第5章 S7-200 PLC的编程方法(赖指南)

1、第第5 5章章 S7-200 PLCS7-200 PLC的编程方法的编程方法 5.1 5.1 梯形图的基本电路梯形图的基本电路 5.1.1 5.1.1 应用应用PLCPLC实现对三相异步电动机的点动及连续运转控制实现对三相异步电动机的点动及连续运转控制 1.1.可编程控制器的硬件连接可编程控制器的硬件连接 图图5-15-1是电动机的主电路，图是电动机的主电路，图5-25-2是电动机控制系统的是电动机控制系统的PLC I/OPLC I/O接接 线图，由图线图，由图5-25-2可知，起动按钮可知，起动按钮 SB1SB1接于接于I0.0I0.0，停止按钮，停止按钮SB2SB2接于接于 I0.1I0.

2、1，热继电器，热继电器FRFR常开触点接于常开触点接于I0.2I0.2，交流接触器，交流接触器KMKM的线圈接于的线圈接于 Q0.0Q0.0，PLC I/OPLC I/O接线图是设计控制程序的重要依据之一。接线图是设计控制程序的重要依据之一。 2. 2.梯形图程序的设计梯形图程序的设计 根据图根据图5-25-2，可设计出电动机点动控制程序如图，可设计出电动机点动控制程序如图5-3(a)5-3(a)所示。所示。 返回 图图5-2 PLC I/O5-2 PLC I/O接线图接线图 图图5-1 5-1 主电路主电路 图图5-3 5-3 梯形图梯形图 可编程控制器的优点之一是不改变硬件接线的情况下，通

3、可编程控制器的优点之一是不改变硬件接线的情况下，通 过变更软件设计，可完成不同的控制的任务。图过变更软件设计，可完成不同的控制的任务。图5-3(b)5-3(b)为电动为电动 机长动控制程序。机长动控制程序。 梯形图（梯形图（b b）称为启）称为启- -保保- -停电路。这个名称主要来源于图中停电路。这个名称主要来源于图中 的自保持触点的自保持触点Q0.0Q0.0。并联在。并联在 I0.0I0.0常开触点上的常开触点上的Q0.0Q0.0常开触点常开触点 的作用是当钮的作用是当钮SB1SB1松开，输入继电器松开，输入继电器I0.0I0.0断开时，线圈断开时，线圈Q0.0Q0.0仍仍 然能保持接通状

4、态。工程中把这个触点叫做然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持触点自保持触点”。 启启- -保保- -停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序 的全部要素。它们是：的全部要素。它们是： (1) (1)事件事件, ,每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线 圈（或功能框）表示，本例中为圈（或功能框）表示，本例中为Q0.0Q0.0。 (2)(2)事件发生的条件事件发生的条件, , 梯形图支路中除了线圈外还有触点的组梯形图支路中除了线圈外还有触点的组 合，使线圈置合，使线圈置1 1的条件即

5、是事件发生的条件，本例中为起动按钮的条件即是事件发生的条件，本例中为起动按钮 I0.0I0.0置置 1 1 。 (3)(3)事件得以延续的条件事件得以延续的条件, , 触点组合中使线圈置触点组合中使线圈置1 1得以持久的得以持久的 条件。本例中为与条件。本例中为与I0.0I0.0并联的并联的Q0.0Q0.0的自保持触点。的自保持触点。 (4)(4)使事件终止的条件使事件终止的条件, , 触点组合中使线圈置触点组合中使线圈置0 0中断的条件。中断的条件。 本例中为本例中为I0.1I0.1的常闭触点断开。的常闭触点断开。 3.3.语句表语句表 点动控制即图点动控制即图5-35-3（a a）所使用到

6、的基本指令有：从母线取用常）所使用到的基本指令有：从母线取用常 开触点指令开触点指令 LD LD ；常闭触点的串联指令；常闭触点的串联指令 AN AN ；输出继电器的线圈；输出继电器的线圈 驱动指令驱动指令= = 。而每条指令占用一个程序步，语句表如下。而每条指令占用一个程序步，语句表如下。 LD I0.0LD I0.0 AN I0.2 AN I0.2 = Q0.0 = Q0.0 连续运行控制即图连续运行控制即图 1-31-3（b b）所使用到的基本指令有：从母线取）所使用到的基本指令有：从母线取 用常开触点指令用常开触点指令 LD LD ；常开触点的并联指令；常开触点的并联指令O O；常闭触

7、点的串联指；常闭触点的串联指 令令AN AN ；输出继电器的线圈驱动指令；输出继电器的线圈驱动指令= = 。语句表如下：。语句表如下： LD I0.0LD I0.0 O Q0.0 O Q0.0 AN AN2 AN AN2 AN I0.2 AN I0.2 = Q0.0 = Q0.0 5.1.2 5.1.2 应用应用PLCPLC实现异步电动机的实现异步电动机的Y/Y/启动控制启动控制 图图5-4 5-4 异步电动机异步电动机Y/Y/降压起动控制电路图降压起动控制电路图 1.1.继电器继电器接触器实现的接触器实现的 Y/Y/降压控制电路降压控制电路 2.2.可编程控制器的硬件配置可编程控制器的硬件配

