控制系统设计

1、Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 1CH8控制系统设计第八章控制系统设计实例实例1 经验设计法举例经验设计法举例-星星-三角启动控制三角启动控制、液体混合液体混合实例实例2 时序图设计法举例时序图设计法举例-交通灯控制交通灯控制实例实例3 顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例-交通灯顺序指令控制交通灯顺序指令控制实例实例4 顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例-组合机床经验控制组合机床经验控制实例实例5 顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例-四台电机顺序启停四台电机顺序启停RS实例实例6 顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例-液体混合、液体混合、M继电器控制继电器控制与

2、与移位寄存器控制移位寄存器控制实例实例7 机械臂控制举例机械臂控制举例-简单控制简单控制与与复杂控制复杂控制Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 2CH8控制系统设计设计原则：1.最大限度地满足被控对象的控制要求，包括功能要求、性能要求 ，PLC的选择应满足技术指标的要求，尽量选择主流产品；2.考虑实用性、经济性、可维护性；3.确保控制设备性能的稳定性及工作的安全性和可靠性 ；4.控制系统应具有可扩展性，能满足生产设备的改良和系统的升级，在选择PLC容量时，应适当留有余量；5.控制系统输入/输出设备的标准化原则和多供应商原则，易于采购和替换；6.易于操作，符合人机工程学的要

3、求和用户的操作习惯 。第一节第一节 PLC控制系统设计内容和步骤控制系统设计内容和步骤Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 3CH8控制系统设计一、设计的主要内容：1.拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据； 2.选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构； 3.选定 PLC 的型号； 4.编制 PLC 的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图； 5.根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计； 6.了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

4、 7.设计操作台、电气柜及非标准电器元部件； 8.编写设计说明书和使用说明书； 第一节第一节 PLC控制系统设计控制系统设计内容内容和步骤和步骤Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 4CH8控制系统设计二、设计的一般步骤：1. 分析控制对象，对控制任务作深入的调查研究-文档说明；2. 确定系统总体设计方案；3. 确定系统的硬件构成与配置-VISIO/PROTEL/ACAD；4. 确定PLC的输入/输出点分配（I/O分配）-文档说明；5. 设计应用程序-STEP7 MicroWIN32、文档说明；6. 应用程序的模拟调试；7. 制作电气控制柜和控制盘；8. 连机调试程序；9.

5、 固化程序，编写技术文件。第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤操作人机界面设计：控制盘、HMI触摸屏、文本显示器等。计算机组态、触摸屏组态软件：WINCC、WEINVIEW控制系统一般设计步骤控制系统一般设计步骤 Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 6CH8控制系统设计第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤 1. 对控制任务作深入的调查研究对控制任务作深入的调查研究 弄清哪些是弄清哪些是PLC的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式的输入信号，是模拟量还是开关量信号，用什么方式来获取信号；来获取信号； 哪些是哪些

6、是PLC的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载；的输出信号，通过什么执行元件去驱动负载； 弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容；弄清整个工艺过程和欲完成的控制内容；了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；了解运动部件的驱动方式，是液压、气动还是电动；了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；了解系统是否有周期运行、单周期运行、手动调整等控制要求等；了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保了解哪些量需要监控、报警、显示，是否需要故障诊断，需要哪些保护措施等；护措施等；了解是否有通信连网要求等。了解是否有通信连网要求等。2. 确定系统总体设计方案确定系统总体

7、设计方案在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。在深入了解控制要求的基础上，确定电气控制总体方案。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 7CH8控制系统设计第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤 确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量；确定主回路所需的各电器，确定输入、输出元件的种类和数量； 确定保护、报警、显示元件的种类和数量；确定保护、报警、显示元件的种类和数量； 统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，类型，包括机型的选择、容量的选择、包括机型的选择

8、、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等；模块的选择、电源模块的选择等；I/O类型主要有：数字量模拟量、电流容量、电压等级、工作速度类型主要有：数字量模拟量、电流容量、电压等级、工作速度等等 ； 常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。 3. 确定系统的确定系统的硬件构成硬件构成 4确定确定PLC的输入的输入/ /输出点分配输出点分配确定各输入确定各输入/输出元件类型与数量，作出输出元件类型与数量，作出PLC的的IO分配

