LC编程方法及常用子程序.ppt

第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器 编程方法及常用子程序 2.1 编程方法 2.2 常用子程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.1 编 程 方 法 2.1.1 接触器继电器法 接触器继电器法就是依据所控制设备的接触器继电 器控制线路原理图，用PLC对应的符号和PLC功能相当的器 件，把原来的接触器继电器系统的控制电路直接“翻译” 成梯形图程序的设计方法。接触器继电器法特别适用于初 学者设计编程，也特别适用于对原有旧设备的技术革新和技 术改造。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 (1) 读懂现有设备接触器继电器的控制线路原理图。 现有设备接触器继电器控制线路原理图是设计PLC控制 程序的基础。在读图中首先要划分好现有设备的主电路和 控制电路部分，找出主电路和控制电路的关键元件及相互 关联的元件和电路；然后对主电路进行识图分析，逐一分 析各电动机控制主电路中的每一个元器件在电路中的作用 、功能；最后对控制电路进行识图分析，逐一分析各电动 机对应的控制电路中每一个元器件在电路中的作用、功能 等，弄清楚各控制的逻辑关系。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 (2) 对照PLC的输入/输出(I/O)接线端，将现有接触器 继电器控制电路图上的控制器件(如按钮、行程开关、光 电开关、其它传感器等)进行编号并换成对应的输入点，将 现有接触器继电器控制电路图上的被控制器件(如接触器 线圈、电磁阀、指示灯、数码管等)进行编号并换成对应的 输出点。 (3) 将现有设备接触器继电器控制电路图中的中间 继电器、定时器用PLC的辅助继电器、定时器代替。 (4) 完成“翻译”后，将梯形图进行简化和修改。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 例2.1 有4台电动机分别为M1M4，其控制要求如下 ：前级电动机不启动时，后级电动机也无法启动。如电动 机M1不启动时，电动机M2也无法启动。以此类推，前级电 动机停止时，后级电动机也停止。如电动机M2停止时，电 动机M3、M4也停止。试用接触器继电器法设计该电路的 PLC控制程序。 解 本例的接触器继电器控制电路原理图如图2-1所示 。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-1 电动机顺控接触器继电器控制电路原理图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 在图2-1主电路中，接触器KM1控制电动机M1，接触器 KM2控制电动机M2，接触器KM3控制电动机M3，接触器 KM4控制电动机M4。在此接触器KM1KM4线圈作为PLC 的输出元件，并定义Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4分别对应于接 触器KM1、KM2、KM3、KM4。 在图2-1控制电路中，按钮SB1-1至SB4-2八个按钮均为 控制器件，作为PLC的输入元件，并定义I0.0、I0.1、I0.2、 I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7分别对应于SB1-1、SB1-2、SB2 -1、SB2-2、SB3-1、SB3-2、SB4-1、SB4-2。 在图2-1控制电路中，接触器KM1、KM2、KM3、KM4 所对应的常开触点，作为梯形图中PLC所对应的Q0.1、Q0.2 、Q0.3、Q0.4的常开触点。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 表2-1 电动机顺控PLC控制输入/输出点分配表 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-2 电动机顺控PLC接线图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-3 电动机顺控PLC梯形图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.1.2 顺序控制法 1. 顺序控制概述 顺序控制就是生产控制过程中，按照生产工艺所要求的 动作规律，在各个输入控制信号的作用下，根据所需要的状 态和时间顺序，使生产过程中的各个输出执行机构自动地按 照预先规定的顺序有步骤地进行操作。 顺序控制是由若干个步骤组成的，每一个步骤称为一个 工步或工作状态，而顺序控制在任何时刻只能处于一种工作 状态。在FX2系列PLC中，状态继电器元件S0.0S31.7作为 顺序控制的元件。一般情况下通用状态继电器M也可以按顺 序连续使用。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 状态继电器S0.0S31.7如果不作为顺序控制，则可以 作为普通的状态继电器使用，其功能与通用状态继电器M相 同。 顺序控制有以下特点： (1) 每个工步或工作状态都应有一个控制元件进行控制 ，以便顺序控制过程能顺利进行。 (2) 每个工步或工作状态都具有带负载的能力。 (3) 每个工步或工作状态在向下一步转换的条件满足时 ，都能转移到下一个工步或工作状态，而旧的工步或工作 状态自动复位消失。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2. 状态流程图 什么是状态流程图呢？状态流程图就是用状态来描述控 制过程的流程图形。在顺序控制中，每一个工步就是一个状 态。而一个完整的状态必须包括以下内容： (1) 该状态的控制元件。 (2) 对应于该状态所驱动的元件。这些元件可以是输出 继电器Q，也可以是辅助继电器M或是定时器T和计数器C等 。 (3) 当前状态向下一状态转移的条件。这些转移条件可 以是单独的常开触点，或是各类继电器常开常闭触点的组合 。 (4) 向下一状态转移时应有明确的转移方向。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-4 某组合机床液压动力滑台的工作状态流程图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 3. PLC顺序控制编程 PLC顺序控制编程的主要依据是状态流程图，运用 SCR步进指令进行编程。