电气控制与PLC技术（西门子S7-1200系列）（第2版）课件 项目二任务5 顺序控制指令的使用

任务五顺序控制指令的使用任务描述

机械手用于将工件从工作台搬送到传送带上。上电时，机械手处在初始状态(原位)，机械手的水平臂左摆在左极限位置，垂直臂缩回在上极限位置，原位指示灯HL1亮。各运动极限位置分别用磁性位置开关或接近开关来检测：下极限位置SQ1、上极限位置SQ2、右极限位置SQ3、左极限位置SQ4。

按下启动按钮SB1，机械手开始从原位按以下顺序进行动作：垂直臂下降→夹紧工件3秒→垂直臂上升→水平臂右移→垂直臂下降→松开工件2秒→垂直臂上升→水平臂左移，回到原位后，再次循环运行。按下停止按钮SB2，机械手把工件放到传送带后再返回初始位置停止。试设计PLC控制程序并调试运行。任务目标理解顺序控制设计法；掌握顺序功能图的设计方法和基本类型；了解PLC在工业生产过程中的应用，学会使用PLC系统解决生产实际问题；能根据控制要求编写PLC控制程序，正确安装接线与调试运行。一、基础知识1．顺序控制设计法与顺序功能图（1）顺序控制设计法简介

是用一种图形化的功能性语言来设计工业顺序控制程序的，即顺序功能图（SFC，SequentialFunctionChart）语言。

大部分基于IEC61131-3编程的PLC都支持SFC语言，可用SFC直接编程，非IEC61131-3的PLC产品不能用SFC直接编程，如西门子S7-200、S7-1200，它需要先根据控制要求设计出顺序功能图，然后根据功能图指令转化成梯形图。（2）顺序功能图

又称功能流程图或状态转移图，它是一种描述顺序控制系统的图形表示方法，是专用于工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言。顺序功能图主要由“步”、“动作”及“转移条件”组成。在顺序功能图中一般应由步和有向线段组成闭环。（1）步。

也称为状态，可以把一个工作循环周期划分成若干个阶段。动作是与步对应的，在每个稳定的状态下，一般会有相应的动作（也可以没有动作）。活动步：状态位置1，其余步为零。初始步：控制过程开始的活动步与系统初始状态相对应。（2）转移。从一个步转到另一个步，称为转移。转移条件是指使系统从一个步向另一个步转移的必要条件。转移必须同时满足两个条件：该转移的前一步都必须是活动步；相应的转移条件得到满足。转移实现时应完成两个操作：后续步都变为活动步；前级步都变为不活动步。（3）顺序功能图的构成规则顺序功能图的绘制必须满足以下规则：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、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向。④一个顺序功能图至少要有一个初始步。2．顺序功能图的类型及其应用

常用的顺序功能图类型：

单序列结构、选择分支结构、并行序列结构、

跳转和循环结构、混合结构。

1）单序列结构

是最简单的顺序功能图，每一步后面只有一个转移，每个转移后面只有一步。

各个工步按顺序执行，上一工步执行结束，转换条件成立，立即开通下一工步，同时关断上一工步。

例题1：十字路口交通信号灯的布置如左图所示，运行要求如右图的描述，请设计PLC控制电路、编写控制程序，并在实验装置上安装接线及调试运行。1）输入输出接口分配输入部分输出部分输入元件PLC编程元件作用输出元件PLC编程元件作用SDI0.0控制开关东西灯RQ0.0东西红灯东西灯GQ0.1东西绿灯东西灯YQ0.2东西黄灯南北灯RQ0.3南北红灯南北灯GQ0.4南北绿灯南北灯YQ0.5南北黄灯2）画出顺序功能图3）编制PLC控制程序（略）例题2：设计一台分拣大小球的机械臂设备的PLC控制装置。控制要求：当机械臂处于原始位置时，上限位开关SQ3和左限位开关SQ4均压下，抓球电磁铁处于失电状态。按下启动按钮SB1后，机械臂下行，当碰到下限位开关SQ2后停止下行，这时电磁铁得电吸球。如果吸住的是小球，则大小球检测开关SQ1为接通状态；如果吸住的是大球，则SQ1为断开状态。1秒后，机械臂上行，碰到上限位开关SQ3后右行，它会根据大小球不同，分别在SQ5（小球）和SQ6（大球）处停留，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在对应的球箱里。球放下1秒后，机械臂返回。如果不按停止按钮SB2，机械臂会一直循环工作下去；如果按下停止按钮，机械臂将把本循环的动作完成后回到初始位置。再次按下启动按钮，系统可以从头开始循环工作。（2）选择分支结构特点是有几条分支，需要进行选择，只能运行其中一条支路。1）输入输出接口的分配

2）设计顺序功能图3）编制梯形图程序

（略）

（3）并行序列结构并行序列的特点是几条支路同时执行。

例题3：编制三种液体混合装置的PLC控制程序。1）输入输出接口的分配2）画出顺序功能图3）编制梯形图程序

（略）（4）跳转和循环结构（5）混合结构混合结构就是不是单一的选择、并列、跳转等结构，一个混合结构的功能的流程图可能既有选择结构又有并列或者跳转、循环结构。二、任务实施1．器材准备可编程控制器实训装置1台装有编程软件的计算机1台PC/PPI通讯电缆线1根导线若干2．实训内容根据本任务描述所涉及的内容，设计PLC控制程序并调试运行。

（1）列出I/O分配表（2）绘制PLC外部硬件接线图（3）设计顺序功能图（4）编制PLC梯形图程序略。（5）调试运行程序①按任务要求组装机械手。②连接气压传动回路，并手动操作检查气路。③按照输入/输出分配表与PLC外部接线图，进行PLC主机单元与实训单元之间的接线。④连接计算机与PLC主机单元之间的通信电缆。⑤PLC接通电源。⑥打开PLC的电源开关，PLC置于STOP状态。⑦使用TIA博途软件编程。⑧下载程序至PLC。⑨PLC置于RUN状态，开始运行程序。⑩按照控制要求操作实训台上的开关，观察实验现象，判断是否实现程序功能。若不能实现，则通过“程序状态监控”找出错误并修改，重新调试，直至正确为止。3．实训记录（1）描述实验现象和工作原理。

（2）记录实验过程中出现的程序问题、接线问题及其处理方法。三、知识拓展---使用“启保停”电路模式把顺序功能图转化成梯形图的编程方法

基本思路：

在梯形图程序中，只有前一步为活动步且转移条件成立时，才能进行步转移，且总是将代表前一步的位存储器的常开触点与转换条件对应的触点串联，作为后续步中间继电器得电的条件。当后续步被激活时，应将前一步关断，所以将代表后续步的中间继电器的常闭触点串联在前一步的电路中。例题5：如图所示为某组合机床的工作台动作示意图，初始状态时停在左极限位置，限位开关SQ3被压下。按下启动按钮SB，工作台的运动按照“快进－工进－快退－原位停止”的顺序工作。快进时电磁阀YV1和YV2同时通电，工进时YV2单独通电，快退时YV3通电。试用“启保停”电路模式编写流程图和PLC程序。（1