电气控制与PLC应用 课件 崔晶 5 S7-200PLC 综合应用

电气控制与PLC应用—S7-200PLC综合应用一、功能图的基本概念二、功能图的构成规则三、功能图的结构

四、使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法五、顺序控制指令介绍

六、使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法内容功能图的基本概念1

功能图又称为功能流程图或状态转移图，它是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。它能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。

功能图主要由“状态”、“转移”及有向线段等元素组成。如果适当运用组成元素，就可以得到控制系统的静态表示方法，再根据转移触发规则模拟系统的运行，就可以得到控制系统的动态过程。1.状态

状态是控制系统中一个相对不变的性质，对应一个稳定的情形。状态的符号如图所示。矩形框中可写上该状态的编号或代码。功能图的基本概念1

（1）初始状态初始状态是功能图运行的起点，一个控制系统至少要有一个初始状态。初始状态的图形符号为双线的矩形框，如图6-2所示。在实际使用时，有时也是画单线矩形框，有时画一条横线表示功能图的开始。

（2）工作状态工作状态是控制系统正常运行时的状态。根据系统是否运行，状态可分为动态和静态两种。动状态是指当前正在运行的状态，静状态是没有运行的状态。动状态和静状态的概念不在此深入讨论。功能图的基本概念1

（3）与状态对应的动作在每个稳态的状态下，可能会有相应的动作。动作的表示方法如图6-3所示。2.转移

为了说明从一个状态到另一个状态的变化，要用转移概念，即用一个有向线段来表示转移的方向。两个状态之间的有向线段上再用一段横线表示这一转移。转移的符号如图6-4所示。功能图的基本概念1

转移是一种条件，当此条件成立时，称为转移使能。该转移如果能够使状态发生转移，则称为触发。一个转移能够触发必须满足：状态为动状态及转移使能。转移条件是指使系统从一个状态向另一个状态转移的必要条件，通常用文字、逻辑方程及符号来表示。功能图的构成规则2

控制系统功能图的绘制必须满足以下规则：（1）状态与状态不能相连，必须用转移分开。（2）转移与转移不能相连，必须用状态分开。（3）状态与转移、转移与状态之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向；（4）一个功能图至少要有一个初始状态。下面用一个例子来说明功能的绘制。功能图的构成规则2

举例：

某一冲压机的初始位置是冲头抬起,处于高位;当操作者按动启动按钮时,冲头向工件冲击;到最低位置时,触动低位行程开关;然后冲头抬起,回到高位,触动高位行程开关,停止运行.右图所示为功能图表示的冲压机运行过程.冲压机的工作顺序可分为三个状态:初始、下冲和返回状态。从初始状态到下冲状态的转移须满足启动信号和高位行程开关信号同时为ON时才能发生；从下冲状态到返回状态，须满足低位行程开关为ON时才能发生。功能表图的结构3

1、单序列结构

单序列由一系列相继激活的步组成。每一步的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一步

，如图所示：功能表图的结构3

2、选择序列结构

选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并。某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，转向不同的步，如图所示。

功能表图的结构3

3、并行序列结构

并行序列的开始称为分支，并行序列的结束称为合并。当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列，如图所示。功能表图的结构3

4、综合结构

功能表的综合结构如图所示

使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法4

举例：动力头进给运动示意图如图所示。使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法4

举例：动力头进给运动示意图如图所示。1）I/O分配输入:启动停止I0.0ST1I0.1ST2I0.2ST3I0.3输出:快进Q0.0工进Q0.1快退Q0.22）

画出功能表图使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法4

顺序控制指令介绍5

顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可使功能图编程简单化和规范化的指令。S7-200PLC提供了三条顺序控制指令，它们的STL形式、LAD形式和功能如表所示。顺序控制指令介绍5

从表中可以看出，顺序控制指令的操作对象为顺控继电器S，S也称为状态器，每一个S位都表示功能图中的一种状态。S的范围为：S0.0~S31.7。注意：我们使用的是S的位信息。