在SCR步进指令中，利用LSCR n 指令将S位的值装载到SCR堆栈和逻辑堆栈顶；SCRT指令 执行SCR程序段的转换，一方面使上步工序自动停止，另 一方面自动进入下一步的工序；SCRE指令表示一个SCR 程序段的结束。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 顺序控制编程分为以下几个步骤： (1) 列出PLC输入/输出点分配表。 (2) 根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。 (3) 根据状态流程图编出相应的梯形图。 (4) 写出对应的指令语句表。 (5) 调试程序。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 例2.2 根据图2-4所示的状态流程图，编出相应的梯形 图并写出相应的指令语句表。 解 根据图2-4所示的状态流程图，编出相应的梯形图 及指令语句表如图2-5所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-5 某组合机床液压动力滑台PLC控制梯形图及指令语句表 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.1.3 其它方法 1. 逻辑设计法 逻辑设计法是以逻辑代数为理论基础，根据生产过程中 各工步之间各个检测元件(输入元件)状态的不同而变化，列 出检测元件表和中间各记忆元件；再根据各输出的动作情况 列出各输出元件的动作表或工作顺序表；然后根据以上输入 元件、输出元件状态的表格，列出检测元件(输入元件)、中 间各记忆元件和输出元件的逻辑表达式；最后转换成梯形图 。 这种方法的优点是逻辑严密。但当系统较为复杂时，难 以用列表法表示各元件状态变化关系时，这种方法就显示不 出它的优越性，且设计周期也较长。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2. 经验法 经验法就是设计者根据平时积累的经验进行设计。经 验法要求设计者博学多知，在各学科具有广泛的见识。例 如要求设计者在电气控制线路知识、电子技术知识、液压 传动知识等方面有较高的造诣；同时，还要求设计者在平 时的设计中不断积累经验，不断积累子程序。例如在下一 节中将要叙述的PLC常用子程序等。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.2 常 用 子 程 序 2.2.1 启、停控制程序 启、停控制是各种控制电路的基础，不论何种电路都离 不开启、停控制电路。启、停控制电路的控制要求为： 对于某控制电路，当按下启动按钮时，系统连续工作； 当按下停止按钮时，系统停止工作。启、停控制程序见图2-6 所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-6 启、停控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.2.2 脉冲产生程序 1. 单脉冲产生程序 单脉冲产生程序就是在有控制信号时，只产生一个脉 冲的程序。实际上，利用PLS上升沿指令和PLF下降沿指令 很容易产生一个单脉冲。单脉冲产生程序如图2-7所示。其 中图2-7(a)为上升沿单脉冲产生程序；图2-7(b)为下降沿单 脉冲产生程序。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-7 单脉冲产生程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2. 连续脉冲产生程序 1) 脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲 脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲的控制程序如图2- 8所示。 在图2-8中，当输入继电器I0.1闭合时，M0.0闭合并自锁 ，串接在输出继电器Q0.0线圈回路中的M0.0的常开触点闭合 ，Q0.0线圈通电。经过一个扫描周期后，Q0.0的常闭触点断 开，Q0.0线圈断开，Q0.0的常闭触点复位。又经过一个扫描 周期，Q0.0线圈又接通。如此反复进行，则可输出脉冲周期 为两个扫描周期的连续脉冲。当按下停止按钮时，输入继电 器I0.2闭合，系统停止工作。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-8 脉冲周期为两个扫描周期的连续脉冲的控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2) 连续脉冲周期可调程序 通过图2-8所示的梯形图可以产生脉冲周期为两个扫描 周期宽的连续脉冲。但这种脉冲在实际应用中没有多大的 意义，主要是不知道一个程序的扫描周期到底有多宽，而 且一个程序的扫描周期是随着程序的大小变化的。要测量 一个程序的扫描周期，是比较困难的。图2-9所示为连续脉 冲周期可调的控制程序。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 在图2-9中，当输入继电器I0.1闭合时，M0.0闭合并自锁 ，串接在时间继电器T37线圈回路中的M0.0的常开触点闭合 ，T37线圈通电。经过t(1t3276.7)s后，时间继电器T37动作 ，T37的常闭触点断开，T37线圈断开，T37的常闭触点复位 。经过一个扫描周期，T37线圈又接通。如此反复进行，则 可输出脉冲周期为(t-扫描周期)的连续脉冲。由于扫描周期 远小于t，故可忽略不计地认为脉冲周期为t。 当按下停止按钮时，输入继电器I0.2闭合，系统停止工 作。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-9 连续脉冲周期可调的控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.2.3 时间控制程序 1. 产生1 s脉冲控制程序 当控制元件接通后，输出继电器可产生脉冲周期为1 s 的连续脉冲。产生1 s脉冲的控制程序如图2-10所示。当输 入继电器I0.1闭合时，时间继电器T37线圈通电，同时Q0.0 线圈通电。经过0.5 s后T37动作，串接在时间继电器T38线 圈回路中的T37的常开触点闭合，时间继电器T38线圈通电 ；而串接在输出继电器线圈回路中的T37的常闭触点断开， Q0.0线圈断电。又经过0.5 s后，时间继电器T38动作，串接 在时间继电器T37线圈回路中的T37的常闭触点断开，T37线 圈失电，继而T38线圈失电。时间继电器T37、T38均失电， 然后又重复以上过程，产生1 s的连续脉冲。