s7-200系列PLC顺控.ppt

1 学习说明 本章是学习PLC程序设计知识 重点掌握 1顺序功能图的基本概念和实质2功能图的主要类型3使用顺序功能图设计PLC程序 第八章S7 200系列PLC顺控继电器指令及顺序控制编程方法 2 用经验法设计梯形图时 没有一套相对固定的容易掌握的设计方法可以遵循 特别是在设计较复杂的系统时 需要用大量的中间单元完成记忆 联锁等功能 由于需考虑的因素太多 且这些因素又往往交织在一起 给编程带来许多困难 那么有没有办法化解这些交织 使编程变得容易呢 8 1顺序控制编程的初步认识 3 顺序功能图方法 或简称功能图 首先根据系统的工艺要求 编制出控制系统的顺序功能图 然后再把顺序功能图转化成相应的梯形图 有的PLC为用户提供了功能图语言 在编程软件中生成功能图后便完成了编程工作 它是一种先进的设计方法 很容易掌握 对于有经验的工程师来说 也会提高设计效率 程序的修改阅读也很方便 使用顺序功能图法进行设计时关键是根据系统的工艺要求 编制出控制系统的顺序功能图 适用范围 各类按顺序工作的控制系统的程序设计 8 1 1顺序功能图的产生 4 小车一个工作周期的动作要求如下 1 按下启动按钮SB I0 0 小车电机正转 Q1 0 小车第一次前进 碰到限位开关SQ1 I0 1 后小车电机反转 Q1 1 小车后退 2 小车后退碰到限位开关SQ2 I0 2 后 小车电机M停转 停5s后 第二次前进 碰到限位开关SQ3 I0 3 再次后退 3 第二次后退碰到限位开关SQ2 I0 2 时 小车停止 5 三 顺序功能图 6 7 第二节顺序功能图的主要概念 基本类型及编程 顺控编程的基本思想是将系统的一个控制过程分为若干个顺序相连的阶段 这些阶段称为步 也称为状态 并用编程元件来代表它 步的划分主要根据输出量的状态变化 在一步内 一般来说 输出量的状态不变 相邻两步的输出量状态则是不同的 步的这种划分方法使代表各步的编程元件与各输出量间有着极明确的逻辑关系 8 顺序功能图主要由步 转换 转换条件和动作组成 1 步 步是控制系统中一个相对不变的性质 对应于一个稳定的情形 步包括 初始步和工作步 初始步 控制系统的初始步是功能图运行的起点 一个控制系统至少有一个初始步 初始步用双线的矩形框表示 工作步 指控制系统正常运行的步 工作步又分活动步和静止步 活动步是指当前正在运行的步 静止步是当前没有运行的步 一 顺序功能图的主要概念 9 2 有向连线 顺序功能图中连接代表步的方框的连线 表示状态转移的方向 当状态从上到下或从左至右进行转移时 有向线段的箭头不画 3 转换 转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示 转换将相邻的两个步框分开 步的活动状态的变动是由转换的实现来完成的 并与控制过程的发展相对应 4 转换条件 当转条换件成立且当前一步为活动步 控制系统就从当前步转移到下一个相邻的步 5 动作 动作指每个步序中的输出 控制过程中的每一步 它可以对应一个或多个动作 输出 可以在步右边用简明的文字说明该步所对应的动作 10 功能图的主要类型 1 单流程结构2 并行分支结构3 选择性分支结构4 跳转和循环结构 二 顺序功能图的主要类型 11 1 单序列单序列是由一系列相继激活的步组成 每一步的后面仅有一个转换 每一个转换的后面只有一个步 如图8 6 a 所示 12 2 选择序列 个活动步之后 紧接着有几个后续步可供选择的结构形式称为选择序列 选择序列的各个分支都有各自的转换条件 转换条件只能标在水平线之内 选择序列的开始称为分支 选择序列的结束称为分支的合并 如图8 6 b 所示 13 3 并行序列当转换的实现导致几个分支同时激活时 采用并行序列 14 15 顺序功能图的构成规则 1 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 3 步与转移 转移与步之间的连线采用有向连线 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 4 一个功能图至少应有一个初始步 如果没有初始步 无法表示初始状态 系统也无法返回等待其动作的停止状态 5 功能图一般来说是由步和有向线段组成的闭环 即在完成一次工艺过程的全部操作之后 应从最后一步返回到初始步 系统停在初始步 在连续循环工作方式时 