西门子SPLC教程

1、第第7 7章章 应用设计应用设计第第7 7章章 7.1 7.1 系统设计系统设计 7.2 7.2 7.37.3设计实例设计实例 第第7 7章章 应用设计应用设计本章主要内容：本章主要内容： 应用设计的基本知识应用设计的基本知识 系统设计，包括系统设计的步骤和几种常用系统设计，包括系统设计的步骤和几种常用的设计方法的设计方法 程序设计，比较详细地介绍在程序设计时功程序设计，比较详细地介绍在程序设计时功能流程图的使用能流程图的使用 应用实例应用实例 本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用，本章要求对应用系统设计的方法和步骤掌握会用，重点是掌握程序设计方法中的功能流程图法。重点是掌握程序设计方法

2、中的功能流程图法。返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计7.1 7.1 系统设计系统设计 7.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 7.1.2系统设计的步骤系统设计的步骤 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计7.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 在可编程序控制器控制系统的设计中，应该最大在可编程序控制器控制系统的设计中，应该最大限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要限度地满足生产机械或生产流程对电气控制的要求，在满足控制要求的前提下，力求求，在满足控制要求的前提下，力求PLC控制系控制系统简单、经济、安全、可靠、操作和维修方便，统简单、经济、安全、

3、可靠、操作和维修方便，而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。而且应使系统能尽量降低使用者长期运行的成本。设计一个设计一个PLC控制系统有多种途径：可以在原有控制系统有多种途径：可以在原有的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编的继电接触控制系统基础上加以改造，形成可编程序控制器的控制系统。程序控制器的控制系统。 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7.1.2系统设计的步骤系统设计的步骤 1. 熟悉被控对象熟悉被控对象2. 制定控制方案制定控制方案 3. 详细描述控制对象详细描述控制对象 4. 详细描述操作员站详细描述操作员站 5. 配置可编程序控制器配置可编程序控制器6.

4、程序设计程序设计 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计7.2程序设计程序设计 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 应用设计应用设计程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模程序设计的内容包括：编写程序、编译程序、模拟运行及调试程序等。拟运行及调试程序等。 程序设计的方法是指用什么方法和编程语言来编程序设计的方法是指用什么方法和编程语言来编写用户程序。写用户程序。程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有程序设计有多种方法：如果控制系统是改造原有成熟的继电接触控制系统，则可由电气控制电路成熟的

5、继电接触控制系统，则可由电气控制电路图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。图很容易地转化为梯形图，生成控制程序。 本节主要介绍功能流程图法。本节主要介绍功能流程图法。 第第7 7章章 应用设计应用设计7.2.1功能流程图概述功能流程图概述 功能流程图，简称功能图，又叫状态流程图或状功能流程图，简称功能图，又叫状态流程图或状态转移图。它是专用于工业顺序控制程序设计的态转移图。它是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能说明性语言，能完整地描述控制系统的一种功能说明性语言，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。

6、系统控制程序的重要工具。第第7 7章章 应用设计应用设计1. 组成组成 （1）步）步步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳定的状态。步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳定的状态。在功能流程图中步通常表示某个执行元件的状态变化。步用矩形框在功能流程图中步通常表示某个执行元件的状态变化。步用矩形框表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，表示，框中的数字是该步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是与该步相对应的编程元件（如也可以是与该步相对应的编程元件（如PLC内部的通用辅助继电器、内部的通用辅助继电器、步标志继电器等）。步的图形符号如图步标志继

7、电器等）。步的图形符号如图7.1（a）所示。）所示。初始步初始步初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。一个控制初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起点。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 应用设计应用设计图图7.1步和初始步步和初始步50(a)(b)第第7 7章章 应用设计应用设计（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7.2所示。所示。图图7.2转移转移第第7 7章章 应用设计应用设计（3）动作说明）动作说明一个步表

8、示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简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7.3所示。所示。图中（图中（a）表示一个步对应一个动作；图（）表示一个步对应一个动作；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 应用设计应用设计2. 使用规则使用规则 （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

9、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 应用设计应用设计3. 结构形式结构形式 （1）顺序结构）顺序结构 （2）分支结构）分支结构 选择性分支选择性分支 并发性分支并发性分支 （3）循环结构）循环结构 （4）复合结构）复合结构 第第7 7章