9、表（按实际分配表（按实际I/O点数附加点数附加1530的备用量），画出输入的备用量），画出输入/输出端子的接线图。输出端子的接线图。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 8CH8控制系统设计第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤 绘制时序图，标准化被控对象工作过程；绘制时序图，标准化被控对象工作过程； 根据控制要求，拟订几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案；根据控制要求，拟订几个设计方案，经比较后选择出最佳编程方案； 当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任当控制系统较复杂时，可分成多个相对独立的子任务，分别对各子任务进行编

10、程，最后将各子任务的程序合理地连接起来；务进行编程，最后将各子任务的程序合理地连接起来； 各段程序设计时，先设计好控制流程图。各段程序设计时，先设计好控制流程图。5设计应用程序设计应用程序6应用程序的模拟调试应用程序的模拟调试程序输入程序输入 PLC 后，应先进行测试工作，经过反复调试和修改，使程后，应先进行测试工作，经过反复调试和修改，使程序满足控制要求；序满足控制要求；Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 9CH8控制系统设计第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤在开始制作控制柜及控制盘之前，要画出电气控制主回路电路图。在开始制作控制柜及控制盘

11、之前，要画出电气控制主回路电路图。要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。要全面地考虑各种保护、连锁措施等问题。在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。在控制柜布置和敷线时，要采取有效的措施抑制各种干扰信号。 要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。要注意解决防尘、防静电、防雷电等问题。 7制做电气控制柜和控制盘制做电气控制柜和控制盘 8连机调试程序连机调试程序 调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故调试前要制定周密的调试计划，以免由于工作的盲目性而隐藏了故障隐患。障隐患。 在在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系软硬件设计和控制柜及现

12、场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。统的联机调试。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。 程序调试完毕，必须运行实际一段时间，以确认程序是否真正达到程序调试完毕，必须运行实际一段时间，以确认程序是否真正达到控制要求。控制要求。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 10CH8控制系统设计第一节第一节 PLC控制系统设计内容和控制系统设计内容和步骤步骤 9固化程序，编写技术文件固化程序，编写技术文件 程序存储至程序存储至EEPROM； 整理程序清单并保存程序，编写元件明细表，整理电气原理图及主整理程序清单并保存程序，编写

13、元件明细表，整理电气原理图及主回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制系统说明书等。回路电路图，整理相关的技术参数，编写控制系统说明书等。 系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、细表、 PLC 梯形图。梯形图。返回首页Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 11CH8控制系统设计一、选择PLC机型第二节第二节 PLC系统硬件设计系统硬件设计1. 输入 / 输出点的估算：统计控制系统的 I/O 总点数，预留 15 30 后确定所需 PLC 的点数； 2. 存储容量的估算：输入总点数乘 10 字/

14、点输出总点数乘 5 字/点来估算；计数器/定时器按（ 3 5 ）字/个估算；模拟量I/O总点数乘100字/点，按估算容量的 50 100 留有裕量；3. 根据输出负载的特点选型：频繁通断的感性负载，应选择晶体管或晶闸管输出型的；动作不频繁的交、直流负载可以选择继电器输出型的 PLC；模拟量情况；4. CPU功能选型：功能与任务匹配，速度满足实时控制；5. 根据网络通信要求选型：考虑编程、与上位机、HMI、智能外设等的通信要求；6. 对 PLC 结构形式的选择：在相同功能和相同 I/O 点数据的情况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展灵活，维修方便（换模块），容易判断故障等优点，要按实

15、际需要选择 PLC 的结构形式。 Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 12CH8控制系统设计二、开关量模块选择第二节第二节 PLC系统硬件设计系统硬件设计1. 工作电压等级； 2. 模块密度：集中的I/O则集中配置同一模块，同时接通点数60%；3. 输入端漏电流的控制：并接电阻或电容，降低输入阻抗；4. 本机24v电源容量问题:该电源作为集电极开路传感器电源，容量有限；5. 输出方式、输出电流的选择。三、模拟量模块选择考虑模拟量信号类型、分辨率、精度、转换时间、信号干扰等方面。四、智能模块选择根据功能选择。返回首页Date: 2022年5月27日18时43分 Page:

