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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,*,*,Page,*,点击此处结束放映,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第5章,顺序设计方法中梯形图的编程方法,在线教务辅导网： :/,教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网,QQ:,349134187,或者直接输入下面地址：,使用起保停电路的顺序控制梯形图的编程方法,5.1,以转换为中心的顺序控制梯形图的编程方法,5.2,使用SCR指令的顺序控制梯形图的编程方法,5.3,具有多种工作方式系统的顺序控制梯形图的编程方法,5.4,5.1 使用起保停电路的顺序 控制梯形图的编程方法,5.1.1 单序列的编程方法,图5-1（a）中的波形图给出了锅炉鼓风机和引风机的控制要求。当按下起动按钮后，应先开引风机，延时15s后再开鼓风机。按下停止按钮后，应先停鼓风机，20s后再停引风机。,图5-1 鼓风机和引风机的顺序功能图和梯形图,根据和接通/断开状态的变化，其工作期间可以分为3步，分别用、来代表这3步，用来代表等待起动的初始步。,起动按钮，停止按钮的常开触点、定时器延时接通的常开触点为各步之间的转换条件，顺序功能图如图5-1（b）所示。,如果某些输出量像一样，在连续的若干步均为1状态，也可以用置位、复位指令来控制它们，如图5-1（b）所示。,选择序列的编程方法,1选择序列分支开始的编程方法,图5-2中步之后有1个选择序列的分支开始，设为活动步时，后面有两条支路供选择，若转换条件先满足，则后续步将变为活动步，而变为不活动步。,若转换条件先满足，则后续步将变为活动步，而变为不活动步。在编程时应将和的常闭触点与的线圈串联，作为步的结束条件。,图5-2 选择序列与并行序列的顺序功能图与梯形图,若某一步的后面有一个由,N,条分支组成的选择序列，该步可能要转换到某一条支路去，这时应将这,N,条支路的后续步对应的存储器位的常闭触点与该步的线圈串联，作为该步的结束条件。,2选择序列分支合并的编程方法,图5-2中，步之前有一个选择序列分支的合并。,当步为活动步，且转换条件满足，或为活动步，且转换条件满足，步都将变为活动步，故步的起保停电路的起始条件应为，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由或的常开触点串联而成。,对于某一步之前有,N,个转换，即有,N,条分支进入该步，则控制该步的位存储器的起保停电路的起动电路由,N,条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的存储器位的常开触点与相应转换条件对应的触点串联而成。,3仅有2步的闭环的处理,如果在顺序功能图中存在仅由两步组成的小闭环，如图5-3（a）所示，,图5-3 仅有2步的闭环的处理,并行序列的编程方法,1并行序列分支开始的编程方法,图5-2中步之后有一个并行序列的分支。,当步为活动步并且转换条件满足时，步与步应同时变为活动步，这是用和的常开触点组成的串联电路分别作为和的起动电路来实现的；与此同时，步应变为不活动步。,由于步和步是同时变为活动步的，所以只需将或的常闭触点与的线圈串联，作为步的结束条件。,2并行序列分支合并的编程方法,图5-2中步之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即和）都是活动步和转换条件满足就可以使步为活动步。,由此可知，应将、和的常开触点串联，作为控制的起保停电路的起动电路。,应用设计举例,图5-4（a）是某剪板机的示意图，开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关和均为ON。,按下起动按钮，工作过程为：首先板料右行（为ON）至限位开关动作，然后压钳下行（为ON并保持），压紧板料后，压力继电器为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行（为ON）。剪断板料后，为ON，压钳和剪刀同时上行,图5-4 剪板机的顺序功能图与梯形图,（和为ON，和为OFF），它们分别碰到限位开关和后，分别停止上行，都停止后，又开始下一周期的工作，当剪完20块板料后停止工作并停在初始状态。,根据以上控制要求设计的顺序功能图如图5-4（b）所示。图中有选择序列、并行序列的分支开始与分支合并。用代表各步，步是初始步，用来复位计数器C0。,加计数器C0是用来控制剪料的次数，每次工作循环C0的当前值在步加1。没有减完20块料时，C0的当前值小于设定值20，其C0常闭触点闭合，即转换条件满足，将返回步，重新开始下一周期的工作。