8、置 图图5-5 5-5 异步电动机异步电动机Y/Y/降压起动的降压起动的PLCPLC控制电路图控制电路图 3.3.软件设计软件设计 本模块的软件设计除应用前述的部分基本指令及软元件之外，本模块的软件设计除应用前述的部分基本指令及软元件之外， 还新增软元件定时器还新增软元件定时器T40T40。可编程控制的梯形图程序如下图所示。可编程控制的梯形图程序如下图所示。 图图5-6 5-6 异步电动机异步电动机Y/Y/降压起动降压起动PLCPLC控制的梯形图程序控制的梯形图程序 在梯形图中，将在梯形图中，将Q0.1Q0.1和和Q0.2Q0.2的常闭触点分别与对方的线圈串联，的常闭触点分别与对方的线圈串联，

9、 可以保证它们不会同时为可以保证它们不会同时为ON,ON,因此因此KM2KM2和和KM3KM3的线圈不会同时通电，的线圈不会同时通电， 这种安全措施是通过程序控制来实现的，这叫这种安全措施是通过程序控制来实现的，这叫“程序互锁程序互锁”。 但是程序互锁还只能保证但是程序互锁还只能保证PLCPLC输出模块中与输出模块中与Q0.1Q0.1和和Q0.2Q0.2相对应相对应 的硬件继电器的常开触点不会同时接通，由于控制电动机主回路的硬件继电器的常开触点不会同时接通，由于控制电动机主回路 的接触器在切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个接触器的接触器在切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个接触器 的

10、主触点还未断弧，另一个的主触点已经合上的现象，从而造成的主触点还未断弧，另一个的主触点已经合上的现象，从而造成 瞬间短路事故。这时可以在瞬间短路事故。这时可以在PLCPLC的外部输出回路中，将的外部输出回路中，将KM2KM2和和KM3KM3 的辅助常闭触点串联在对方接触器线圈的回路中（如图的辅助常闭触点串联在对方接触器线圈的回路中（如图5-55-5所所 示）。这种安全措施叫做示）。这种安全措施叫做“硬件互锁硬件互锁”。 5.1.3 5.1.3 定时器、计数器的应用程序定时器、计数器的应用程序 1. 1.定时器的延时扩展定时器的延时扩展 定时器的计时时间都有一个最大值，如定时器的计时时间都有一个

11、最大值，如 100ms 100ms 的定时器最大的定时器最大 定时时间为定时时间为 32767.7s32767.7s。 利用多定时器的计时时间相加可以获得长延时，如图利用多定时器的计时时间相加可以获得长延时，如图5-75-7所示。所示。 还可以利用定时器配合计数器获得长延时，如图还可以利用定时器配合计数器获得长延时，如图5-85-8所示。所示。 图图5-7 5-7 时间延长的方法时间延长的方法1 1图图5-8 5-8 时间延长的方法时间延长的方法2 2 2.2.闪烁电路闪烁电路 灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。现在我们来分析灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。现在我们来分析 一下由一下

12、由T60T60及及T61T61组成脉冲发生器的梯形图。组成脉冲发生器的梯形图。 图图5-9 5-9 闪烁电路及输入闪烁电路及输入/ /输出波形图输出波形图 5.1.4 5.1.4 动断触点输入信号的处理动断触点输入信号的处理 如果要将图如果要将图5-25-2中中FRFR的动合触点换成动断触点。没有过的动合触点换成动断触点。没有过 载时载时FRFR的动断触点闭合，的动断触点闭合，I0.2I0.2为为1 1状态，其动合触点闭合，状态，其动合触点闭合， 动断触点断开。为了保证没有过载时电动机的正常运行，动断触点断开。为了保证没有过载时电动机的正常运行， 很显然应在很显然应在Q0.0Q0.0的线圈回路

13、中串联的线圈回路中串联I0.2I0.2的动合触点。的动合触点。 实际上，有了实际上，有了PLCPLC之后，输入的开关量信号均可由外部之后，输入的开关量信号均可由外部 动合触点提供（推荐使用）。但有些特殊情况，某些信号动合触点提供（推荐使用）。但有些特殊情况，某些信号 只能用动断触点输入，此时，只能用动断触点输入，此时，PLCPLC程序设计的处理方法是：程序设计的处理方法是： 可以按输入全部为动合触点来设计，然后将梯形图中相应可以按输入全部为动合触点来设计，然后将梯形图中相应 的输入位的触点改为相反的触点，即常开触点改为动断触的输入位的触点改为相反的触点，即常开触点改为动断触 点，动断触点改为动

14、合触点。点，动断触点改为动合触点。 5.2 5.2 梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法 经验设计法类似于通常设计继电器电路图的方法，在一些典型经验设计法类似于通常设计继电器电路图的方法，在一些典型 电路程序设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，电路程序设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求， 不断的修改和完善梯形图。不断的修改和完善梯形图。 经验设计法的特点：无规律可循有较大的随意性和试探性、结经验设计法的特点：无规律可循有较大的随意性和试探性、结 果不是唯一的，与设计者的经验有很大的关系。一般用于较简单果不是唯一的，与设计者的经验有很大的关系。一般用于较简单 的梯形图（如