应从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步 16 三 较复杂顺序功能图的编程及举例 顺序功能图中对应顺序功能图某一步或称某一状态 在程序中要表达的有三个方面的内容 1 本步序要做什么 也即本步序的工作任务 2 满足什么条件发生步序的转换 3 下个要激活的步序是哪一个 或称激活步序将转到哪个步序 17 下图是剪板机的结构示意图 开始时压钳和剪刀在上限位置 限位开关I0 0和I0 1为ON 按下启动按钮I1 0 工作过程如下 首先板料右行 Q0 0为ON 至限位开关I0 3动作 然后压钳下行 Q0 1为ON并保持 压紧板料后 压力开关I0 4为ON 压钳保持压紧 剪刀开始下行 Q0 2为ON 剪断板料后 I0 2变为ON 压钳和剪刀同时上行 Q0 3和Q0 4为ON 他们分别碰到限位开关I0 0和I0 1后 分别停止上行 都停止后 又开始下一周期的工作 剪完10块料后 停止工作并停在初始状态 18 19 第三节顺控继电器指令及编程应用 顺序控制编程方法规范 条理清楚 且易于化解复杂控制间的交叉联系 使编程变得容易 因而许多PLC的开发商在自己的PLC产品中引入了专用的顺序控制编程元件及顺序控制指令 20 顺控继电器指令 顺控继电器也称为状态器 顺控继电器指令用于步进顺控程序的编制 顺序控制用3条指令描述程序的顺序控制步进状态 段开始指令 装载SCR指令 段转移指令 SCR传输指令 段结束指令 状态程序段的结束指令 21 送料小车往复运动的顺序功能图 22 使用顺控指令 则可以更加规范地编程序 等待启动信号 23 第一次前进 24 第一次后退 25 第一次后退 26 计时 27 第二次前进 28 第二次后退 29 输出 30 顺序控制指令使用的注意事项 1 顺序控制指令的操作数只能为S 2 SCR段能否执行取决于该状态器 S 是否被置位 3 不能把同一个S位用于不同的程序中 4 SCR段中不允许使用跳转指令和循环指令和有条件结束指令 5 在状态转移发生后 当前SCR段所有的动作元件一般均复位 除非使用置位指令 6 顺序功能图中的状态器的编号可以不按顺序编排 7 同一功能图不允许有双线圈输出 31 例8 1 三台电动机MA1 MA2 MA3按启动按钮后 MA1立即启动 随后MA2 MA3按时间顺序自动启动 停止时 按停止按钮 MA3立即停止 随后MA2 MA1按时间顺序自动停止 顺序功能图的编程步骤 分析控制要求 找出控制设备现场的实际输入和输出点 选择PLC型号并分配I O地址 PLC端子接线 编制控制系统的顺序功能图 将顺序功能图转化成梯形图或语句表 单流程结构举例1 32 8 1应用举例 续 1 分析控制要求 找出控制设备现场的实际输入和输出点 选择PLC型号并分配I O地址 2 PLC端子接线 省略 33 编制功能图的方法 1 分析控制系统的工作原理 2 按照设备的工作顺序 找出设备的各个工作状态及相应的动作 3 找出相邻状态之间的转移条件 34 4 将功能图转化成梯形图 35 4 将功能图转化成梯形图 续 36 并行分支结构的功能图和梯形图 功能图 梯形图 37 并行分支举例1 某专用钻床用两只钻头同时钻两个孔 开始自动运行之前两个钻头在最上面 上限位开关I0 3和I0 5为ON 操作人员放好工件后 按下启动启动按钮I0 1 工件被夹紧后两只钻头同时开始工作 钻到由限位开关I0 2和I0 4设定的深度时分别上行 回到限位开关I0 3和I0 5设定的起始位置分别停止上行 两个都到位后 工件被松开 松放开到位后 加工结束 系统返回初始状态 钻床的结构图 38 顺序功能图的编程步骤 1 分析控制要求 找出控制设备现场的实际输入和输出点 选择PLC型号并分配I O地址 2 PLC端子接线 省略 39 2 PLC端子接线图 40 3 编制钻床的顺序功能图 工件夹紧 大钻头 小钻头 41 某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔 开始自动运行时两个钻头在最上面的位置 限位开关I0 3和I0 5为ON 操作人员放好工件后 按下起动按钮I0 0 Q0 0变为ON 工件被夹紧 夹紧后压力继电器I0 1为ON Q0 1和Q0 3使两只钻头同时开始工作 分别钻到由限位开关I0 2和I0 4设定的深度时 Q0 2和Q0 4使两只钻头分别上行 