顺序逻辑控制的PLC程序设计讲解

1、电气学院电气学院 自动化自动化 杨霞杨霞20082008年年2 2月月2 8 顺序逻辑控制的顺序逻辑控制的PLC程序设计程序设计 8.1 PLC程序设计的一般步骤程序设计的一般步骤 8.2 用用实现顺序逻辑控制实现顺序逻辑控制 1 PLC程序设计的步骤程序设计的步骤 2 什么是什么是、（状态编码）、（状态编码）、 、 3 与与的列写原则的列写原则34 1根据根据PLC担负的任务，明确担负的任务，明确PLC的输入输出信的输入输出信号的种类和数量，编制输入输出信号表。号的种类和数量，编制输入输出信号表。 2制定控制结构框图制定控制结构框图,选择控制方案。选择控制方案。 3按选定的方案按选定的方案,

2、制定相应的图表。制定相应的图表。 4编写编写PLCPLC梯形图程序梯形图程序。 5编写编写PLC语句程序。语句程序。 6程序调试和修改。程序调试和修改。 7编制程序使用说明书和其他文件编制程序使用说明书和其他文件58.2 8.2 用用基本逻辑操作指令基本逻辑操作指令实现顺序逻辑控制实现顺序逻辑控制主要主要、等。等。经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要

3、求。这种方法没有规需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。称为经验设计法。 用用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。实现继电器控制系统的功能。 根据根据，以，以为核心，从起始步开始为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出。 6 分解梯形图程序分解梯形图程序 输入信号逻辑组合输入信号逻辑组合 使用辅助元

4、件和辅助触点使用辅助元件和辅助触点 使用定时器和计数器使用定时器和计数器 使用功能指令使用功能指令 画互锁条件画互锁条件 画保护条件画保护条件 78用用PLC改造继电器控制系统时改造继电器控制系统时，将继电器电路图转换为具有相同功能的，将继电器电路图转换为具有相同功能的PLC外部硬件接线图和梯形图。例如：外部硬件接线图和梯形图。例如：继电继电-接触器接触器控制回路控制回路主回路主回路L1L2L3KM1FUQSM3KM2FRSB1SB2SB3KM2KM1KM1KM2KM1KM2FR9 1011起动正转起动正转起动反转起动反转过载保护过载保护急停急停急停急停过载保护过载保护起动反转起动反转起动正转

5、起动正转电电气气互互锁锁机机械械联联锁锁12M1M2M3X1X2M1X1M2M3M2图4.28 使用起保停电路控制步13M1M2M3X1X2使用以转换为中心控制步14例例:1516X0X1X2液压进给装置运动示意图液压进给装置运动示意图Y0NOOFFOFFY1X3 案案 例例功能图功能图17X0X1X2单序列结构液压进给装置运动示意图单序列结构液压进给装置运动示意图Y0OFFONOFFX3输出点y0有效，活塞杆向左运行运行18X0X1X2单序列结构液压进给装置运动示意图单序列结构液压进给装置运动示意图Y1ONOFFOFFX3输出点y1有效，活塞杆向右运行运行19X0X1X2单序列结构液压进给装

6、置运动示意图单序列结构液压进给装置运动示意图Y1ONOFFOFFX3Y020X0X1X2单序列结构液压进给装置运动示意图单序列结构液压进给装置运动示意图Y0ONOFFOFFX3l进给装置顺序动作要求Y1初始状态：活塞杆置右端，开关X2为ON,辅助继电器M0为ON。1.按下启动按钮X3,开关Y0、M1为ON，左行。2.碰到限位开关X1时，M2、Y1为ON，右行。3.碰到限位开关X2时，M3、Y0为ON，左行。4.碰到限位开关X0时，M4、Y1为ON，右行。5.碰到限位开关X2时，停止。X1M2 Y1X2M3 Y0X3M1 Y0X0M4 Y1X2停停21图4.20(b) 单序列结构顺序功能图单序列