15、手动程序）的设计。的梯形图（如手动程序）的设计。 下面以小车的自动往返控制程序的设计为例说明经验设计法：下面以小车的自动往返控制程序的设计为例说明经验设计法： 图图5-105-10中的小车开始时停在左边，左限位开关中的小车开始时停在左边，左限位开关SQ1SQ1的常开触点的常开触点 闭合。要求按下列顺序控制小车：闭合。要求按下列顺序控制小车： 按下右行起动按钮按下右行起动按钮SB1SB1，小车右行。，小车右行。 走到右限位开关走到右限位开关SQ2SQ2处停止运动，延时处停止运动，延时5s5s后开始左行。后开始左行。 回到左限位开关回到左限位开关SQ1SQ1处时停止运行。处时停止运行。 图图5-1

16、0 5-10 小车运动示意图及小车运动示意图及PLC I/OPLC I/O接线图接线图 在异步电动机正反转控制电路的基础上设计满足上述要求的在异步电动机正反转控制电路的基础上设计满足上述要求的 PLCPLC外部接线图如图外部接线图如图5-105-10所示。所示。 PLC PLC控制的梯形图程序如图控制的梯形图程序如图5-115-11所示。程序中有多处软件互锁所示。程序中有多处软件互锁 的功能。的功能。 图图5-11 5-11 小车控制的梯形图程序小车控制的梯形图程序 5.3 5.3 顺序控制设计法与顺序功能图顺序控制设计法与顺序功能图 5.3.1 5.3.1 顺序控制设计法顺序控制设计法 用经

17、验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可 以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没 有一种通用的容易掌握的设计方法。有一种通用的容易掌握的设计方法。 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，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，节约大量的设受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，节约大量的设 计时间。程序的调试、修改和阅读也很方便。只要正确地画出了计时间。程序的调试、修改和阅读也很方便。只

18、要正确地画出了 描述系统工作过程的顺序功能图，一般都可以做到调试程序时一描述系统工作过程的顺序功能图，一般都可以做到调试程序时一 次成功。次成功。 顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分 为若干个程序相连的阶段，这些阶段称为步（为若干个程序相连的阶段，这些阶段称为步（StepStep），然后用），然后用 编程元件（例如存储器位编程元件（例如存储器位M M）来代表各步、步是根据输出量的）来代表各步、步是根据输出量的 ON/OFFON/OFF状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的状状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出量

19、的状 态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划 分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有 着极为简单的逻辑关系。着极为简单的逻辑关系。 顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它 们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控 制制PLC PLC 的各输出位。的各输出位。 顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作顺序功能图主要由

20、步、有向连线、转换、转换条件和动作 （或命令）组成。（或命令）组成。 5.3.2 5.3.2 步与动作步与动作 图图5-125-12是液压动力滑台的进给运动示意图和输入输出信号的时序是液压动力滑台的进给运动示意图和输入输出信号的时序 图及顺序功能图。图及顺序功能图。 1.1.步步 一个工作周期可以分为快进、工进、暂停和快退这一个工作周期可以分为快进、工进、暂停和快退这4 4步，另步，另 外还应设置等待起动的初始步，图中分别用外还应设置等待起动的初始步，图中分别用M0.0M0.0M0.4M0.4来代表来代表 这这5 5步。图步。图5-125-12的右边是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形的右边是

21、描述该系统的顺序功能图，图中用矩形 方框表示步，方框中可以用数字表示各步的编号，也可以用代方框表示步，方框中可以用数字表示各步的编号，也可以用代 表各步的存储器位的地址作为步的编号，例如表各步的存储器位的地址作为步的编号，例如M0.0M0.0等，这样在等，这样在 根据顺序功能图设计梯形图时较为方便。根据顺序功能图设计梯形图时较为方便。 2.2.初始步初始步 初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。系统初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。系统 在开始进行自动控制之前，首先应进入规定的初始状态。与系在开始进行自动控制之前，首先应进入规定的初始状态。与系 统的初始状态相对应的步称

22、为初始步，初始步用双线方框来表统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框来表 示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。 3.3.与步对应的动作或命令与步对应的动作或命令 可以将一个控制系统划分为被控制系统和施控系统，例如在可以将一个控制系统划分为被控制系统和施控系统，例如在 数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。 对于被控系统，在某一步中要完成某些对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作动作”（actionaction）；）； 对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些

23、对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令命令” （commandcommand）。）。 为了叙述方便，下面将命令或动作统称为动作，为了叙述方便，下面将命令或动作统称为动作， 并用矩形框中的文字或符号来表示动作，该矩形框与相应的步并用矩形框中的文字或符号来表示动作，该矩形框与相应的步 的方框用水平短线相连。的方框用水平短线相连。 如果某一步有几个动作，可以用图如果某一步有几个动作，可以用图5-135-13中的两种画法来表示，中的两种画法来表示， 但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。 当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称当系统正处于某