从LSCR指令开始到SCRE指令结束的所有指令组成一个顺序控制继电器（SCR）段。LSCR指令标记一个SCR段的开始，当该段的状态器置位时，允许该SCR段工作。SCR段必须用SCRE指令结束。当SCRT指令的输入端有效时，一方面置位下一个SCR段的状态器，以便使下一个SCR段开始工作；另一方面又同时使该段的状态器复位，使该段停止工作。由此可以总结出每一个SCR程序段一般有以下三种功能：（1）驱动处理即在该段状态器有效时，要做什么工作，有时也可以不做任何工作。（2）指定转移条件和目标即满足什么条件后状态转移到何处。（3）转移源自动复位功能状态发生转移后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法61、举例

在该例中，初始化脉冲SM0.1用来置位S0.1，即把S0.1（状态1）状态激活；在状态1的SCR段要做的工作是置位Q0.4、复位Q0.5和Q0.6，T37同时计时。1s计时到后状态发生转移，T37即为状态转移条件，T37的常开触点将S0.2（状态2）置位（激活）的同时，自动使原状态S0.1复位。在状态2的SCR段，要做的工作是输出Q0.2，同时T38计时，20s计时到后，状态从状态2(S0.2)转移到状态3（S0.3），同时状态2复位。注意：在SCR段输出时，常用特殊中间继电器SM0.0（常ON继电器）执行SCR段的输出操作。因为线圈不能直接和母线相连，所以必须借助于一个常ON的SM0.0来完成任务。使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法6总结重点：

功能图的构成规则及结构使用起保停电路的顺序控制梯形图设计步骤难点：顺序控制指令使用SCR指令的顺序控制梯形图设计特点谢谢电气控制与PLC应用—S7-200PLC综合应用一、起保停电路二、脉冲发生器电路三、闪烁电路

四、一小时定时电路内容S7-200应用启保停电路S7-200应用1ms定时器：1ms定时器每隔1ms就刷新，定时器位和当前值的更新不与扫描周期同步。对于大于1ms的程序扫描周期，在一个扫描周期内，其当前值在一个扫描周期内不一定保持一致。10ms定时器：10ms定时器由系统在每个扫描周期开始时自动刷新，由于是每个扫描周期只刷新一次，故在一个扫描周期内定时器位和定时器的当前值保持不变。100ms：100ms定时器在定时器指令执行时被刷新。因此为了保证正确的定时值，要确保在一个程序扫描周期中，只执行一次100ms定时器令。（什么时候执行到所在程序，什么时候才刷新）

脉冲发生电路定时器的刷新S7-200应用脉冲发生电路S7-200应用脉冲发生电路S7-200应用闪烁电路S7-200应用一小时定时电路S7-200应用一小时定时电路SM0.4分脉冲SM0.5秒脉冲SM0.0SM0.1S7-200应用延时接通/断开电路总结重点：

起保停电路

闪烁电路难点：脉冲发生器电路一小时定时电路谢谢电气控制与PLC应用——编制梯形图程序三人抢答PLC控制运料小车自动控制系统12内容水塔水位控制3三人抢答PLC控制1任务引入1.1三人抢答器PLC控制:三人抢答器控制模块结构如右图所示，主持人配有抢答结束按钮和抢答指示灯，A、B、C三人分别配有抢答按钮和抢答成功指示灯。当主持人起动抢答结束按钮后，抢答开始指示灯点亮，第一轮抢答开始；当一人抢答成功时，其指示灯点亮，同时抢答开始指示灯熄灭，其他人再抢答则无效；当主持人再次起动抢答结束按钮后，抢答者的抢答成功指示灯熄灭，抢答开始指示灯点亮，开始新一轮抢答。任务分析1.2根据任务要求，主持人决定抢答开始与结束，可以采用置位/复位指令实现；三人仅能有一人成功抢答，可以采用互锁电路，成功抢答者必须确保抢答有效，可以采用自锁电路，也称为起保停电路。任务实施1.3一、设备配置（1）1台S7-200CPU224PlC。（2）1个三人抢答器控制模块。（3）1台装有STEP7-Micro/WN32V4.0SP9编程软件的PC。（4）1根PC/PPI电缆。