7、结构顺序功能图l单序列结构顺序功能图绘制M8002M1M2M3M4X3X1X2X0X2Y0Y1Y0Y1左行右行右行左行M0初始步起动22单序列结构梯形图绘制图4.20(b) 单序列结构顺序功能图单序列结构顺序功能图M8002M1M2M3M4X3X1X2X0X2Y0Y1Y0Y1左行右行右行左行M0初始步起动图4.20(a) 运动示意图运动示意图图4.20(c) 单序列结构梯形图单序列结构梯形图M0M4X2M0M1初始M0X3M1M2M1X1M2M3M2X2M3M4M3X0M4M0M1M3M2M4M8002M1左行M3左行Y0左行M2右行Y1右行M4右行23248.2.1 8.2.1 设计顺序逻辑

8、控制程序的思路设计顺序逻辑控制程序的思路 人们往往人们往往按控制要求的思路，把输出和输入直接按控制要求的思路，把输出和输入直接对应起来进行设计。对应起来进行设计。这样做往往因为输入条件不够，顾此这样做往往因为输入条件不够，顾此失彼，而不能顺利完成设计；即使设计出来，也没有一定失彼，而不能顺利完成设计；即使设计出来，也没有一定规律可循。规律可循。先建立先建立合适的中间变量，设计出中间变量与输入的关系，再设计合适的中间变量，设计出中间变量与输入的关系，再设计出输出与中间变量的关系，实际上就找到了输出和输入的出输出与中间变量的关系，实际上就找到了输出和输入的关系，完成了设计任务。用这种方法设计关系，

9、完成了设计任务。用这种方法设计PLC程序，设计程序，设计者可以顺利地设计出结果正确的者可以顺利地设计出结果正确的PLC程序程序。25 根据控制要求根据控制要求准确地准确地确定内部状态确定内部状态建立状态表或建立状态表或状态图状态图按照时序机模型得到按照时序机模型得到状态方程状态方程得到得到输出方输出方程程做出控制电路图或做出控制电路图或PLC梯形图梯形图。 按时序机模型的方法设计实现顺序逻辑控制的按时序机模型的方法设计实现顺序逻辑控制的PLCPLC程序的关键程序的关键：是准确地确定控制系统的内部状态是准确地确定控制系统的内部状态;是怎样表达这些内部状态。是怎样表达这些内部状态。26 1分析所给

10、系统，确定分析所给系统，确定PLC输入变量输入变量(信号信号)和输出变量和输出变量(信号信号)，并分配具体的存储单元。，并分配具体的存储单元。 2分析所给系统，确定内部状态，并对状态进行编码。分析所给系统，确定内部状态，并对状态进行编码。 3画状态转换图，列状态转换真值表。画状态转换图，列状态转换真值表。 4写出状态转换逻辑式，即状态方程。写出状态转换逻辑式，即状态方程。 5写出输出方程写出输出方程。 6给状态变量分配存储单元。给状态变量分配存储单元。 7按状态方程、输出方程编写按状态方程、输出方程编写PLC梯形图程序和语句程梯形图程序和语句程序，即完成主逻辑控制程序的设计。序，即完成主逻辑控

11、制程序的设计。 8按检测方面的需要，编写辅助逻辑控制程序。按检测方面的需要，编写辅助逻辑控制程序。27 主要讨论主要讨论和和和和 1什么是什么是“” 在一个时间段上系统维持不变的行为，就称为在一个时间段上系统维持不变的行为，就称为“状态状态”，也，也可以称一个行为维持不变的时间段为一个可以称一个行为维持不变的时间段为一个“状态状态”。 2状态的表示方法状态的表示方法（） 我们设计开关电路和我们设计开关电路和PLC程序，一般应根据控制要求，程序，一般应根据控制要求，首先首先确定状态数确定状态数m，然后确定状态变量数，然后确定状态变量数n。 对于顺序逻辑控制，在这里给出一个实用的对于顺序逻辑控制，

12、在这里给出一个实用的编码方案编码方案。这个。这个编码方案采用编码方案采用菱形结构菱形结构。28 状态与状态变量关系：状态与状态变量关系：菱形结构菱形结构(含缺角菱形结构含缺角菱形结构)状态状态数数m和和状态变量状态变量n的关系是：的关系是： 是大于或等于是大于或等于 的最小整数。的最小整数。mn2mm22m2m2 一个状态变量在一个控制过程中只一个状态变量在一个控制过程中只ON一次，一次，OFF一次，使一次，使编程简化编程简化，也满足即时输出指令对于给定的输出继电器在程序中只出现一次的要求。也满足即时输出指令对于给定的输出继电器在程序中只出现一次的要求。 便于按逻辑段编程且便于按逻辑段编程且规