,当剪完20块板料后，C0的当前值等于设定值20，C0常开触点闭合，即转换条件满足，将返回到初始步，等待下一次起动信号。,当步为活动步时，且剪刀下行到位条件满足，同时使步与步为活动步，使压钳和剪刀同时上行，这是一个并行序列的分支开始，用的常开触点串联作为步与步的起动条件。,当、均为活动步时，则步变为不活动步，所以用或的常闭触点与的线圈串联，作为关断线圈的条件。,步和步是等待步，不执行任何动作，只是用来同时结束两个子序列，这是并行序列的合并。,即只要步和步都是活动步时，转换条件满足（C0常开或常闭动作），就会实现步、步到步或步的转换，当步或步变为活动步时，步、步同时变为不活动步，所以用与的常闭触点串联再与线圈或线圈串联，作为二者的关断信号。,根据顺序功能图设计梯形图如图5-4（c）所示。,5.2 以转换为中心的顺序 控制梯形图的编程方法,5.2.1 单序列的编程方法,仍以图5-1鼓风机和引风机的顺序功能图为例来介绍以转换为中心的顺序控制梯形图的编程方法，其梯形图如图5-5所示。,图5-5 鼓风机和引风机的顺序功能图与梯形图,若实现图中对应的转换需要同时应满足两个条件，即该转换的前级步是活动步和转换条件满足。,在梯形图中，就可以用和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（用置位指令将置位）和将该转换的前级步变为不活动步（用复位指令将复位），这种编程方法与转换实现的基本原则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出它的优越性。,使用这种编程方法时，不能将输出继电器、定时器、计数器的线圈与置位指令和复位指令并联，这是因为图5-5中前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的（只有一个扫描周期）。,转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路断开，而输出继电器的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通。所以应根据顺序功能图，用代表步的位存储器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出存储器线圈。,选择序列的编程方法,如果某一转换与并行序列的分支、合并无关，它的前级步和后续步都只有一个，需要复位、置位的存储器位也只有一个，因此对选择序列的分支与合并的编程方法实际上与对单序列的编程方法完全相同。,仍以图5-2所示的顺序功能图为例进行分析选择序列的编程方法。,在图5-2中，除了与对应的转换以外，其余的转换均与并行序列无关，对应的转换与选择序列的分支、合并有关，它们都只有一个前级步和一个后续步。,与并行序列无关的转换对应的梯形图是非常标准的，每一个控制置位、复位的电路块都由前级步对应的位存储器和转换条件对应的触点组成的串联电路，一条置位指令和一条复位指令组成。,图5-6（对应图5-2）是以转换条件为中心的编程方式的梯形图。,图5-6选择序列与并行序列梯形图,并行序列的编程方法,图5-2中步之后有一个并行序列的分支，当是活动步，并且转换条件满足时，步与步应同时变为活动步，这是用和的常开触点组成的串联电路使和同时置位来实现的；与此同时，步应变为不活动步，这是用复位指令来实现的。,对应的转换之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步和）都是活动步和转换条件满足。,由此可知，应将、和的常开触点串联，作为使置位和使、复位的条件。,图5-7中转换的上面是并行序列的合并，转换的下面是并行序列的分支，该转换实现的条件是所有的前级步（即步和）都是活动步和转换条件满足，因此应将、的常开触点与的常闭触点组成的串并联电路，作为使、置位和使、复位的条件。,图5-7转换的同步实现,应用设计举例,图5-4为剪板机的顺序功能图，用以转换条件为中心编程方法绘制梯形图程序。,顺序功能图中共有9个转换（包括），转换条件只需对初始步置位。,除了与并行序列的分支、合并有关的转换以外，其余的转换都只有一个前级步和一个后级步，对应的电路块均由代表转换实现的两个条件的触点组成串联电路，一条置位指令和一条复位指令组成。,在并行序列的分支处，用和的常开触点组成的串联电路对两个后续步和置位，和对前级步复位。在并行序列的合并处的双水平线之下，有一个选择序列的分支。,剪完了C0设定的块数时，C0的常开触点闭合，将返回初步。所以应将该转换之前的两个前级步和的常开触点和C0的常开触点串联，作为对后续步置位和对前级步和复位的条件。,没有剪完C0设定的块数时，C0的常闭触点闭合，将返回步，所以将两个前级步和的常开触点和C0的常闭触点串联，作为后续步置位和对前级步和复位的条件。