16、13CH8控制系统设计第三节第三节 应用程序设计应用程序设计PLC程序设计的基本内容一般包括参数表的定义及地址分配、程序流程框图绘制、程序编制、程序调试和程序使用说明书等五项内容。一、应用程序的内容（1）初始化程序。初始化程序可以为系统启动作好必要的准备，如：将某些数据区清零；使某些数据区恢复所需数据；对某些输出位置位/复位；显示某些初始状态等。（2）检测、故障诊断、显示程序。这些内容可以在程序设计基本完成时再进行添加。有时，它们也是相对独立的程序段。（3）保护、连锁程序。其作用为：杜绝逻辑混乱，保证系统安全、可靠地运行。通常在PLC外部也要设置连锁和保护措施。Date: 2022年5月27日

17、18时43分 Page: 14CH8控制系统设计第三节第三节 应用程序设计应用程序设计二、梯形图设计规则（1）触点应画在水平线上，并且根据自左至右、自上而下的原则和对输出线圈的控制路径来画。（2）不包含触点的分支应放在垂直方向，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。（3）在有几个串联回路相并联时，应将触头多的那个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这种安排，所编制的程序简洁明了，语句较少。（4）不能将触点画在线圈的右边。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 15CH8控制系统设计第三节第三节 应用程序设计应用

18、程序设计三、应用程序的质量（1）程序的正确性。（2）程序的可靠性。 （3）参数的易调整性好。经常修改的参数，在程序设计时必须考虑怎样编写才能易于修改。（4）程序结构简练。（5）程序的可读性好。四、PLC 软件系统设计的方法 1.经验设计法：利用经验，设计不规范、随意性大；2.逻辑设计法：其他设计法的补充，有利于简化复杂逻辑的电路；3.顺序功能图法：顺序系统的主要编程方法；4.时序图设计法：一般控制的有效方法；5.继电器控制电路转换设计法：传统设计的替代。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 16CH8控制系统设计第三节第三节 应用程序设计应用程序设计IEC61131-3说明

19、的五种PLC编程语言：TO 顺序控制指令 顺序功能图（简称SFC）是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序单元。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，描述系统的控制功能、过程和特性，而不涉及具体技术。具体指令，是用LD、FBD、IL、TX等语言编写的。返回首页Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 17CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例经验设计法的基础是：具有继电器控制的设计经验，熟练掌握PLC指令的功能。所谓设计经验，是指能熟练掌握典型继电器控制电路的设计思路，并能将这种设计思路移植到PLC程序设计中。典型控

20、制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、 Y-Y-启动控制启动控制、几台电动机的连锁控制、异地控制、掉电保持等等。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 18CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例经验设计法:在典型电路的基础上，根据对控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，它可以用于较简单的梯形图(如手动程序)的设计。典型控制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、 Y-Y-启动控制启动控制、几台电动机的连锁控制、延时控制、闪烁控制等等。1、启保停控制

21、实例7Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 19CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例典型控制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、 Y-Y-启动控制启动控制、几台电动机的连锁控制、延时控制、闪烁控制等等。2、延时接通/短开电路P35 实例12Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 20CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例典型控制电路包括：电动机的启保停控制、正/反转控制、点动控制、 Y-Y-启动控制启动控制、几台电动机的连锁控制、延时控制、闪烁控制等等。

22、3、闪烁电路P36 实例13Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 21CH8控制系统设计鼠笼式异电动机的降压起动控制线路鼠笼式异电动机的降压起动控制线路-Y-Y-第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例要求：1.启动延时2.星型启动延时运行3.延时间隔4.三角形正常运行Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 22CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例运行运行Y启动时间启动时间Y型时间型时间过渡时间过渡时间Q0.0Q0.2Q0.2Q0.1Q0.1例例 1 1实验 教材P219Date: 2022