10、章 应用设计应用设计（1）顺序结构）顺序结构 图图7.4顺序结构顺序结构210电机M2起动电机M1起动等待T1延时时间到按下停止按钮按下起动按钮第第7 7章章 应用设计应用设计（2）分支结构）分支结构 图图7.5选择性分支选择性分支3 3 73 3 63333323333543 3 83 3 1AFCJHEBIGD第第7 7章章 应用设计应用设计并发性分支并发性分支 图图7.6并发性分支并发性分支第第7 7章章 应用设计应用设计（3）循环结构）循环结构 循环结构用于一个循环结构用于一个顺序过程的多次或顺序过程的多次或往复执行。功能图往复执行。功能图画法如图画法如图7.7所示，所示，这种结构可看

11、作是这种结构可看作是选择性分支结构的选择性分支结构的一种特殊情况。一种特殊情况。 图图7.7并发性分支并发性分支第第7 7章章 应用设计应用设计（4）复合结构）复合结构 图图7.8功能流程图举例功能流程图举例返回本节返回本节3 3M01.03 3M00.63 3M00.73 3M01.13 3M00.0I0.4I1.0I0.6I0.03 3M00.43333M00.3M00.23 3M00.53 3M00.1I0.1I0.3I0.2Q0.3Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0Q0.0等 待Q0.1Q0.4Q0.2Q0.0Q0.2Q0.5等 待Q1.0I0.5I1.1I1.2第第7

12、7章章 应用设计应用设计7.2.2由功能流程图到程序由功能流程图到程序 1. 逻辑函数法逻辑函数法 2. 功能流程图实例功能流程图实例 3. 步标志继电器法步标志继电器法 第第7 7章章 应用设计应用设计1. 逻辑函数法逻辑函数法 （1）通用辅助继电器的逻辑函数式）通用辅助继电器的逻辑函数式 （2）执行元件的逻辑函数式）执行元件的逻辑函数式 （3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 第第7 7章章 应用设计应用设计（1）通用辅助继电器的）通用辅助继电器的逻辑函数式逻辑函数式函数规则：函数规则：除第一步外，每一步用一除第一步外，每一步用一个通用辅助继电器（以下个通用辅助继电器（以下简称继

13、电器）表示本步是简称继电器）表示本步是否被执行，即步状态。如否被执行，即步状态。如图图7.9所示。所示。 图图7.9步与继电器步与继电器第第7 7章章 应用设计应用设计（2）执行元件的逻辑函数式）执行元件的逻辑函数式图图7.8中的中的Yj、Yk、Yp分别表示这分别表示这3个步所对应的动作或个步所对应的动作或输出，可以是执行元件或其他继电器，也可以是指令盒。输出，可以是执行元件或其他继电器，也可以是指令盒。一般情况下，一个步对应一个动作，当功能流程图中有一般情况下，一个步对应一个动作，当功能流程图中有多个步对应同一个动作时，其输出可用这几个步对应的多个步对应同一个动作时，其输出可用这几个步对应的

14、继电器继电器“或或”来表示。来表示。（3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图可由每个逻辑函数式中的与或逻辑关系，用串联或并联可由每个逻辑函数式中的与或逻辑关系，用串联或并联触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图。触点对应线圈的形式画出所有梯级的梯形图。 第第7 7章章 应用设计应用设计（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式）写通用辅助继电器的逻辑函数式 （2）写执行元件的逻辑函数式）写执行元件的逻辑函数式 （3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 2. 功能流程图实例功能流程图实例 第第7 7章章 应用设计应用设计用起动优先规则。用起动优先规则。（1）写通用辅助继电器的逻辑函数式）

15、写通用辅助继电器的逻辑函数式 第第7 7章章 应用设计应用设计（2）写执行元件的逻辑函数式）写执行元件的逻辑函数式 图图7.9中除步中除步M00.2和步和步M00.6对应同一个执行元件输出对应同一个执行元件输出触点外，其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点。触点外，其他每一步对应一个不同的执行元件输出触点。多步对应一动作多步对应一动作f (Q0.2)=M00.2+M00.6一步对应一动作一步对应一动作f (Q0.0)=M00.0f (Q0.3)=M00.3f (Q0.5)=M00.7f (Q1.0)=M01.1其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式。其他输入点的逻辑函数式写法也都用相同方式

16、。第第7 7章章 应用设计应用设计（3）由逻辑函数式画梯形图）由逻辑函数式画梯形图 根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，根据上述逻辑函数式可画出对应的梯形图，如右图如右图7.10所示。为节省篇幅，本程序中的所示。为节省篇幅，本程序中的所有标题栏所有标题栏Network都省略，且只列出了部都省略，且只列出了部分输出。分输出。第第7 7章章 应用设计应用设计 图图7.10转化为梯形图转化为梯形图(1)第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.10转化为梯形图转化为梯形图(2)第第7 7章章 应用设计应用设计3. 步标志继电器法步标志继电器法 图图7.11顺序继电器指令（顺序继电器指令（1）第第7

