可编程逻辑控制器（基于S7-200系列）课件 第4章PLC开关量及顺序控制梯形图程序设计方法

第4章PLC开关量及顺序控制梯形图程序设计方法

前面所介绍的S7-200基本指令，可以设计一般的顺序、选择和循环程序，其设计方法具有很大的随机性。

对于一些较复杂的程序结构，为了便于编程，可以使用顺序控制的编程方法，S7-200PLC还提供了专用的顺序类型控制指令。4.1PLC逻辑量程序设计方法

PLC程序设计方法有继电器电路结构转换法、经验设计法、逻辑设计法和顺序控制设计。

4.1.1基于继电器电路结构的梯形图程序设计方法

根据继电器电路来设计PLC梯形图，是设计PLC梯形图的简捷、直观有效的方法。图4-1是继电器自锁电路转换为PLC控制电路及梯形图程序。图a)为继电器电路；图c)为转换后的PLC端口接线，SB1、SB2控制功能和继电器电路完全一样；图b)为转换后的PLC梯形图程序。可以看出，梯形图程序和继电器电路结构基本相同，只不过继电器电路中的停止（常闭）按钮，在梯形图中必须对应为常开触点，否则电路不能正常工作。4.1.2梯形图经验设计方法

所谓的经验设计法是指利用已有的设计经验（一些典型的控制程序、控制方法等），对其进行重新组合或改造，再经过多次反复修改，最终得出符合要求的控制程序。4.1.3梯形图逻辑设计法

由于电气控制线路与逻辑代数有一一对应的关系，因此对开关量的控制过程可用逻辑代数式表示、分析和设计，逻辑代数设计法基本步骤如下。

1）根据控制要求列出逻辑代数表达式。

2）对逻辑代数式进行化简。

3）根据化简后的逻辑代数表达式设计梯形图。下图为由功能图转换为逻辑代数表达式，由梯形图程序描述逻辑代数。4.2PLC功能图概述4.2.1功能图基本概念

功能图也称功能流程图，它是专用于工业顺序控制程序设计的一种方法，是一种功能描述语言。利用功能图可以向设计者提供控制问题描述方法的规律，能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性。

功能图结构包括：顺序结构选择性分支结构并发性分支结构循环结构复合结构4.2.2功能图结构1.顺序结构顺序结构也称为单流程。

0、1、2为状态又称流程步或工作步。表示控制系统中的一个稳定状态。状态左（右）侧为动作，表示状态需要执行的功能操作。3）两个状态之间用一个有向线段表示转移（从一个状态变化为另一个状态的切换条件）。

2.选择性分支结构选择性分支结构是指下一个状态是多分支状态，但只能转入其中的某一个控制流状态。具体进入哪个状态，取决于控制流前面转移条件（A、C、F）为真的分支。

3.并发性分支结构如果某一个状态的下面需要同时启动若干个状态流，这种结构称为并发性分支结构。4循环结构循环结构用于一个顺序过程的多次重复执行。4.3顺序控制梯形图设计方法

所谓顺序控制，也就是按照生产过程规定的操作顺序，把生产过程分成各个操作段，在输入信号的控制下，根据过程内部运行的规律、要求和输出对设备的控制，按顺序一步一步地进行操作。顺序控制的设计步骤如下。

1）首先将被控制对象的工作过程按输出状态的变化分为若干步，并指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象，以此确定PLC输入输出端口分配。

2）以步为核心，画出顺序功能图。

3）选择适应的顺序控制设计方法，将功能图转换为梯形图程序。顺序控制设计（功能图转换为梯形图）方法包括起保停电路、置位复位指令、移位寄存器指令及专用PLC顺序控制指令设计方法4.4顺序控制指令及应用4.4.1.顺序控制指令

S7-200PLC编程环境提供了三条顺序控制指令，其指令的格式、功能及操作数形式为：

LSCR指令（在前）：为功能图中一个状态的开始。

SCRE指令（在后）：为这个状态的结束。

LSCR指令操作对象bit为顺序控制继电器S中的某个位（范围为S0.0~S31.7），当某个位有效时，激活所在的SCR段。S中各位的状态用来表示功能图中的一种状态。顺序状态转移指令SCRT：该指令操作数bit置位激活下一个SCR段的状态，使下一个SCR段开始工作，同时使该指令所在段停止工作，状态器复位。2.示例使用顺序控制指令将功能图转换为梯形图示例：3.顺序指令使用说明

顺序控制指令由于自身的特殊性及其操作数据的有限范围，在使用时应注意以下几个方面顺

1）顺序控制控指令仅对顺序控制继电器元件S的位有效。由于S具有一般继电器的功能，所以，也可以使用其它逻辑指令对S进行操作；

2）SCR段程序能否执行取决于该状态器（S位）是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间可以安排其它指令，但它们不影响下一个SCR段程序的执行；

3）同一个S位不能用于不同程序中。

4）不允许跳入或跳出SCR段，在SCR段也不能使用JMP和LBL指令（不允许内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令；

5）在SCR段中不允许使用FOR、NEXT和END指令；

6）在状态发生转移后，所有的SCR段的元器件一般也要复位，如果希望继续输出，可使用置位/