第4章 數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)方法,4.1 梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)比較滿意的結(jié)果。 這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、質(zhì)量和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。,4.1.1 有記憶功能的電路,4.1.2 定時(shí)器應(yīng)用電路,圖4-3 長(zhǎng)延時(shí)電路,圖4-4 閃爍電路,4.1.3 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法舉例,圖4-5 小車自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的繼電器控制電路圖,4.1.3 常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)的處理,分析上個(gè)例題中的PLC輸入端I0.5處的FR的觸點(diǎn)常開(kāi)常閉情況，我們可以得出這樣的結(jié)論： 為了使梯形圖和繼電器電路圖中觸點(diǎn)的類型相同，建議盡可能地用常開(kāi)觸點(diǎn)作為PLC地輸入信號(hào)。,4.2 根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖的方法 4.2.1 基本方法,“翻譯” 用PLC的外部硬件接線圖和梯形圖程序來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電器系統(tǒng)的功能。,PLC控制箱； 梯形圖控制箱內(nèi)“線路圖”； 輸入和輸出控制箱與外部的“接口繼電器”。,將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟： 了解和熟悉被控制設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。 確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，以及與它們對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輸入位和輸出位的地址，畫(huà)出PLC的外部接線圖。 確定與繼電器電路圖的中間繼電器、時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的位存儲(chǔ)器和定時(shí)器的地址。 根據(jù)上述的對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出梯形圖,4.2.2 注意事項(xiàng) 1. 應(yīng)遵守梯形圖語(yǔ)言中的語(yǔ)法規(guī)定 2設(shè)置中間單元 3盡量減少PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào) 4設(shè)立外部聯(lián)鎖電路 5梯形圖的優(yōu)化設(shè)計(jì) 6外部負(fù)載的額定電壓,4.3 順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖 4.3.1 順序控制設(shè)計(jì)法 所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有序地進(jìn)行操作。 使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí)首先根據(jù)系統(tǒng)地工藝過(guò)程，畫(huà)出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖。 順序功能圖（SFC）是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。,4.3.2 步與動(dòng)作 1步的基本概念 將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分成若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步（step），用編程元件（M，S）來(lái)代表各個(gè)步。 步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)來(lái)劃分的。 順序設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各輸出位。,圖4-11 波形圖 圖4-12 順序功能圖,2初始步 與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步，初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每個(gè)順序功能圖至少對(duì)應(yīng)有一個(gè)初始步。,3與步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作或命令,4活動(dòng)步 當(dāng)系統(tǒng)正處在某一步所在階段時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。,圖4-13 順序功能圖,4.3.3 有向連線與轉(zhuǎn)換條件,有向連線： 從上到下或從左至右箭頭不標(biāo)，反之標(biāo)出。 轉(zhuǎn)換： 用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示，將相鄰兩步隔開(kāi)。 轉(zhuǎn)換條件： 轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。,圖4-15 轉(zhuǎn)換條件,SM0.1的作用： 在順序功能圖中，只有當(dāng)某一步的前級(jí)步是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。如果沒(méi)有斷電保持功能的編程元件代表各步，進(jìn)入RUN工作方式時(shí)，他們均處于0狀態(tài)，必須用開(kāi)機(jī)接通一個(gè)掃描周期的初始化脈沖SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動(dòng)步。,4.3.4順序功能圖的基本結(jié)構(gòu),單序列： 單序列由一些列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每一個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一個(gè)步。,選擇序列： 選擇序列的開(kāi)始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下；選擇序列的結(jié)束稱為合并，幾個(gè)選擇序列合并到一個(gè)公共序列時(shí)，用需要序列相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換符號(hào)和水平連線來(lái)表示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只允許標(biāo)在水平連線之上。,并列序列： 用來(lái)表示系統(tǒng)的幾個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立部分的工作情況； 并行序列的開(kāi)始稱為分支（結(jié)束稱為合并），當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，這些序列稱為并行序列； 水平線用雙線表示，水平雙線之上（下）只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。,圖4-16 單序列、選擇序列與并行序列,復(fù)雜的順序功能圖舉例：,4.3.5 順序功能圖中轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則 1轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件： (1) 該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步。 (2) 相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。 了解 同步實(shí)現(xiàn) 2轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作 (1) 使所有的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。 (2) 使所有的前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。,圖4-19 轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn),這兩條規(guī)則可以用于任意結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換！,3繪制順序功能圖時(shí)的注意事項(xiàng) ： 兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們分隔開(kāi)。 兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們分隔開(kāi)。 不要漏掉初始步。 在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)。自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過(guò)程，一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過(guò)程的全部操作之后，應(yīng)從最后一步返回初始步，系統(tǒng)停留在初始狀態(tài)(單周期，圖4-12)，在連續(xù)循環(huán)工作方式時(shí)，將從最后一步返回下一工作周期開(kāi)始運(yùn)行的第一步(圖4-18)。,4順序控制設(shè)計(jì)法的本質(zhì)（相對(duì)經(jīng)典設(shè)計(jì)法）,圖4-20 信號(hào)關(guān)系圖,圖4-26 改錯(cuò),例題： 某專用鉆床用來(lái)加工圓盤(pán)狀零件上均勻分布的6個(gè)孔。開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行時(shí)兩個(gè)鉆頭在最上面的位置，限位開(kāi)關(guān)I0.3和I0.5為ON。操作人員放好工件后，按下啟動(dòng)按鈕I0.0，Q0.0變?yōu)镺N，工件被加緊，加緊后壓力繼電器I0.1為ON，Q0.1和Q0.3使兩個(gè)鉆頭同時(shí)開(kāi)始工作，分別鉆到由限位開(kāi)關(guān)I0.2和I0.4設(shè)定的深度時(shí)，Q0.2和Q0.4使兩個(gè)鉆頭分別上行，升到由限位開(kāi)關(guān)I0.3和I0.5設(shè)定的起始位置時(shí)，分別停止上行，設(shè)定值為3的計(jì)數(shù)器C0的當(dāng)前值加1。兩個(gè)都上升到位后，若沒(méi)有鉆完3對(duì)孔，C0的常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.5使工件旋轉(zhuǎn)1200，旋轉(zhuǎn)到位時(shí)限位開(kāi)關(guān)I0.6位ON，旋轉(zhuǎn)結(jié)束后又開(kāi)始鉆第2對(duì)孔。3對(duì)孔都鉆完后，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值等于設(shè)定值3，C0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Q0.6使