（5）连接导线若干。二、I/O分配及功能PLC接线图1.4在断电情况下，连接好PC/PPI电缆及PLC外围电路接线。编写梯形图程序1.5运料小车自动控制系统2任务引入2.1送料小车可以左行，也可以右行，到左端碰到行程开关ST1后，小车就开始装料，15s后，小车就自动右行，右行到右端的行程开关ST2，小车就开始卸料，10s后，小车就开始自动左行，左行到左端碰到行程开关ST1后，就又开始装料。15s后，又开始右行……如此循环往复。任务实施2.2I/O分配及功能输入:右行启动按钮SB1I0.0左行启动按钮SB2I0.1停止按钮SB3I0.2右端行程开关ST2I0.3左端行程开关ST1I0.4输出:右行接触器Q0.0左行接触器Q0.1装料电磁阀Q0.2卸料电磁阀Q0.3编写梯形图程序2.3水塔水位控制3任务引入3.1水箱水位PLC控制，被控对象为保持一定压力的供水水箱，给定量为满水位的75％，控制量为对水箱注水的调速电动机的速度，调节量是其水位（单极性信号），由水位计检测后经A/D转换送入PLC，PLC执行PID指令后以单极性信号经D/A转换送出，以控制电动机的调速，使水箱水位实现恒定水位控制。任务分析3.2根据任务要求，选定PI控制方式并给定参数值见表，并且系统运行后先由手动控制电动机，直到水位上升达到75％时，通过输入点I0.0的置位切换自动状态。PLC接线图3.3在断电情况下，连接好PC/PPI电缆及PLC外围电路接线。编写梯形图程序3.4谢谢电气控制与PLC应用—— PLC控制系统连接连接S7-200CPU流水灯显示PLC控制12内容十字交通灯控制3连接S7-200CPU1 给S7-200CPU供电1.1第一个步骤就是要给S7-200CPU供电。下图给出了直流供电和交流供电两种CPU模块的连接方式。在安装和拆除任何电气设备之前，必须确认该设备的电源已断开。在安装和拆除S7-200之前，必须遵守相应的安全防护规范，并务必将其电源断开。

连接RS-232/PPI多主站电缆1.2右图为连接S7-200与编程设备的RS-32/PPI多主站电缆，连接电缆:◆连接RS-232/PPI多主站电缆的RS-232端（标识为“PC”）到编程设备的通信口上（本例中为COM1）。◆连接RS-232/PPI多主站电缆的RS-485端（标识为“PPI”）到S7-200的端口0或者端口1。◆设置RS-232/PPI多主站电缆的DIP开关。 打开STEP7-Micro-/WIN1.3单击STEP-Micro/WIN的图标，打开一个新的项目，右图为一个新项目。注意左侧的操作栏，可以用操作栏中的图标，打开STEP7-Micro/WIN项目中的操作。右图创建STEP7-Micro/WIN项目单击操作栏中的通信图标进入通信对话框，可以用这个对话框为STEP7-Micro/WIN设置通信参数。

为STEP7-Micro/WIN设置通信参数1.4在示例项目中使用的是STEP7-Micro/WIN和RS232/PPI多主站电缆的默认设置。检查下列设置，如右图所示。为STEP7-Micro/WIN设置通信参数◆PC/PPI电缆的通信地址设为“0”。◆接口使用COM1。◆传输波特率用9.6kbps与S7-200建立通信1.5◆在通信对话框中双击刷新图标。STEP7-Micro/WIN搜寻并显示所连接的S7-200CPU图标。