24、一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称 该步为该步为“活动步活动步”，步处于活动状态时，相应的动作被执行；，步处于活动状态时，相应的动作被执行； 处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。 说明命令的语句应清楚地表明该命令是存储型的还是非存储说明命令的语句应清楚地表明该命令是存储型的还是非存储 型的。非存储型动作型的。非存储型动作“打开打开1 1号阀号阀”，是指该步为活动步时打开，是指该步为活动步时打开 1 1号阀，为不活动时关闭号阀，为不活动时关闭1 1号阀。非存储型动作与它所在的步是号阀。非存储型动作与它所在的步是 “同生共死同生共死”

25、的，例如图的，例如图5-125-12中的中的M0.4M0.4与与Q4.2Q4.2的波形完全相同，的波形完全相同， 它们同时由它们同时由0 0状态变为状态变为1 1状态，又同时由状态，又同时由1 1状态变为状态变为0 0状态。状态。 某步的存储型命令某步的存储型命令“打开打开1 1号阀并保持号阀并保持”，是指该步为活动，是指该步为活动 步时步时1 1号阀被打开，该步变为不活动步时继续打开，直到在某号阀被打开，该步变为不活动步时继续打开，直到在某 一步一步1 1号阀被复位。在表示动作的方框中，可以用号阀被复位。在表示动作的方框中，可以用S S和和R R来分别来分别 表示对存储型动作的置位（例如打开

26、阀并保持）和复位（例如表示对存储型动作的置位（例如打开阀并保持）和复位（例如 关闭阀门）。关闭阀门）。 5.3.3 5.3.3 有向连线与转换有向连线与转换 1.1.有向连线有向连线 在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会 发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和 方向进行。方向进行。 步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在 这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方这两个方向有向连线上的箭

27、头可以省略。如果不是上述的方 向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。 2. 2.转换转换 转换用有向连线上与有向连线垂直的短画线来表示，转换转换用有向连线上与有向连线垂直的短画线来表示，转换 将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来 完成的，并与控制过程的发展相对应。完成的，并与控制过程的发展相对应。 3. 3.转换条件转换条件 转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字 语言来描述，可以用表示转换的短线旁边的布尔代数表达式语言来描述，

28、可以用表示转换的短线旁边的布尔代数表达式 来表示。来表示。 例如例如I0.1+I2.0I0.1+I2.0，一般用布尔代数表达式来表示转换条件。，一般用布尔代数表达式来表示转换条件。 图图5-145-14中用高电平表示步中用高电平表示步M10.0M10.0为活动步，反之则用低电平来为活动步，反之则用低电平来 表示。转换条件表示。转换条件I0.1I0.1表示表示I0.1I0.1为为1 1状态时转换实现，转换条件表示状态时转换实现，转换条件表示 I2.0I2.0为为0 0状态时转换实现。转换条件状态时转换实现。转换条件I0.1+I2.0I0.1+I2.0表示表示I0.1I0.1的常开触的常开触 点闭

29、合或点闭合或I2.0I2.0的常闭触点闭合时转换实现，在梯形图中则用两个的常闭触点闭合时转换实现，在梯形图中则用两个 触点的并联来表示这样的触点的并联来表示这样的“或或”逻辑关系。逻辑关系。 符号符号I2.3I2.3和和I2.3I2.3分别表示当分别表示当I2.3I2.3从从0 0状态变为状态变为1 1状态和从状态和从1 1 变为变为0 0状态时转换实现。实际上状态时转换实现。实际上 转换条件转换条件I2.3I2.3和和I2.3I2.3是等效是等效 的，因为一旦的，因为一旦I2.3I2.3由由0 0状态变为状态变为 1 1状态（即在状态（即在I2.3I2.3的上升沿），的上升沿）， 转换条件转

30、换条件I2.3I2.3也会马上起作用。也会马上起作用。 5.3.4 5.3.4 顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构 1. 1.单序列单序列 单序列由一系列相机激活的步组成，每一步的后面仅有一个转单序列由一系列相机激活的步组成，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（见图换，每一个转换的后面只有一个步（见图5-15a5-15a）。）。 2. 2.选择序列选择序列 选择序列的开始称为分支（见图选择序列的开始称为分支（见图5-15b5-15b），转换符号只能标在），转换符号只能标在 水平连线之下。允许选择序列的某一条分支上没有步，但是必须水平连线之下。允许选择序列的某一条分支上

31、没有步，但是必须 有一个转换。这种结构称为有一个转换。这种结构称为“跳步跳步”。跳步是选择序列的一种特。跳步是选择序列的一种特 殊情况。殊情况。 3. 3.并行序列并行序列 并行序列的开始称为分支（如图并行序列的开始称为分支（如图5-15c5-15c），当转换的实现导致），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。几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。 图图4-15 4-15 单序列、选择序列与并行序列单序列、选择序列与并行序列 a)a)单序列单序列 b) b)选择序列选择序列 c) c)并行序列并行序列 并行序列的结束称为合并（见图并行序列的结束称为合并（见图5-15c