对应的梯形图如图5-8所示。,图5-8剪板机控制系统的梯形图,5.3 使用SCR指令的顺序 控制梯形图的编程方法,顺序控制继电器指令,S7-200中的顺序控制继电器专门用于顺序控制程序。,顺序控制程序被顺序控制继电器指令划分为LSCR与SCRE指令之间的若干个SCR段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一步。,装载顺序控制继电器（Load Sequence Control Relay，LSCR）指令n用来表示一个SCR段，即顺序功能图中的步的开始。指令中的操作数n为顺序控制继电器（BOOL型）地址，顺序控制继电器为1状态时，对应的SCR段中的程序被执行，反之则不被执行。,顺序控制继电器结束（Sequence Control Relay End，SCRE）指令用来表示SCR段的结束。,顺序控制继电器转换（Sequence Control Relay Transition，SCRT）指令用来表示SCR段之间的转换，即步的活动状态的转换。,当SCRT线圈通电时，SCRT中指定的顺序功能图中的后续步对应的顺序控制继电器,n,变为1状态，同时当前活动步对应的顺序控制继电器变为0状态，当前步变为不活动步。,LSCR指令中的,n,指定的顺序控制继电器被放入SCR堆栈的栈顶，SCR堆栈中S位的状态决定对应的SCR段是否执行。,由于逻辑堆栈栈顶的值装入了S位的值，所以能将SCR指令和它后面的线圈直接连接到左侧母线上。,使用SCR时有如下的限制：不能在不同的程序中使用相同的S位；不能在SCR段中使用JMP及LBL指令，即不允许用跳转的方法跳入或跳出SCR段；不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。,单序列的编程方法,图5-9为小车运动的示意图、顺序功能图和梯形图。设小车在初始位置时停在左边，限位开关为1状态。,当按下起动按钮后，小车向右运行，运动到位压下限位开关后，停在该处，3s后开始左行，左行到位压下限位开关后返回初始步，停止运行。,根据和状态的变化可知，一个工作周期可以分为左行、暂停和右行三步，另外还应设置等待起动的初始步，并分别用来代表这四步。起动按钮和限位开关的常开触点、T37延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。,图5-9小车运动示意图、顺序功能图和梯形图,在设计梯形图时，用LSCR和SCRE指令作为SCR段的开始和结束指令。在SCR段中用的常开触点来驱动在该步中应为1状态的输出点的线圈，并用转换条件对应的触点或电路来驱动转到后续步的SCRT指令。,选择序列与并行序列的编程方法,1选择序列的编程方法,（1）选择序列分支开始的编程方法,图5-10（a）中步之后有一个选择序列的分支，当它为活动步，并且转换条件得到满足时，后续步将变为活动步，变为不活动步。,当为1时，它对应的SCR段被执行，此时若转换条件为1，该程序段的指令被执行，将转换到步。若的常开触点闭合，将执行指令，转换到步。,（2）选择序列分支合并的编程方法,图5-10（a）中，步之前有一个选择序列的合并，当步为活动步，并且转换条件满足，或步为活动步，转移条件满足，则步都应变为活动步。,在步和步对应的SCR段中，分别用和的常开触点驱动指令。,2并行序列的编程方法,（1）并行序列的分支的编程方法,图5-10（a）中步之后有一个并行序列的分支，当步是活动步，转换条件满足，步与步应同时变为活动步。,这是用对应的SCR段中的常开触点同时驱动指令和对应的线圈来实现的。与此同时，被自动复位，步变为不活动步。,（2）并行序列的分支合并的编程方法,步之前有一个并行序列的合并，对应的转换条件是所有的前级步（即步和）都是活动步和转换条件满足，就可以使下级步置位。,由此可知，应使用以转换条件为中心的编程方法，将、和的常开触点串联，来控制的置位和、的复位，从而使步变为活动步，步和变为不活动步。其梯形图如图5-10（b）所示。,图5-10选择序列与并行序列的功能图和梯形图,应用设计举例,某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔如图5-11（a）所示。,开始自动运行时两个钻头在最上面的位置，限位开关和为ON。,操作人员放好工件后，按下起动按钮，变为ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器为ON，和使两只钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关和设定的深度时，和使两只钻头分别上行，升到由限位开关和设定的起始位置时，分别停止上行，设定值为3的计数器C0的当前值加1。,两只钻头都上升到位后，若没有钻完3个孔，C0的常闭触点闭合，使工件旋转120，旋转到位时限位开关为ON，旋转结束后又开始钻第2对孔。