升到由限位开关I0 3和I0 5设定的起始位置时 分别停止上行 设定值为3的计数器C0的当前值加1 两只钻头都上升到位后 若没有钻完3个孔 C0的常闭触点闭合 Q0 5使工件旋转120 旋转到位时限位开关I0 6为ON 旋转结束后又开始钻第2对孔 3对孔都钻完后 计数器的当前值等于设定值3 C0的常开触点闭合 Q0 6使工件松开 松开到位时 限位开关I0 7为ON 系统返回到初始状态 42 43 44 45 并行分支举例2 某化学反应的装置由四个容器组成 容器之间用泵连接 以此进行化学反应 每个容器都装有检测容器已满 已空的传感器 2 容器还带有加热器和温度传感器 3 容器带有搅拌器 当1 容器和2 容器中的液体抽入3 容器时 启动搅拌器 3 4 容器是1 2 容器体积的两倍 可以由1 2 容器的液体装满 工作原理 按动启动按钮后 1 2 容器分别用泵P1 P2从碱和聚合物库中将其灌满 灌满后传感器发出信号 P1 P2关闭 然后2 容器加热到600C时 温度传感器发出信号 关断加热器 P3 P4分别将1 2 容器的液体送到3 反应池中 同时启动搅拌器 搅拌时间为60s 一旦3 满或1 2 空 则泵P3 P4停止并等待 当搅拌时间到 P5将混合液抽到4 容器中 直到4 满或3 空 成品用P6抽走 直到4 空 整个过程结束 再次按动启动按钮 新的循环开始 46 顺序功能图的编程步骤 1 分析控制要求 找出控制设备现场的实际输入和输出点 选择PLC型号并分配I O地址 2 PLC端子接线 省略 47 S0 0 S0 1 S0 2 S2 0 S2 1 I0 11 满 I0 32 满 等待 等待 S2 2 I0 2或I0 5 I0 4或I0 5 T37 编制化学反应装置的功能图 S2 3 S2 4 S0 3 S0 4 S0 5 S0 6 S0 7 S1 0 I1 1到600 Q0 0P1 Q0 1P2 Q0 2P3 Q0 3P4 Q0 7搅拌器 Q0 6加热器 等待 等待 Q0 4P5 Q0 5P6 I1 0 SM0 1 I0 0且满足初始条件 1 T37 IN PT 600 TON 1 I0 7或I0 64 满或3 空 等待 3 48 49 50 51 选择性分支结构的功能图和梯形图 52 下图是剪板机的结构示意图 开始时压钳和剪刀在上限位置 限位开关I0 0和I0 1为ON 按下启动按钮I1 0 工作过程如下 首先板料右行 Q0 0为ON 至限位开关I0 3动作 然后压钳下行 Q0 1为ON并保持 压紧板料后 压力开关I0 4为ON 压钳保持压紧 剪刀开始下行 Q0 2为ON 剪断板料后 I0 2变为ON 压钳和剪刀同时上行 Q0 3和Q0 4为ON 他们分别碰到限位开关I0 0和I0 1后 分别停止上行 都停止后 又开始下一周期的工作 剪完10块料后 停止工作并停在初始状态 选择性分支结构举例 53 顺序功能图的编程步骤 1 分析控制要求 找出控制设备现场的实际输入和输出点 选择PLC型号并分配I O地址 2 PLC端子接线 省略 54 3 剪板机控制系统顺序功能图 55 液体混合装置如右图所示 SLH SLI SLL是液位传感器 它们被液体掩没时为 1 状态 YV1 YV3为电磁阀 开始时容器是空的 各阀门均为关闭 各传感器均为 0 状态 按下启动按钮后 YV1打开 液体A流入容器 SLI为 1 状态时 关闭YV1 打开YV2 液体B流入容器 当液面升至SLH时 关闭YV2 电动机M开始搅拌液体 60s后停止搅拌 打开YV3 放出混合液 当液面降至SLL之后再过2s 容器放空 关闭YV3 开始下一个周期的操作 按下停止按钮 在当前的混合操作结束后 才停止操作 停在初始状态 56 PLC在自动门控制中的应用 57 开门控制 当有人靠近自动门时 感应器检测到信号 执行高速开门动作 当门开到一定位置 开门减速开关I0 1动作 变为低速开门 当碰到开门极限开关I0 2时 门全部开展 门开展后 定时器T37开始延时 若在3s内感应器检测到无人 即转为关门动作 关门控制 先高速关门 当门关到一定位置碰到减速开关I0 3时 改为低速关门 碰到关门极限开关I0 4时停止 在关门期间若感应器检测到有人 I0 0为ON 停止关门 T38延时1s后自动转换为高速开门 58 59 60 61 机械臂分检装置 顺序控制指令的应用举例 62 当输送机处于起始位置时 上限位开关