32、5-15c），在表示同步的水），在表示同步的水 平双线之下，只允许有一个转换符号。平双线之下，只允许有一个转换符号。 4. 4.复杂的顺序功能图举例复杂的顺序功能图举例 如图如图5-165-16所示，某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布所示，某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布 的的6 6个孔，上面是侧视图，下面是工件的俯视图。在进入自动运个孔，上面是侧视图，下面是工件的俯视图。在进入自动运 行之前，两个钻头应在最上面，上限位开关行之前，两个钻头应在最上面，上限位开关I0.3I0.3和和I0.5I0.5为为ONON， 系统处于初始步，计数器系统处于初始步，计数器C0C0的设定值的设定值3

33、3被送入计数器。用存储器被送入计数器。用存储器 位位M M来代表各步，顺序功能图中包含了选择序列和并行序列。操来代表各步，顺序功能图中包含了选择序列和并行序列。操 作人员放好工件后，按下起动按钮作人员放好工件后，按下起动按钮I0.0I0.0，转换条件满足，由初，转换条件满足，由初 始步转换到步始步转换到步M0.1M0.1，Q0.0Q0.0变为变为ONON，工件被夹紧。夹紧后压力继，工件被夹紧。夹紧后压力继 电器电器I0.1I0.1为为ONON，由步，由步M0.1M0.1转换到步转换到步M0.2M0.2和和M0.5M0.5，Q0.1Q0.1和和Q0.3Q0.3使使 两只钻头同时开始向下钻孔。大钻

34、头钻到由限位开关两只钻头同时开始向下钻孔。大钻头钻到由限位开关I0.2I0.2设定设定 的深度时，进入步的深度时，进入步M0.3M0.3，Q0.2Q0.2使大钻头上升，升到由限位开关使大钻头上升，升到由限位开关 I0.3I0.3设定的起始位置时停止上升，进入等待步设定的起始位置时停止上升，进入等待步M0.4M0.4。 小钻头钻到由限位开关小钻头钻到由限位开关I0.4I0.4设定的深度时，进入步设定的深度时，进入步M0.6M0.6， Q0.4Q0.4使小钻头上升，升到由限位开关使小钻头上升，升到由限位开关I0.5I0.5设定的起始位置时设定的起始位置时 停止上升，进入等待步停止上升，进入等待步M

35、0.7M0.7，设定值为，设定值为3 3的计数器的计数器C0C0的当前值的当前值 减减1 1。 减减1 1后当前值为后当前值为2 2（非（非0 0），），C0C0的常开触点闭合，转换条件的常开触点闭合，转换条件 C0C0满足，将转换到步满足，将转换到步M1.0M1.0。Q0.5Q0.5使工件旋转使工件旋转120120, ,旋转到位旋转到位 时时I0.6I0.6为为ONON，又返回步，又返回步M0.2M0.2个个M0.5M0.5，开始钻第二对孔。，开始钻第二对孔。3 3对孔对孔 都钻完后，计数器的当前值变为都钻完后，计数器的当前值变为0 0，其常闭触点闭合，转换条，其常闭触点闭合，转换条 件件C

36、0C0满足，进入步满足，进入步M1.1M1.1，Q0.6Q0.6使工松开。松开到位时，限位使工松开。松开到位时，限位 开关开关I0.7I0.7为为ONON，系统返回初始步，系统返回初始步M0.0M0.0。 因为要求两个钻头向下钻孔和钻头提升的过程同时进行，因为要求两个钻头向下钻孔和钻头提升的过程同时进行， 采用并行序列来描述上述的过程。由采用并行序列来描述上述的过程。由0.20.20.40.4和和0.50.5 0.70.7组成的两个单序列分别用来描述大钻头和小钻头的工件组成的两个单序列分别用来描述大钻头和小钻头的工件 过程。在步过程。在步0.10.1之后，有一个并行序列的分支。当之后，有一个并

37、行序列的分支。当. .为为 活动步，且转换条件活动步，且转换条件0.10.1得到满足（得到满足（0.10.1为状态），并行为状态），并行 序列中两个单序列中的第步（步序列中两个单序列中的第步（步0.20.2和和0.50.5）同时变为活）同时变为活 动步。此后两个单序列内部各步的活动状态的转换是相互独立动步。此后两个单序列内部各步的活动状态的转换是相互独立 的，例如大孔和小孔钻完时的转换一般不是同步的。的，例如大孔和小孔钻完时的转换一般不是同步的。 两个单序列中的最后两个单序列中的最后1 1步（步步（步M0.4M0.4和和M0.7M0.7）应同时变为不活）应同时变为不活 动步。但是两个钻头一般不

38、会同时上升到位，不可能同时结束动步。但是两个钻头一般不会同时上升到位，不可能同时结束 运动，所以设置了等待步运动，所以设置了等待步M0.4M0.4和和M0.7M0.7，它们用来同时结束两个，它们用来同时结束两个 并行序列。并行序列。 当两个钻头均上升到位，限位开关当两个钻头均上升到位，限位开关I0.3I0.3和和I0.5I0.5分别为分别为1 1状态，状态， 大、小钻头两个子系统分别进入两个等待步，并行序列将会立大、小钻头两个子系统分别进入两个等待步，并行序列将会立 即结束。即结束。 在步在步M0.4M0.4个个M0.7M0.7之后，有一个选择序列的分支。没有钻完之后，有一个选择序列的分支。没