23、年5月27日18时43分 Page: 23CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例例例 2 2P106 实例34Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 24CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例例例 2 2Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 25CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例控制要求初始状态 此时各阀门关闭，容器是空的。YV1=YV2=YV3=OFF SL1=SL2=SL3=OFF M=OFF起动操作 按下起动按钮，开始下列

24、操作： 1)YV1=ON，液体A流入容器；当液面到达SL3时YV1=OFF，YV2=ON； 2)液体B流入，液面达到SL1时，YV2=OFF，M=ON，开 始搅拌； 3)混合液体搅拌均匀后(设时间为10s)M=OFF，YV3=ON，放出混合液体； 4)当液体下降到SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20s后容器放空，关闭 YV3，YV3=OFF，完成一个操作周期； 5)只要没按停止按钮，则自动进入下一操作周期。停止操作按一下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，才停止操作，使系统停止于初始状态Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 26CH8控制系统设计第四节第四节 应用举

25、例应用举例 1经验设计法举例经验设计法举例输入输入启动I0.0停止I0.1液面HI0.2液面II0.3液面LI0.4输出输出A电磁阀YV1Q0.0B电磁阀YV2Q0.1排电磁阀YV3Q0.2电机YKMQ0.3M11.0思考：停止信号后，如何保证完成本周期工作？S例例 2 2 程序程序1 1缺陷：工作中突然停止，再恢复时有问题。改为停止后，自动完成本循环。mix原PPT.mwpDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 27CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例十字路口交通灯PLC控制系统 1. 控制任务分析: 南北和东西不能同时为绿

26、灯或同时为红灯。 放行时间：先南北方向为20秒，后东西方向为20秒； 禁行预告：欲禁行方向的绿灯以1Hz的频率闪烁3秒，随后该方向黄灯亮2秒，然后另一个方向放行； 只用一个控制开关对系统进行运行控制，周而复始。2. 分析控制要求，确定输入和输出信号。原则：在满足控制要求的前提下，应尽量少占用PLC的I/O点数。对本例，由控制开关输入的信号是输入信号；指示灯的亮、灭由PLC的输出信号控制。由于同方向的同色灯在同一时间亮、灭，可将同色灯并联，用一个输出信号控制。这样只占6个输出点。南南北北西西东东例例 3 3P101 实例33Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 28CH8控制

27、系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例教材例题PLC的电路图。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 29CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例3. 画出各方向三色灯的工作时序图。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 30CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例教材例题PLC的I/O分配表。交通灯资源分配交通灯资源分配工作工作开关：开关：I0I0.0.0南北红灯：南北红灯：Q0.1Q0.1东西绿灯：东西绿灯：Q0.2Q0.2东

28、西黄灯：东西黄灯：Q0.3Q0.3东西红灯：东西红灯：Q0.4Q0.4南北绿灯：南北绿灯：Q0.5Q0.5南北黄灯：南北黄灯：Q0.6Q0.6T3T37 7：交通灯工作周交通灯工作周期期利用比较指令，用一个定时器，程序短小，逻辑清晰严密，利用比较指令，用一个定时器，程序短小，逻辑清晰严密，编程简单灵活。编程简单灵活。P42 实例15； P133 实例44P101 实例33Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 31CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例教材例题PLC的另一种程序。 分析：启动开关分析：启动开关I0.0I0.0合上

29、，合上，T37T37开始计时，因开始计时，因为不需要为不需要T37T37的状态位，其预置值任意。在的状态位，其预置值任意。在T37T37计数期间，利用比较指令确定各灯亮的条件。计数期间，利用比较指令确定各灯亮的条件。例东西绿灯持续亮的条件时例东西绿灯持续亮的条件时T37T37的当前值小于的当前值小于200200，而闪亮的条件时，而闪亮的条件时T37T37的当前值大于的当前值大于200200小小于于230230同时调用同时调用SM0.5SM0.5。当一个循环结束，。当一个循环结束，T37T37的当前值等于的当前值等于550550，此时接通辅助继电器，此时接通辅助继电器M10.1M10.1，其常闭

