令；如果某转换对应多个后续步（并行结构的结束），则执如果某转换对应多个后续步（并行结构的结束），则执行部分将包含多条置位指令。行部分将包含多条置位指令。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计由于转移条件存在的时间通常很短，而步所对应由于转移条件存在的时间通常很短，而步所对应的动作的执行时间则相对较长，因此不能用控制的动作的执行时间则相对较长，因此不能用控制电路直接驱动功能流程图中动作对应的输出线圈。电路直接驱动功能流程图中动作对应的输出线圈。在置位复位指令设计法中通过步所对

21、应的存储器在置位复位指令设计法中通过步所对应的存储器位的常开触点驱动输出线圈；如果一个动作同时位的常开触点驱动输出线圈；如果一个动作同时对应多个步，则必须通过该动作对应的所有步的对应多个步，则必须通过该动作对应的所有步的存储器位的常开触点的存储器位的常开触点的“或或”驱动输出线圈驱动输出线圈第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图7.16 利用置位复位指令设计法设计的图7.12对应的梯形图第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计3顺序控制继电器法S7-200 PLC提供了专门用于顺序控制的顺序控制继电器指令，这些提供了专门用于顺序控制的顺序控制

22、继电器指令，这些指令将整个控制程序分为若干个程序段（指令将整个控制程序分为若干个程序段（SCR段），每一程序段对段），每一程序段对应功能流程图中的一步。应功能流程图中的一步。顺序控制指令中用顺序控制继电器位顺序控制指令中用顺序控制继电器位Sx.y作为该步的状态标志位。作为该步的状态标志位。顺序控制继电器通过置位和复位进行工作。当顺序控制继电器通过置位和复位进行工作。当Sx.y被置位时，允许被置位时，允许该段工作。顺序控制继电器有保持功能，不需要自保电路。该段工作。顺序控制继电器有保持功能，不需要自保电路。SCR段必须包含段必须包含3方面的内容：开始、结束和转移。所对应的指令分方面的内容：开始、

23、结束和转移。所对应的指令分别为别为LSCR（段开始指令）、（段开始指令）、SCRE（段结束指令）和（段结束指令）和SCRT（段转（段转移指令）。移指令）。LSCR指令表示一个指令表示一个SCR段的开始。如果该指令的操作数段的开始。如果该指令的操作数Sx.y被置被置位，则执行段内程序。位，则执行段内程序。SCRT指令来实现本段与下一个段之间的切换。当指令使能输入有效指令来实现本段与下一个段之间的切换。当指令使能输入有效时，一方面对时，一方面对 Sx.y置位，以便让下一个段开始工作；另一方面同时置位，以便让下一个段开始工作；另一方面同时对本段的标志位复位，以便本段停止工作。对本段的标志位复位，以便

24、本段停止工作。每个顺序段必须用每个顺序段必须用SCRE结束。结束。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计例：某例：某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是：钻头控制的回转工作台控制钻孔的过程是：钻头开始处于静止状态，若传感器（开始处于静止状态，若传感器（I0.0）检测到工件到位，）检测到工件到位，钻头向下工进（钻头向下工进（Q0.0），当钻到一定深度钻头套筒压到），当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关（下接近开关（I0.1）时，计时器计时，）时，计时器计时，4s后快退后快退（Q0.1）到上接近开关（）到上接近开关（I0.2）时钻头回到原位。）时钻头回到原位。钻孔过程可

25、以分为钻孔过程可以分为4个工步：等待、向下工进、计时和快个工步：等待、向下工进、计时和快退，用退，用4个顺序控制继电器位分别表示上述个顺序控制继电器位分别表示上述4个工步，绘个工步，绘出的控制过程的功能流程图如图出的控制过程的功能流程图如图7.17所示，对应的梯形所示，对应的梯形图如图图如图7.18所示。所示。第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图7.17 钻孔过程功能流程图第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图7.18 钻孔过程控制梯形图第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计图7.19 含选择结构和并行结构的复杂功能流程图第第7 7章章 顺序控制梯形图的程序设计顺序控制梯形图的程序设计THANK YOU VERY MUCH！本章到此结束，本章到此结束，谢谢您的光临！谢谢您的光临！返回本章首页返回本章首页结束放映结束放映