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-10 产生1 s脉冲的控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-11 通电延时控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2. 通电延时控制程序 当控制元件接通，经过约定的延时时间后，输出继电 器(或其它元件)接通动作，从而达到某种控制的目的。通 电延时控制程序如图2-11所示。当输入继电器I0.1闭合时， 时间继电器T37线圈通电，经过8 s后，串接在Q0.0线圈回 路中T37的常开触点闭合，Q0.0动作，达到了通电延时控制 的目的。而时间继电器T37的延时时间可在13276.7 s间任 意设置。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 3. 断电延时控制程序 当控制元件接通后，输出继电器(或其它元件)接通。 当控制元件断开后，输出继电器(或其它元件)经过约定的 时间后断开。断电延时控制程序如图2-12所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-12 断电延时的控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 4. 计数器时间控制程序 利用PLC内部的特殊辅助继电器(如SM0.5等)产生时钟 脉冲信号，然后再利用计数器进行计数，也可以起到时间 控制的作用。图2-13所示为计数器时间控制程序。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-13 计数器时间控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 5. 最大限时控制程序 当系统启动后，若工作时间未达到设定的最大时间， 系统可继续工作；当系统的工作时间达到设定的最大工作 时间时，则自动停止。最大时限控制程序如图2-14所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-14 最大限时控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 6. 最小限时控制程序 当系统启动后，若工作时间未达到设定的最小时间， 系统不可停止工作；当系统的工作时间达到或大于设定的 最小工作时间时，才可停止工作。最小时限控制程序如图2 -15所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-15 最小限时控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 7. 长延时控制程序 在西门子S7-200系列可编程控制器中，使用时间继电 器所设定的时间范围为0.13276.7 s，也就是说，使用时间 继电器设定的最大时间为3276.7 s。但在实际工作中，有时 程序设计需要设定的时间远远大于3276.7 s，这时需要采用 长延时控制程序。长延时控制程序如图2-16和图2-17所示 。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-16 时间继电器串级长时间控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-17 计数器串级长时间控制程序 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.2.4 单流程顺序控制程序 在第1章中我们曾经提到过单流程顺序控制程序。所 谓单流程顺序控制程序，就是控制的流程为单一的，也就 是说是惟一的。 例如：对于三相异步电动机Y-降压启动控制来说， 如果采用顺序控制，那么就应该是一个单流程控制程序。 具体为以下步骤：按下启动按钮SB1，电动机接成Y形接 法降压启动；经过一定的时间后，电动机接成 形接法 运转。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 按下停止按钮SB2，电动机停止运转。设接触器KM为 电源接通接触器，KMY为电动机接成Y形接法降压启动接 触器，KM为电动机接成接法全压运转接触器。其控 制顺序为：停止状态按启动按钮SB1KM得电继而 KMY得电(电动机Y形接法降压启动)时间继电器KT通电 延时(并经过一定的时间后)KMY失电KM得电(电动 机全压运转)按停止按钮SB2电动机停止运转。 图2-18所示为电动机Y-降压启动控制状态流程图。 图2-19所示为三相异步电动机Y-降压启动单流程顺序控 制梯形图。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-18 电动机Y-降压启动控制状态流程图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-19 Y-降压启动单流程顺序控制梯形图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 2.2.5 多流程顺序控制程序 1. 选择性分支与汇合顺序控制程序 所谓选择性分支与汇合顺序控制，就是在多个流程顺 序控制中，如果A条件符合，则控制程序按A流程进行； 如果B条件符合，由控制程序按B流程进行任何时刻 只能有一个条件符合。但不管按哪个流程进行，最后汇合 在一起。 选择性分支与汇合顺序控制状态流程示意图如图2-20 所示。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-20 选择性分支与汇合顺序控制状态流程示意图 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 在图2-20中，任何时刻I0.0、I0.4、I0.7只能有一个转移 条件符合，即初始状态后只能从三个分支中选择一个流程 分支。当I0.0闭合时，程序从S0.0至S0.1这条分支执行；当 I0.4闭合时，程序从S0.0至S0.4这条分支执行；当I0.7闭合时 ，程序从S0.0至S0.6这条分支执行。但不管按哪条分支执行 ，最后都会汇总到S1.1状态，而当I0.13闭合时，又回到S0.0 状态。 根据状态流程图很容易画出梯形图及写出指令语句表 ，如图2-21所示。 需要说明的是，选择性分支与汇合顺序控制程序中的 分支可以是两条，也可以是三条或更多，没有数量的限制 ，编程者可根据实际情况灵活应用。 第2章 西门子S7-200系列可编程控制器编程方法及常用子程序 图2-21 选择性分支与汇合顺序的控制梯形图及PLC控制指令语句表