13、律性很强规律性很强。 最后一个状态最后一个状态，所有的状态变量都取所有的状态变量都取0值值，这满足了一般控制电路停，这满足了一般控制电路停机断电的要求。机断电的要求。 29【例例6-2-1】M=6（状态），（状态），6个状态分别是个状态分别是S1，S2，S3，S6。其编码是：其编码是：n=3（状态变量）（状态变量）Q1 Q2 Q330 【例例8-2-2】M=8，8个状态分别是个状态分别是S1，S2，S3，S8。其编码是：其编码是：n=4Q1 Q2 Q3 Q431 【例例8-2-3】M=5，5个状态分别是个状态分别是S1，S2，S3，S5。其编码是：其编码是：n=3Q1 Q2 Q3328.2.4

14、 8.2.4 状态方程状态方程的列写的列写（举例说明）（举例说明）* * 【例例8-2-4】设有设有8个状态，即个状态，即m=8，各状态依次顺，各状态依次顺序转换，画出序转换，画出，并列写，并列写和和。 分析：分析： 由由m=8。m=8，至少有，至少有8个个主令信号，担负着状态切换的任务。主令信号，担负着状态切换的任务。 由于状态由状态变量构成，每个状态切换主令信号由于状态由状态变量构成，每个状态切换主令信号切换的是状态变量切换的是状态变量 由切换状态变量实现切换状态的目的。列写的状态由切换状态变量实现切换状态的目的。列写的状态方程是状态变量与输入关系的方程。方程是状态变量与输入关系的方程。3

15、3状状态态切换切换主令主令信号信号状态状态内容内容执行部件执行部件状态变量状态变量D1D2D3D434353637状状态态切换切换主令主令信号信号状态状态内容内容执行部件执行部件状态变量状态变量D1D2D3D438是表达执行器件与状态变量之间的逻辑关系式。是表达执行器件与状态变量之间的逻辑关系式。 1如果执行元件的两个端点，分别与同一个状态变量的上、如果执行元件的两个端点，分别与同一个状态变量的上、下端点同线，那么执行器件逻辑函数表达式由这个状态变量下端点同线，那么执行器件逻辑函数表达式由这个状态变量构成。构成。 【例例8-2-4】中中 Dl=Q1 2如果执行元件的两个端点，分别与一个状态变量

16、的上端如果执行元件的两个端点，分别与一个状态变量的上端点和另一个状态变量的下端点同线，且前者的上端点高于后点和另一个状态变量的下端点同线，且前者的上端点高于后者的上端点，那么执行元件的函数表达式为这两个状态变量者的上端点，那么执行元件的函数表达式为这两个状态变量的逻辑和的逻辑和(或式或式)。 【例例8-2-4】中中 D2=Q3+Q4 3如果执行元件的两个端点，分别与一个状态变量的上端如果执行元件的两个端点，分别与一个状态变量的上端点和另一个状态变量的下端点同线，且前者的上端点低于后点和另一个状态变量的下端点同线，且前者的上端点低于后者的上端点，那么执行元件逻辑函数的表达式为这两个状态者的上端点

17、，那么执行元件逻辑函数的表达式为这两个状态变量的逻辑积（与式）。变量的逻辑积（与式）。 【例例8-2-4】中中 D3=Q3Q439 4如果执行元件的两个端点，分别与两个状态变量如果执行元件的两个端点，分别与两个状态变量的上端点同线，那么执行元件的函数表达式由执行元的上端点同线，那么执行元件的函数表达式由执行元件上端点对应的状态变量和执行元件下端点对应的状件上端点对应的状态变量和执行元件下端点对应的状态变量的反变量的逻辑积态变量的反变量的逻辑积(与式与式)构成。构成。 5如果执行元件的两个端点，分别与两个状态变量如果执行元件的两个端点，分别与两个状态变量的下端点同线，那么执行元件的函数表达式由执