39、有钻完3 3 对孔时的常开触点闭合，转换条件满足对孔时的常开触点闭合，转换条件满足0 0，如果两个钻头，如果两个钻头 都上升到位，将从步都上升到位，将从步0.40.4和和0.70.7转换到步转换到步1.01.0。如果已钻完。如果已钻完 对孔，对孔，0 0的常闭触点闭合，转换条件的常闭触点闭合，转换条件0 0满足，将从步满足，将从步0.40.4 和和0.70.7转换到步转换到步1.11.1。 在步在步M0.1M0.1之后，有一个选择序列的合并。当步之后，有一个选择序列的合并。当步M0.1M0.1为活动步，为活动步， 而且转换条件而且转换条件I0.1I0.1得到满足（得到满足（I0.1I0.1为为

40、ONON），将转换到步），将转换到步M0.2M0.2和和 M0.5M0.5。当步。当步M1.0M1.0为活动步，而且转换条件为活动步，而且转换条件I0.6I0.6得到满足，也会得到满足，也会 转换到步转换到步M0.2M0.2和和M0.5M0.5。 5.3.5 5.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则顺序功能图中转换实现的基本规则 . .转换实现的条件转换实现的条件 在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来 完成的。转换实现必须同时满足两个条件：完成的。转换实现必须同时满足两个条件： 与该转换直接相连的所有前级步都是活动步；与该转换直

41、接相连的所有前级步都是活动步； 相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。 . .转换实现应完成的操作转换实现应完成的操作 转换实现时应完成以下两个操作：转换实现时应完成以下两个操作： 使使与该转换直接相连的与该转换直接相连的所有后续步都变为活动步；所有后续步都变为活动步； 使使与该转换直接相连的与该转换直接相连的所有前级步都变为不活动步。所有前级步都变为不活动步。 以上规则可以用于任意结构中的转换，其区别如下：在单以上规则可以用于任意结构中的转换，其区别如下：在单 序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步。在选择序列序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步。在选择序列 的分支与合并

42、处，一个转换也只有一个前级步和一个后续步，的分支与合并处，一个转换也只有一个前级步和一个后续步， 但是一个步可能有多个前级步或多个后续步（如图但是一个步可能有多个前级步或多个后续步（如图- -）。）。 在并行序列的分在并行序列的分支处，转换有几个后续步（如图支处，转换有几个后续步（如图- -），）， 在转换实现时应同时将它们对应的编程元件位置。在并行序列在转换实现时应同时将它们对应的编程元件位置。在并行序列 的合并处，转换有几个前级步，它们均为活动步时才有可能实的合并处，转换有几个前级步，它们均为活动步时才有可能实 现转换，在转换实现时应将它们对应的编程元件全部复位。现转换，在转换实现时应将它

43、们对应的编程元件全部复位。 转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础，转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础， 它适用于顺序功能图中的各种基本结构。它适用于顺序功能图中的各种基本结构。 5.3.6 5.3.6 绘制顺序功能图的注意事项绘制顺序功能图的注意事项 下面是针对绘制顺序功能图时常见的错误提出的注意事项：下面是针对绘制顺序功能图时常见的错误提出的注意事项： 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。 顺序功能图中

44、的初始步一般应对于系统等待启动的初始顺序功能图中的初始步一般应对于系统等待启动的初始 状态，因此在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。但初始步是状态，因此在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。但初始步是 必不可少的，一方面因为该步与它的相邻步相比，从整体上说必不可少的，一方面因为该步与它的相邻步相比，从整体上说 输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示 初始状态，系统也无法返回停止状态。初始状态，系统也无法返回停止状态。 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在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

45、应有由步和有向连线组成的闭环。顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。 如果选择有断电保持功能的存储器位（如果选择有断电保持功能的存储器位（M M）来代表顺序图）来代表顺序图 中的各步，在交流电源断电瞬时的状态开始继续运行。如果用中的各步，在交流电源断电瞬时的状态开始继续运行。如果用 没有断电保持功能的存储器位代表各步，进入没有断电保持功能的存储器位代表各步，进入RUNRUN工作方式时，工作方式时， 它们处于它们处于OFFOFF状态，必须状态，必须SM0.1SM0.1将初始步预置为活动步，否则因将初始步预置为活动步，否则因 顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。顺序功能图中没有活动步，

46、系统将无法工作。 如果系统有自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述如果系统有自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述 自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工 作方式时，用一个适当的信号（一般用作方式时，用一个适当的信号（一般用SM0.1SM0.1）将初始步置为不）将初始步置为不 活动步。活动步。 5.3.7 5.3.7 顺序控制设计法的本质顺序控制设计法的本质 经验设计法实际上是试图用输入信号经验设计法实际上是试图用输入信号I I直接控制输出信号直接控制输出信号Q Q （见图（见图5-19a5-19a） 图图4-1