30、触点断开，致使其常闭触点断开，致使T37T37工作条件失去，被工作条件失去，被复位，复位，T37T37的当前值为的当前值为0 0，M10.1M10.1为为0 0，其常闭触，其常闭触点动作，进入下一个循环。点动作，进入下一个循环。 南北红灯：南北红灯：Q0.1东西绿灯：东西绿灯：Q0.2东西黄灯：东西黄灯：Q0.3东西红灯：东西红灯：Q0.4南北绿灯：南北绿灯：Q0.5南北黄灯：南北黄灯：Q0.6例例 3 3 程序程序1 1Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 32CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 2-时序图设计法举例时序图设计法举例实验中交通灯例题程序例例

31、3 3 程序程序2 2Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 33CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例 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，没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困难.而顺序控制设计法可以很好的解决以上问题启保停启动脉冲产生计数脉冲例例 4 4顺序控制设计控制输出脉宽Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 34CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计

32、法举例 本节介绍顺序控制的概念、顺控系统的结构及顺序功能图的分类，结合具体实例详细分析顺序功能图的设计方法和设计步骤。 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地、有秩序地按照生产工艺的预先要求顺序进行操作。 顺序功能图（简称SFC）是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序单元。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，描述系统的控制功能、过程和特性，而不涉及具体技术。1.定义2.顺序控制设计法的基本思想 将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(step)，并用编程元件(

33、M和S)来代表各步。a.步的划分:根据输出量的状态,在任何一步之内，各输出量的ONOFF 状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。b.转换条件:使系统由当前步进入下一步的信号。3.顺序功能图（Sequence Function Chart）Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 35CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例 顺序功能图（简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，很容易被初学者接受，对于有经验的电气程师，也会大大提高工作效率。 教材P123&2234.顺序功能图的组成： 步步、动作、有向连线、转

34、换/转换条件1）步（步（StepStep）：控制系统工作循环过程的每一个阶段称为“步”。步是控制系统中一个相对不变的性质，对应于一个稳定状态。“步”是根据输出量状态来划分的：步内状态相同、相邻步状态不同。n初始步初始步和步 初始步：操作的开始，表达初始状态。 活动步：active，输出有效。非活动步：inactive，输出无效。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 36CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例4.顺序功能图的组成： 步、动作动作、有向连线、转换/转换条件2）与步对应的动作动作：一个步表示控制过程中的稳定状态，它

35、可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作。（a）表示一个步对应一个动作；（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 37CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例4.顺序功能图的组成： 步、动作、有向连线有向连线、转换转换/ /转换条件转换条件3）有向连线连线：表达步之间的进展，从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。转换：用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开转换条件： 转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用

36、文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。abcDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 38CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例1. 转换实现的条件 该转换所有的前级步都是活动步 相应的转换条件得到满足。2. 转换实现应完成的操作 使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。 使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。3. 转移规则： 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。 初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，始步是

37、必不可少。 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态(单周期)，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步 只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步5.转换实现的基本规则Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 39CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例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1）顺序结构2）分支结构 3）循环结构（1）选择性分

38、支4)复合结构（2）并发性分支3 3 73 3 63333323333543 3 83 3 1AFCJHEBIGD3 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Q1.0I0.5I1.1I1.26.结构形式5)合并：选择分支、并发分支的结束Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 40CH8控制

39、系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例（1） （2） （3） 单流程设计单流程设计 选择性分支流程设计选择性分支流程设计 并进分支流程设计并进分支流程设计Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 41CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例7.顺序控制设计实现方法 顺序控制指令 经验设计 经验设计 M继电器 R-S继电器指令 移位寄存器指令 时序图设计。返回首页Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 42CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例