18、行元的下端点同线，那么执行元件的函数表达式由执行元件上端点对应的状态变量的反变量和执行元件下端点件上端点对应的状态变量的反变量和执行元件下端点对应的状态变量的逻辑积对应的状态变量的逻辑积(与式与式)构成。构成。 6如果执行元件在状态中不连续取如果执行元件在状态中不连续取1，则首先对各个，则首先对各个连续取连续取1段按上述规则得到相应的乘积项，再构成和段按上述规则得到相应的乘积项，再构成和项就是执行元件逻辑表达式。项就是执行元件逻辑表达式。 【例例8-2-4】中中 D4=1223Q QQ Q40 PLC顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转控制左右运动；顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转

19、控制左右运动；按急停按钮按急停按钮SB1电动机停止；过载时热继电器电动机停止；过载时热继电器FR动作电动机停止；动作电动机停止；正转接触器为正转接触器为KM1，反转接触器为，反转接触器为KM2，A、B、C处各有行程开处各有行程开关关SA、SB、SC。顺序控制要求如下：顺序控制要求如下：1.按启动按钮按启动按钮SB0，滑台由，滑台由A点开始右行到点开始右行到C点；点；2.在在C点碰行程开关点碰行程开关SC后，滑台左行到后，滑台左行到B点停留点停留30秒；秒；3.30秒到滑台右行到秒到滑台右行到C点；点；4.在在C点碰行程开关点碰行程开关SC后，滑台左行到后，滑台左行到A点；碰行程开关点；碰行程开

20、关SA后停止。后停止。根据以上要求，做：根据以上要求，做：(1)设计绘出电机控制主回路；设计绘出电机控制主回路；(2)分配分配I/O通道，设计绘出通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；输入输出接口控制接线；(3)绘制状态转换表和状态方程与输出方程。绘制状态转换表和状态方程与输出方程。(4)画出梯形图和语句程序。画出梯形图和语句程序。滑台BAC41422I/O地址分配和地址分配和PLC输入输出接口接线输入输出接口接线433.绘制状态转换表和状态方程与输出方程绘制状态转换表和状态方程与输出方程，则则状态转换表：状态转换表：执行部件执行部件KMKM1 1KMKM2 244)(31301QTQQS

21、BQ)(1212QCSQQSCQ)(2323QASQQSBQ32321QQQQKM21212QQQQKM454.画出梯形图和语句程序画出梯形图和语句程序(略略)46PLC顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转控制左右运动，正顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转控制左右运动，正转接触器为转接触器为KM1，反转接触器为，反转接触器为KM2，A、B、C处各有行程开关处各有行程开关SA、SB、SC。顺序控制要求如下滑台顺序控制要求如下滑台BAC1.按启动按钮按启动按钮SB0，滑台由，滑台由B点开始左行到点开始左行到A点；点；2.在在A点碰行程开关点碰行程开关SA后停留后停留30秒；秒；3.30秒

22、时间到，滑台右行到秒时间到，滑台右行到C点；点；4.在在C点碰行程开关点碰行程开关SC后，滑台左行到后，滑台左行到B点；碰行程开关点；碰行程开关SB后停止。后停止。根据以上要求，做：根据以上要求，做：(1)设计绘出电机控制主回路；设计绘出电机控制主回路；(2)分配分配I/O通道，设计绘出通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；输入输出接口控制接线；(3)绘制状态转换表和状态方程与输出方程。绘制状态转换表和状态方程与输出方程。(4)画出梯形图和语句程序。画出梯形图和语句程序。滑台BAC补充例题：例补充例题：例2 2状态是奇数状态是奇数 47解：解：1.电机控制主回路电机控制主回路482I/O地址分配和地址分配和PLC输入输出接口接线输入输出接口接线493.绘制状态转换表和状态方程与输出方程绘制状态转换表和状态方程与输出方程）（）（31301QCSQQSBQ）（）（1212+=QBSQQSAQ233QQTQ）（21211QQQQKM312=QQKM50 地址设置：地址设置： Q1=M001 Q2=M002 Q3=M003 辅助逻辑电路设计：辅助逻辑电路设计： 定时器定时器T：TON T000 030