电气控制与PLC(案例教程)教学课件(共16章)第10章-S7-200-PLC顺序控制指令及应用

第十章PARTTENS7-200PLC顺序控制指令及应用——

以机械手大小球的分拣控制为例01.02.•顺序功能图基本概念03.顺序控制设计方法目录•常用顺序控制指令10.1任务要求在工业生产过程中，经常需要对流水线上的产品进行分拣，通过机械手将不同型号和规格的产品分别放置，或者从产品中分拣出不合格品。如某大小球的分拣控制装置能够将混合在一起的大小不同的两种球分拣开来，并把它们分别放到不同的箱子中。该装置的控制要求如下：当机械臂处于左侧原始位置时，即上限开关BG1和左限位开关BG3压下，抓球电磁铁处于失电状态。此时按动启动按钮SF1，机械臂下行，碰到下限位开关BG2后停止下行，同时电磁铁得电吸球。如果吸住的是小球，则大小球检测开关BG6为ON；如果吸住的是大球，则BG6为OFF。1秒钟后，机械臂开始上行，碰到上限位开关BG1后右行，它会根据大小球的不同，分别在BG4（小球）和BG5（大球）处停止右行，然后下行至下限位停止，电磁铁失电，机械臂把球放在小球箱里或大球箱里，1秒钟后返回。如果不按停止按钮SF2，则机械臂一直工作下去。如果按了停止按钮，则不管何时，机械臂最终都要停止在原始位置。此例为一个典型的顺序控制过程，可以采用顺序控制指令进行设计。依据被控对象采用顺序功能图进行编程，将控制程序进行逻辑分段，从而实现顺序控制。10.2顺序功能图顺序功能图SFC（SequentialFunctionChart)）又称为功能图或状态转移图，它是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。它能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性，是分析、设计电气控制系统控制程序的重要工具。功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种图解表示方法。组成SFC的基本要素是步、转换条件和有向连线组成。1.步一个顺序控制过程可分为若干个阶段，也称为步(Step)或状态。系统初始状态对应的步称为初始步，初始步一般用双线框表示。2.转换条件所谓“转换条件”，就是用于改变状态的控制信号。只有满足条件状态，才能进行逻辑处理与输出。3.有向连线步与步之间的连接线就是“有向连线”，“有向连线”决定了状态的转换方向与转换途径。在有向连线上有短线，表示转换条件。当条件满足时，转换得以实现。即上一步的动作结束而下一步的动作开始，因而不会出现动作重叠。步与步之间必须要有转换条件。需要注意的是：转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。若转换的顺序从下到上，箭头不能省略。10.3顺序控制指令顺序控制指令（SCR）是实现顺序控制程序的基本指令，它由顺序控制开始指令（LSCR）、顺序控制转移指令（SCRT）和顺序控制结束指令（SCRE）构成。

顺序控制指令格式见表10-1所示，其操作数为顺序控制继电器（S）。10.4顺序功能图的结构类型在使用功能图编程时，应先画出功能图，然后对应功能图再画出梯形图。在小型PLC的程序设计中，对于遇到大量的顺序控制或步进问题，如果能采用顺序功能图的设计方法，再使用顺序控制指令将其转化为梯形图程序，就可以完成比较复杂的顺序控制或步进控制。根据功能图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。10.4.1单纯顺序结构单纯顺序结构的步进控制比较简单，其功能图及顺序控制指令的使用如图10-4所示。只要各步间的转换条件得到满足，就可以从上而下顺序控制。10.4.2选择分支结构选择分支包括两部分：选择分支开始、选择分支结束。选择分支开始是指一个前级步后面紧接着若干个后续步可供选择，各分支都有各自的转换条件，在各自分支中，则表示为代表转换条件的短画线。选择分支结束，又称选择分支合并，是指几个选择分支在各自的转换条件成立时转换到一个公共步上。如图10-5所示，图中步S0.0后有2条分支，分支成立条件分别是I0.0和I0.2，哪个分支条件成立，便从S0.0转向哪个分支运行。10.4.3并行分支结构一个顺序控制状态流如果分成两个或多个不同分支控制状态流，这就是并行分支。当一个控制状态流分成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时激活。当多个控制流产生的结果相同时，可以把它们合并成一个控制流。在合并控制流时，所有的分支流必须都是完成了的。这样在转换条件满足时才能转换到下一个状态。10.4.4循环和跳转结构在实际生产的工艺流程中，若要求在某些条件下执行预定的动作，则可用跳转程序。若需要重复执行某一过程，则可用循环程序。在程序设计过程中可以根据状态的转换条件，决定流程是单周期操作还是多周期循环，是跳转还是顺序向下执行。10.5控制系统设计10.5.1任务分析分析10.1节中的任务要求，该例属于一个典型的顺序控制，适合使用顺序控制指令进行编程，当然也可以采用其他设计方法。首先，根据控制要求画出系统的顺序功能图，然后再根据顺序功能图，采用画出系统的梯形图程序。因此，需要在常规的PLC控制系统设计方法的步骤中，加入一个步骤，即画出控制系统的顺序功能图。10.5.2I/O分配根据系统的控制要求，确定系统的输入/输出点与其对应的PLC地址10.5.3PLC接线图设计根据I/O分配表和系统的控制要求，画出PLC的I/O接线图。10.5.4顺序功能图设计图10-9所示为系统的顺序功能图。具体说明如下：（1）由于大小球的不同，所以使用了分支选择电路，使机械臂能够在右行后不同的位置下行，把大小球分别放进各自的箱子里去。（2）在机械手上、下、左、右行走的控制中，加上了一个软件联锁触点。

（3）图10-9中的M0.0是一个选择逻辑，其功能如图10-10中的网络1所示，它相当于一个开关，控制着系统是进行单周期操作还是循环操作。（4）S7-200PLC的顺控指令不支持直接输出的双线圈操作。10.5.5梯形图设计根据图10-9的顺序功能图，使用SCR指令画出系统的梯形图程序。10.6拓展与提高——置位复位指令的顺序控制设计方法下面以运输带控制系统的单序列顺序功能图的置位复位指令的编程为例，其顺序功能图如图10-11所示。首次扫描时SM0.1的常开触点闭合一个扫描周期，将初始步M0.0置位为活动步，将非初始步M0.1~M0.3复位为不活动步。以初始步下面的I0.0对应的转换为例，要实现该转换，需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步（M0.0为ON）和转换条件满足（I0.0为ON）。在梯形图中，用M0.0和I0.0的常开触点组成的串联电路来表示上述条件。该电路接通时两个条件同时满足。此时应将该转换的后续步变为活动步，即用置位指