40、顺序控制设计法举例7.顺序控制指令 S7-200系列PLC的编程软件有三条顺序控制继电器指令，结合顺序控制继电器S（称状态元件），即可用功能图的方法进行编程。其应用可以是对单支流程、分支流程和选择性分支流程的控制，用顺控指令编程允许线圈的多重输出。I.SIMATIC 顺序控制指令及其功能梯形图（LAD）语句表（STL）说 明数据类型及操作数开始 LSCR S bit LSCR指令标记一个顺序控制继电器（SCR）段开始。当输入为“1”时，允许该SCR段工作 SCR段必须用段必须用SCRE指令结束指令结束BOOL： S转移 SCRT S bitSCRT指令执行SCR段的转移。当输入为“1”时，对下

41、一个SCR使能位（S位）置位，同时对本SCR使能位（S位）复位，使本SCR段停止工作结束 SCRE SCRE指令标示一个SCR段结束顺序控制设计实现方法： 经验设计 R-S继电器指令 移位寄存器指令 顺序控制指令 时序图设计Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 43CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例7.顺序控制指令II.单流程的控制a.驱动输出b.转移条件c.转移目标即这一步要做什么？即满足该条件时退出这一步即下一步状态是什么顺序控制继电器指令（SCR）在应用中，每一个状态（即每一顺序步）由三个要素组成：Date: 20

42、22年5月27日18时43分 Page: 44CH8控制系统设计例：顺序控制继电器指令（SCR）的单支流程控制的应用梯形图及语句表程序如图所示： SM0.0和SM0.1是特殊存储器位，SM0.0始终为1”，SM0.1在程序的首次扫描时为1，即初始脉冲SM0.1在开机后的首次扫描周期将顺序控制继电器（状态）S0.1置位（激活），这就是第一步在第一步中，要求驱动输出：置位Q0.4、复位Q0.5和Q0.6；工作时间为2s，由定时器T37计时。当2s时间到，即转移条件满足，将顺序控制继电器（状态）S0.2置位，同时将原状态S0.1复位，从而转移到第二步。Date: 2022年5月27日18时43分 P

43、age: 45CH8控制系统设计图4-46 梯形图及语句表 在第二步中，要求驱动输出：置位Q0.2；工作时间25s，由定时器T38计时。当25s时间到，转移到第三步：置位顺序控制继电器（状态）S0.3，将原状态S0.2清零。以下情况类推Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 46CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例7.顺序控制指令III. 分支流程的控制）控制流的分支(并行) 在许多实例中，常有将一个顺序控制状态流分成2个或多个不同的分支控制状态流。当一个控制状态流分离成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时被激活。在同一

44、个转移条件允许下，使用多条SCRT（状态转移）指令，可以在一段SCR程序中实现控制流的分支，如图所示。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 47CH8控制系统设计示例：图中，当M2.3和I2.1均为“1”，则原状态S3.4被分离成状态S3.5和S6.5，即状态M和N同时被激活，同时停止原状态L的工作。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 48CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制设计法举例顺序控制设计法举例7.顺序控制指令III. 分支流程的控制2）控制流的合并(并行) 当多个（并行）控制流产生类似结果时，应重新汇合，称之为控制状态

45、流的合并。在合并控制流时，所有的控制流必须都是完成了的，此时，当转移条件满足，才能转去执行下一个状态，如图所示。Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 49CH8控制系统设计示例在此示例中，通过从状态L转移到状态L；从状态M转移到状态M的方法实现状态流的合并。当状态L和M的SCR使能位为“1”时，即可激活状态N。LMNLMNDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 50CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制顺序控制交通信号灯控制系统设计-顺序控制指令实现 北向 南向 东向 西向 红 红 红 红 黄 黄 黄 黄 绿 绿 绿 绿 启动 停止

46、东西向 南北向 黄黄 红红 绿绿 Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 交通信号灯控制盘 I0.0 I0.1 Q0.1Q0.4南北红灯：南北红灯：Q0.1东西绿灯：东西绿灯：Q0.2东西黄灯：东西黄灯：Q0.3东西红灯：东西红灯：Q0.4南北绿灯：南北绿灯：Q0.5南北黄灯：南北黄灯：Q0.6Q0.3Q0.2Q0.5Q0.6例例 3 3P101 实例33Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 51CH8控制系统设计 上图所示为双干道交通信号灯设置示意图，元件分配表上图所示为双干道交通信号灯设置示意图，元件分配表如下。如下。 返回上级返回上级Q0.4Q0.