17、7章章 应用设计应用设计图图7.11顺序继电器指令（顺序继电器指令（2）返回本节返回本节 第第7 7章章 应用设计应用设计7.3设计实例设计实例 1. 系统描述系统描述 2. 制定控制方案制定控制方案 3. 系统配置及输入输出对照表系统配置及输入输出对照表 4. 设计主电路及设计主电路及PLC外部接线图外部接线图 5. 设计功能流程图设计功能流程图 6. 建立步与继电器对照表建立步与继电器对照表 7. 写逻辑函数式写逻辑函数式 8. 画梯形图画梯形图 返回本章首页返回本章首页第第7 7章章 应用设计应用设计1. 系统描述系统描述 1. 系统描述系统描述设计一个设计一个3工位旋转工作台，其工作示

18、意如图工位旋转工作台，其工作示意如图7.12所示。三个工位分所示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件。别完成上料、钻孔和卸件。（1）动作特性）动作特性工位工位1：上料器推进，料到位后退回等待。：上料器推进，料到位后退回等待。工位工位2：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到：将料夹紧后，钻头向下进给钻孔，下钻到位后退回，退回到位后，工件松开，放松完成后等待。位后，工件松开，放松完成后等待。工位工位3：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回：卸料器向前将加工完成的工件推出，推出到位后退回，退回到位后等待。到位后等待。（2）控制要求）控制要求通过选择开关可实现自动运行、半

19、自动运行和手动操作。通过选择开关可实现自动运行、半自动运行和手动操作。第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.12工作台示意图工作台示意图返回本节返回本节工位1装工件钻孔工位2退回工位3退回卸工件卸料器上料器第第7 7章章 应用设计应用设计2. 制定控制方案制定控制方案 1）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方）用选择开关来决定控制系统的全自动、半自动运行和手动调整方式。式。2）手动调整采用按钮点动的控制方式。）手动调整采用按钮点动的控制方式。3）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个）系统处于半自动工作方式时，每执行完成一个工作循环，用一个起动按钮来控制

20、进入下一次循环。起动按钮来控制进入下一次循环。4）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。）系统处于全自动运行方式时，可实现自动往复地循环执行。5）系统运动不很复杂，采用）系统运动不很复杂，采用4台电机台电机 。6）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，）对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，采用不进入采用不进入PLC的方法以节省的方法以节省I/O点数。点数。7）由于点数不多，所以用中小型）由于点数不多，所以用中小型PLC可以实现。可用可以实现。可用CPU 224与扩与扩展模块，或用一台展模块，或用一台CPU 226。返回本节返回本节第第7

21、7章章 应用设计应用设计3. 系统配置及输入输出对照表系统配置及输入输出对照表 表表7.1输入信号对照表输入信号对照表第第7 7章章 应用设计应用设计表表7.2 输出信号对照表输出信号对照表 返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计4. 设计主电路及设计主电路及PLC外部接线图外部接线图 图图7.13PLC外部接线图外部接线图PLC123SB11SB2SB4SB8SB9SB10SB7SB5SB6SQ1SB3SQ2SQ3SQ4SQ5SQ6SQ7SP1SP2YV4YV5YV6YV7YV8YV2YV3YV1KM4SA4第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.13为为PLC外部接线的示意图，实

22、际接线时，还应考外部接线的示意图，实际接线时，还应考虑到以下几个方面：虑到以下几个方面：1）应有电源输入线，通常为）应有电源输入线，通常为220V，50Hz交流电源，允交流电源，允许电源电压有一定的浮动范围。并且必须有保护装置，许电源电压有一定的浮动范围。并且必须有保护装置，如熔断器等。如熔断器等。2）输入和输出端子每）输入和输出端子每8个为一组共用一个个为一组共用一个COM端。端。3）输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路，如并接阻容）输出端的线圈和电磁阀必须加保护电路，如并接阻容吸收回路或续流二极管。吸收回路或续流二极管。返回本节返回本节第第7 7章章 应用设计应用设计图图7.14功能流程图功能流程图21983 3 113333433333763 3 143 3 103 3 53 3 123 3 13总起动信号自动半自动且系统原位手动位置半自动 运行信号送料到位退回到位夹紧完成下钻到位上升到位放松完成推出到位退回到位转毕且 SA处于半自动始终有效转毕且 SA处于自动旋 转等 待等 待放 松上 升等 待退 回送 料钻 孔夹 紧退 回卸 件自动手 动 调整5. 设计功能流程图设计功能流程图第第7 7章章 应用设计应用