,3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，C0的常开触点闭合，使工件松开，松开到位时，限位开关为ON，系统返回到初始状态。,根据以上控制要求设计出的顺序功能图、梯形图如图5-11（b）、（c）所示。,图5-11 某专用钻床结构示意图、功能图、梯形图,5.4 具有多种工作方式系统的 顺序控制梯形图的编程方法,系统的硬件结构与工作方式,1硬件结构,为了满足生产的需要，很多设备要求设置多种工作方式，如手动和自动（包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态）工作方式。,手动控制比较简单，一般采用经验设计法设计，复杂的自动程序一般采用顺序设计法设计。,图5-12（a）为某机械手结构示意图，用机械手将工件从A点搬运到B点。当工件夹紧时，为ON，工件松开时，为OFF。,图5-12（b）为操作面板图，工作方式选择开关的5个位置分别对应于5种工作方式，操作面板下部的6个按钮（）是手动按钮。图5-13所示为PLC的I/O接线图。,为了保证在紧急情况下（包括PLC发生故障时）能可靠地切断PLC的负载电源，设置了交流接触器KM如图5-13所示。在PLC开始运行时按下“负载电源”按钮，使KM线圈通电并自锁，给外部负载提供交流电源。出现紧急情况时用“紧急停车”按钮断开负载电源。,图5-12 机械手结构示意图及操作面板,2工作方式,系统设有手动、单步、单周期、连续和回原点5种工作方式。,在手动工作方式，用对应的6个按钮分别独立控制机械手的升、降、左行、右行和夹紧、放松。,系统处于原点状态（或初始状态）时，机械手在最上面和最左边，且夹紧装置为松开状态。,在进入单步、单周期和连续工作方式之前，系统应处于原点状态；若不满足这一条件，可选择回原点工作方式，然后再按下起动按钮，使系统自动返回原点状态。在原点状态时，顺序控制功能图中的初始步为ON，为进入单步、单周期和连续工作方式作好准备。,图5-13 PLC的I/O接线图,机械手原点开始，将工件从A点搬到B点，最后返回到初始状态的过程称为一个工作周期。,在单步工作方式，从初始步开始，每按一次起动按钮，系统只向下转换一步的操作，完成该步的动作后，自动停止工作并停留在该步，这种工作方式常用于系统的调试。,在单周期工作方式时，若初始步为活动步，按下起动按钮后，从初始步开始，机械手按下降夹紧上升右行下降放松上升左行的规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。,连续工作方式。在初始步按下起动按钮，机械手从初始步开始，工作一个周期后又开始搬运下一个工件，反复连续地工作。当按下停止按钮时，系统并不马上停止工作，要完成一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。,回原点工作方式，为ON。按下起动按钮时，机械手在任意状态中都可以返回到初始状态。,3主程序的总体结构,图5-14是主程序的总体结构，的常开触点一直为ON，公用程序一直为无条件执行状态。在手动方式，为ON，执行“手动”子程序。在自动回原点方式，为ON，执行“回原点”子程序。在其他3种工作方式执行“自动”子程序。,图5-14 主程序的总体结构,使用起保停电路的编程方法,1公用程序,公用程序如图5-15所示，它是用于处理各种工作方式都要执行的任务，以及不同的工作方式之间相互切换的处理。,图5-15 公用程序,2手动程序,手动程序如图5-16所示，为保证系统安全运行，在手动程序中设置了一些必要的联锁如下。,图5-16 手动程序,3自动程序,自动程序如图5-17（a）所示，它是执行单步、单周期和连续工作方式的顺序功能图，为初始步，分别是下降夹紧上升右行下降放松上升左行的各步。图5-17（b）是用起保停电路的编程方法设计的梯形图程序。,图5-17 顺序功能图和梯形图,单步、单周期和连续这3种工作方式主要用“连续”标志和“允许转换”标志来区分。,（1）单步与非单步的区分,（2）单周期与连续的区分,（3）单周期的工作过程,（4）单步工作过程,（5）输出电路,4自动回原点程序,图5-19所示是自动回原点程序的顺序功能图和用起保停电路的编程方法设计的梯形图。,在回原点工作方式，为ON。按下起动按钮时，机械手可能处于任意状态中，根据机械手当时所处的位置和夹紧装置的状态，可分为3种情况进行分析，对于不同的情况采用不同的处理方法。,（1）夹紧装置松开（为0状态）,（2）夹紧装置处于夹紧状态，机械手在最右边,（3）夹紧装置处于夹紧状态，机械手不在最右边,图5-19 自动返回原点的顺序功能图与梯形图,图5-19 自动返回原点的顺序功能图与梯形图,
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