47、9 4-19 信号关系图信号关系图 顺序控制设计法则是用输入量顺序控制设计法则是用输入量I I控制代表各步的编程元件控制代表各步的编程元件 （例如存储器位（例如存储器位M M），再用它们控制输出量），再用它们控制输出量Q Q（见图（见图5-19b5-19b）。）。 步是根据输出量步是根据输出量Q Q的状态划分的，的状态划分的，M M与与Q Q之间具有很简单的之间具有很简单的“与与” 的逻辑关系，输出电路的设计极为简单。的逻辑关系，输出电路的设计极为简单。 顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。基本上解顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。基本上解 决了经验设计法中的记忆、联锁等问题。决

48、了经验设计法中的记忆、联锁等问题。 5.4 5.4 使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法 5.4.1 5.4.1 设计顺序控制梯形图的一些基本问题设计顺序控制梯形图的一些基本问题 在可编程控制器的实际应用中，有两种通用的编程方法，即在可编程控制器的实际应用中，有两种通用的编程方法，即 使用起保停电路的编程方法和已转换为中心的编程方法。使用起保停电路的编程方法和已转换为中心的编程方法。 1.1.程序的基本结构程序的基本结构 绝大多数自动控制系统除了自动工作模式外，还需要设置手绝大多数自动控制系统除了自动工作模式外，还需要设置手 动工作模式。在下列两种情况下

49、需要工作在手动模式：动工作模式。在下列两种情况下需要工作在手动模式： （1 1）启动自动控制程序之前，系统必须处于要求的初始状态。）启动自动控制程序之前，系统必须处于要求的初始状态。 如果系统的状态不满足启动自动程序的要求，需进入手动工作如果系统的状态不满足启动自动程序的要求，需进入手动工作 模式。模式。 （2 2）顺序自动控制对硬件的要求很高，如果有硬件故障，）顺序自动控制对硬件的要求很高，如果有硬件故障， 例如某个限位开关有故障，不可能正确地完成整个自动控制过例如某个限位开关有故障，不可能正确地完成整个自动控制过 程。在这种情况下，为了使设备不至于停机，可以进入手动工程。在这种情况下，为了

50、使设备不至于停机，可以进入手动工 作模式，对设备进行手动控制。作模式，对设备进行手动控制。 有自动、手动工作方式的控制系统的两种典型的程序结构，有自动、手动工作方式的控制系统的两种典型的程序结构， 如图如图5-20(a)5-20(a)和和(b)(b)所示，公用程序用于处理自动模式和手动模所示，公用程序用于处理自动模式和手动模 式都需要执行的任务，以及处理两种模式的相互转换。式都需要执行的任务，以及处理两种模式的相互转换。 2.2.执行自动程序的初始状态执行自动程序的初始状态 开始执行自动程序之前，要求系统处于规定的初始状态，开始执行自动程序之前，要求系统处于规定的初始状态， 若开机时系统没有处

51、于初始状态，则应进入手动工作方式，用若开机时系统没有处于初始状态，则应进入手动工作方式，用 手动操作使系统进入规定的初始状后，再切换到自动工作方式。手动操作使系统进入规定的初始状后，再切换到自动工作方式。 系统满足规定的初始状态后，应将顺序功能图的初始步对应系统满足规定的初始状态后，应将顺序功能图的初始步对应 的存储器位置的存储器位置1 1，使初始步变为活动步，为启动自动运行作好准，使初始步变为活动步，为启动自动运行作好准 备。同时还应将其余步对应的存储器位为备。同时还应将其余步对应的存储器位为0 0状态。在状态。在S7-200PLCS7-200PLC中，中， 常用特殊寄存器位常用特殊寄存器位

52、SM0.1SM0.1将初始步对应的存储器位置将初始步对应的存储器位置1 1，也常用，也常用 SM0.1SM0.1将其余存储器位的状态置将其余存储器位的状态置0 0。 3.3.双线圈问题双线圈问题 在图在图5-205-20的自动程序和手动程序中，都需要控制的自动程序和手动程序中，都需要控制PLCPLC的输出的输出Q Q， 因此同一个输出位的线圈可能会出现两次或多次，称为双线圈现因此同一个输出位的线圈可能会出现两次或多次，称为双线圈现 象。象。 在跳步条件相反的两个程序段（例如图在跳步条件相反的两个程序段（例如图5-205-20中的自动程序和中的自动程序和 手动程序）中，允许出现双线圈，即同一元件

53、的线圈可以在自动手动程序）中，允许出现双线圈，即同一元件的线圈可以在自动 程序和手动程序中分别出现一次。程序和手动程序中分别出现一次。 实际上实际上CPUCPU在每一次循环中，只执行自动程序或只执行手动程在每一次循环中，只执行自动程序或只执行手动程 序，不可能同时执行这两个程序。对于分别位于这两个程序中的序，不可能同时执行这两个程序。对于分别位于这两个程序中的 两个相同的线圈，每次循环只处理其中一个，因此在本质上并没两个相同的线圈，每次循环只处理其中一个，因此在本质上并没 有违反不允许出现双线圈的规定。有违反不允许出现双线圈的规定。 4.4.设计顺序控制的基本方法设计顺序控制的基本方法 根据顺