47、3Q0.2Q0.1Q0.5Q0.6Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 52CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 3顺序控制顺序控制-单流程设计单流程设计Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 53CH8控制系统设计1. 1. 单流程设计单流程设计 主工作顺序循环共主工作顺序循环共6 6个状态：个状态： 闪烁电路例例 3 3 程序程序3 3Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 54CH8控制系统设计1. 1. 单流程设计单流程设计 程序程序.注意：在注意：在SCR程程序段中，不可重序段中，不可重复定义线圈！复定义线圈！M0.

48、2M0.1M0.3 Q0.1 南北红S0.2S0.3S0.4S0.5Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 55CH8控制系统设计2. 2. 并行流程设计并行流程设计例例 3 3 程序程序4 4Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 56CH8控制系统设计2. 2. 并行流程设计并行流程设计 程序程序S0.2S0.3S0.4S0.5顺序控制设计Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 57CH8控制系统设计停留工进SQ3快退快进SQ2KTSB2SQ1第四节第四节 应用举例应用举例 4 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计组合机床的PLC控制系统

49、 1. 控制任务分析: 液压动力滑台采用电磁换向阀来实现动力头的快进、工进和快退。其一个工作循环的工步图如图所示。换向阀电磁铁通断电及动力头工作状态如下：快进：YV1-1， YV2工进：YV1-1快退：YV1-22. PLC外部输入输出设备和机型选择 SB2、SB1用作起、停控制开关信号，SQ1，SQ2，SQ3作为位置检测开关信号，接至 PLC输入端，需占用五个输入端，电磁铁YV1-1，YV1-2，YV2需占用三个输出端点，液压泵电机采用开关直接控制起停，主轴电机采用继电接触器构成起停控制，而不需要用PLC 控制，选用10点（6入，4出）以上的PLC，即可满足本系统的简单控制要求。例例 4 4

50、Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 58CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例4 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计组合机床的PLC控制系统 3. I/O分配：PLC外部接线图，输入输出设备、负载电源类型等设计应结合系统的控制要求来设定。液压动力滑台PLC外部接线图如下所示。 +24V1MI0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.0KMSQ3SQ1SQ2SB2SB1L1GNDN1L220VAC+24VQ0.0Q0.1Q0.2PLCYV2YV1-2YV1-1停留工进SQ3快退快进SQ2KTSB2SQ1快进：YV1-1， YV2工进：YV1-1快退：YV1-2S

51、B1 停SB2 起S1S2S3S4以转换为中心的顺序控制梯形图设计以转换为中心的顺序控制梯形图设计Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 59CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例4 顺序控制顺序控制Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 60CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例4 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计组合机床的PLC控制系统 4. 依照流程图的设计思想，用传统的顺序控制的程序结构，画出满足控制要求的梯形图 。 原 位延时2秒周期结束SQ1=1KT=1快退停留SQ3=1SQ2=1工进快进SB2=1YV1-1=1 YV2=1

52、YV1-1=1 YV2=0YV1-1=0 YV2=0 YV1-2=1原位：SQ1=1 SQ2=0 SQ3=0SB2 起SB1 停S1S2S3S4停留工进SQ3快退快进SQ2KTSB2SQ1S1S2S3S4Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 61CH8控制系统设计停留工进SQ3快退快进SQ2KTSB2SQ1快进：YV1-1， YV2 Q0.0 Q0.2工进：YV1-1快退：YV1-2 Q0.1I/O分配表及工作状态：I0.1 I0.3 I0.4I0.2SB1:I0.0KM:I0.5起停S1与S2自动切换S1S2S3S4S3与S4定时切换顺序控制设计Date: 2022年5月