54、序功能图设计梯形图时，可以用存储器位根据顺序功能图设计梯形图时，可以用存储器位M M来代表步。来代表步。 为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的存储器位的为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的存储器位的 地址作为步的代号，并用编程元件地址的逻辑代数表达式来标注地址作为步的代号，并用编程元件地址的逻辑代数表达式来标注 转换条件，用编程元件的地址来标注各步的动作。转换条件，用编程元件的地址来标注各步的动作。 由图由图5-195-19可知，顺序控制程序分为控制电路和输出电路两部可知，顺序控制程序分为控制电路和输出电路两部 分。输出电路的输入量是代表步的编程元件分。输出电路的输入量是代

55、表步的编程元件M M，输出量是，输出量是PLCPLC的的 输出位输出位Q Q。它们之间的逻辑关系是极为简单的相等或相。它们之间的逻辑关系是极为简单的相等或相“或或”的的 逻辑关系。因此，输出电路是很容易设计的。逻辑关系。因此，输出电路是很容易设计的。 控制电路用控制电路用PLCPLC的输入量来控制代表步的编程元件，的输入量来控制代表步的编程元件，5.3.55.3.5节节 中介绍的转换实现的基本规则是设计控制电路的基础。中介绍的转换实现的基本规则是设计控制电路的基础。 某一步为活动步时，对应的存储器位某一步为活动步时，对应的存储器位M M为为1 1状态，某一转换实状态，某一转换实 现时，该转换的

56、后续步应变为活动步，前级步应变为不活动步。现时，该转换的后续步应变为活动步，前级步应变为不活动步。 可以用一个串联电路来表示转换实现的这两个条件，该电路接可以用一个串联电路来表示转换实现的这两个条件，该电路接 通时，应将该转换所有的后续步对应的存储器位通时，应将该转换所有的后续步对应的存储器位M M置为置为1 1状态，状态， 将所有前级步对应的将所有前级步对应的M M复位为复位为0 0状态。状态。 由由5.4.25.4.2的分析可知，转换实现的两个条件对应的串联电路的分析可知，转换实现的两个条件对应的串联电路 接通的时间只有一个扫描周期，因此应使用有记忆功能的电路接通的时间只有一个扫描周期，因

57、此应使用有记忆功能的电路 或指令来控制代表步的存储器位。起保停电路和置位、复位电或指令来控制代表步的存储器位。起保停电路和置位、复位电 路都有记忆功能，本节和下一节将分别介绍使用起保停电路和路都有记忆功能，本节和下一节将分别介绍使用起保停电路和 置位复位电路的编程方法。置位复位电路的编程方法。 5.4.2 5.4.2 单序列的编程方法单序列的编程方法 起保停电路只使用与触点和线圈有关的指令，任何一种起保停电路只使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLCPLC 的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法， 可以用于任意型号的可以用于

58、任意型号的PLCPLC。 1.1.控制电路的编程方法控制电路的编程方法 图图5-215-21给出了图给出了图5-125-12中的液压动力滑台的进给运动工作循环中的液压动力滑台的进给运动工作循环 图、顺序功能图和梯形图。图、顺序功能图和梯形图。 在初始状态时动力滑台停在左边，限位开关在初始状态时动力滑台停在左边，限位开关I0.3I0.3为为1 1状态。状态。 按下起动按钮按下起动按钮I0.0I0.0，动力滑台在各步中分别实现快进、工进、，动力滑台在各步中分别实现快进、工进、 暂停和快退，最后返回初始位置和初始步后停止运动。暂停和快退，最后返回初始位置和初始步后停止运动。 如果使用的如果使用的M

59、M区被设置为没有断电保持功能，在开机时区被设置为没有断电保持功能，在开机时CPUCPU调调 用用SM0.1SM0.1将初始步对应的将初始步对应的M0.0M0.0置为置为1 1状态，开机时其余各步对应状态，开机时其余各步对应 的存储器位被的存储器位被CPUCPU自动复位为自动复位为0 0状态。状态。 设计起保停电路的关键是确定它的起动条件和停止条件。以设计起保停电路的关键是确定它的起动条件和停止条件。以 控制控制M0.2M0.2的起保停电路为例，步的起保停电路为例，步M0.2M0.2的前级步为活动步时，的前级步为活动步时， M0.1M0.1的常开触点闭合，它前面的转换条件满足时，的常开触点闭合，

60、它前面的转换条件满足时，I0.1I0.1的常开的常开 触点闭合。两个条件同时满足时，触点闭合。两个条件同时满足时，M0.1M0.1和和I0.1I0.1的常开触点组成的常开触点组成 的串联电路接通。的串联电路接通。 因此在起保停电路中，应将代表前级步的因此在起保停电路中，应将代表前级步的M0.1M0.1的常开触点和的常开触点和 代表条件的代表条件的I0.1I0.1的常开触点串联，作为控制的常开触点串联，作为控制M0.2M0.2的起动电路。的起动电路。 在快进步，在快进步，M0.1M0.1一直为一直为1 1状态，其常开触点闭合。滑台碰到状态，其常开触点闭合。滑台碰到 中限位开关时，中限位开关时，I