53、27日18时43分 Page: 62CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 5 顺序控制顺序控制-R-S继电器继电器四台电动机顺序控制 1. 控制任务分析:控制四台电动机M1、M2、M3、M4顺序启动和停止。要求：1、起动控制，先起动M1，依顺序间隔20秒后起动下一台电动机； 2、停车控制，先停M4，依顺序间隔10秒下一台电动机。四台电动机使用的接触器分别KM1，KM2，KM3，KM4。2. 设计方法： 经验设计法时序图设计法 顺序控制指令设计R-S继电器设计例例 5 5教材P221P42 实例15P91 实例31P173 实例44Date: 2022年5月27日18时43分 Pag

54、e: 63CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 5四台电动机顺序控制-A顺序启动，同时停止！顺序启动，同时停止！例例 5 5 程序程序1 1four motors.awlfour motors.awlDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 64CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 5四台电动机顺序控制-B跳转语句跳转语句JMPJMP及标号的应用及标号的应用顺序启动，顺序停止！顺序启动，顺序停止！例例 5 5 程序程序2 2启动启动停止停止启动启动停止停止顺序控制设计four motors st.awlfour motors st.awlDate: 20

55、22年5月27日18时43分 Page: 65CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计-M继电器实现 例例使用起保停电路设计顺序控制梯形图使用起保停电路设计顺序控制梯形图Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 66CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计-M继电器实现 例例输出电路的设计方法：输出电路的设计方法：1）某一输出量仅在某一步中为）某一输出量仅在某一步中为ON，将它的线圈与对应步，将它的线圈与对应步的存储器位（的

56、存储器位（M0.2）的线圈并联。）的线圈并联。 2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代表各有关步的存储器，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（M0.1M0.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.0的线圈）的线圈） Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 67CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计两种液体混合装置控制-M继电器实现 输入输入启动I0.0停止I0.1液面HI0.2液面II0.3液面LI0.4输出输出A电磁阀YV1Q0.0B电磁

57、阀YV2Q0.1排电磁阀YV3Q0.2电机YKMQ0.3例例 2 2Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 68CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计两种液体混合装置控制 例例 2 2 程序程序2 2Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 69CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-经验设计经验设计两种液体混合装置控制 S1S2S3S4S5例例 2 2 程序程序2 2顺序控制设计Mymix.awlMymix.awlDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 70C

58、H8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 7 顺序控制顺序控制-移位寄存器设计移位寄存器设计移位寄存器指令：SHRB将一个数值移入移位寄存器中。移位寄存器指令提供了一种排列和控制产品流或者数据的简单方法。 EN：移位脉冲输入DATA：移入位状态 S_BIT：起始位 N：移位寄存器的长度和移位方向Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 71CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 7 顺序控制顺序控制-移位寄存器设计移位寄存器设计移位寄存器指令：SHRB参考教材P222Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 72CH8控制系统设计第四节第四节 应

59、用举例应用举例 6 顺序控制顺序控制-移位寄存器设计移位寄存器设计两种液体混合装置控制 例例 2 2 程序程序3 3顺序控制设计MIXshift.awl.awlDate: 2022年5月27日18时43分 Page: 73CH8控制系统设计第四节第四节 应用举例应用举例 8顺序控制顺序控制-选择分支流程选择分支流程洗车控制系统设计 风风干干 Q4.3 泡泡沫沫清清洗洗 Q4.1 清清水水冲冲洗洗 Q4.2 自自动动 手手动动 起起动动 停停止止 冲冲洗洗 风风干干 结结束束 洗洗车车控控制制面面板板 Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 74CH8控制系统设计6.2.2 6

60、.2.2 选择性分支流程设计选择性分支流程设计【例【例6-2-26-2-2】 洗车控制系统设计。洗车控制系统设计。 风干风干 Q4.3 泡沫清洗泡沫清洗 Q4.1 清水冲洗清水冲洗 Q4.2 自动自动 手动手动 起动起动 停止停止 冲洗冲洗 风干风干 结束结束 洗车控制面板洗车控制面板 返回本节返回本节Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 75CH8控制系统设计 上图所示为上图所示为洗车控制系统布置图洗车控制系统布置图，元件分配表如下。，元件分配表如下。 返回上级返回上级Date: 2022年5月27日18时43分 Page: 76CH8控制系统设计1.1.控制说明控制说明