1、5 顺序逻辑控制的PLC程序设计,知识点：6 顺序逻辑控制的PLC程序设计 PLC程序设计的一般步骤 PLC程序设计常用的方法 学习重点：本讲是学习PLC程序设计知识。重点掌握：1 PLC程序设计的步骤 2 PLC程序设计的方法 经验法 功能流图法,顺序控制设计法与顺序功能图的绘制,（一）顺序控制设计法,顺序控制设计法：就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。,顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些分阶段称为步（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态
2、继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的。,（二）顺序控制功能图的绘制,顺序控制功能图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。,（三）顺序功能图中转换实现的基本规则,1、顺序功能图中转换的实现,1）该转换的前级步必须是“活动步”；,2）相应的转换条件得到满足。,2、转换实现应完成的操作,1）使所有由有向连线与相应转换条件相连的后续步都变为活动步；,2）使所有由有向连线与相应转换条件相连的前级步都变为不活动步。,3、绘制顺序功能图时的注意事项,1）步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条
3、件将它们隔开；,2）转换条件与转换条件之间也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开；,3）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有输出，只是做好预备状态；,4）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步退回初始步，系统停止在初始状态；,I0.2,I0.1,循环序列功能图,5）在顺序功能图中，必须用初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步系统将无法工作。,SM0.1：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，O
4、N（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。,（四）使用通用逻辑指令的编程方式,所谓通用逻辑指令是指PLC最基本的与触点和线圈有关的指令，如LD、AND、OR、OUT等。任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的可编程序控制器。,根据顺序功能图设计梯形图时,可以用辅助继电器M来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.,所谓步进逻辑指令是指PLC步控（顺序功能寄存器）指令：SCR（步开始）、SCRT（步转移）、SCRE（步结束）。,根据顺序功能图设计梯形图时,可以用顺序控
5、制继电器S来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.,（五）使用步进指令的编程方式,举例说明顺序功能设计方法,一个生产流程不管简单还是复杂，按照生产工艺均可以划分成若干个顺序相连的阶段，系统的各个阶段自动有序地进行操作。顺序功能设计法：根据系统工艺划分的各个阶段，设计出顺序功能图，最后由顺序功能图得出梯形图程序。,（1）顺序功能图,顺序功能图：是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，由步、转换和动作构成。,1）步,步（Step）：系统的各个阶段称，对应一个稳定的状态。步的划分是以输出量的状态变化为依据的，在任何
6、一步内，各输出量的ON/OFF状态不变。,用带编程元件（如：位存储器M和顺序控制继电器S）的矩形框来表示。,例：自动皮带传送系统,系统整个运行过程可以划分为6步。传送带静止是系统运行的起点，对应系统的初始状态，称为初始步，用双线框表示。每个顺序控制功能图中至少有一个初始步。,相临步的输出不相同，分别采用了编程元件M来表示。,10s,10s,10s,10s,初始步,步1,步2,步3,步4,步5,返回初始步,2）动作,动作：是每一步具体完成的工作，在对应步的右边采用短线和矩形方框来表示。初始步可以有动作也可以没有动作。,当系统处于某一步，正在执行该步的动作时，称该步为“活动步”。在梯形图中，当某步
7、为活动步时，其对应的编程元件为“1”,自动皮带传送系统各步的动作,初始步没有动作,Q0.3、Q0.2和Q0.1均保持断电。,步1的动作：Q0.3通电，同时T44开始10秒定时,步2的动作：Q0.3和Q0.2通电，同时T45开始10秒定时,步3的动作：Q0.3、Q0.2和Q0.1均通电,步4的动作：Q0.3和Q0.2通电，同时T46开始10秒定时,步5的动作：Q0.3通电，同时T47开始10秒定时,3）转换,步与步之间的变换，称为转换。采用有向线段上一段小横线表示两步间存在转换。有向线段则表示了转换的方向。,在顺序功能图中，有向线段将各步按顺序连接起来。若为默认的流程顺序（即从上到下或从左到右）
8、，则可以省略箭头，否则必须加上箭头。,注意,步与步之间转换是有条件的；转换条件可以用文字、图形符号或逻辑表达式表示在小横线旁边；转换条件通常是系统的输入信号或内部编程元件的状态（如定时器、计数器触点的通断），也可以是多个信号状态的逻辑组合。,子步,在顺序功能图中，为了表示整个系统的一个完整的子功能，某一步可以包含一系列子步和转换。子步的使用有利于设计者缩短总体设计和调试的时间。子步中还可以包含更详细的子步。,自动皮带传送系统的顺序功能图,（2）顺序控制梯形图的编程方式,功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形。根据系统的顺序功能图设计最终控制PLC运行的梯形图程序的方法，称为顺序控
9、制梯形图的编程方式。,采用起保停电路是最简单的一种顺序控制梯形图的编程方式。也可以采用SET和RST指令以及顺序控制继电器指令来实现。,采用起保停电路的编程方式设计出自动皮带传送系统的程序。,功能表图的基本形式,1.单一序列：单一序列由一系列前后相继激活的步组成，每步的后面紧接一个转移，每个转移后面只有一个步，见图,0,SM0.1,1,I0.1,2,I0.2,T37,选择序列的开始称为分支，见图(b)，转移符号只能标在水平连线之下。如果步5是活动的，并且转移条件 e1，则发生由步5步6的进展。选择序列的结束称为合并，见图(c)。,2.选择序列*：,并发序列的结束称为合并，见图(b)。在表示同步
10、的水平双线之下，只允许有一个转移符号。当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且转移条件e=1时，才会发生步2、步5、步7到步9的进展，即步2、步5、步7同时变为静步，而步9变为活动步。,并发序列的分支与合并,并发序列的开始称为分支，见下图(a)。当转移的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并发序列。当步3是活动的，并且转移条件d1时，步4、步6、步8这三步变为活动步。同时步3变为静步。为了强调转移的同步实现。水平连线用双线表示。步4、步6、步8被同时激活后，每个序列中活动步的进展是独立的。在表示同步的水平双线之上。只允许有一个转移符号。,3.并发序列*,18,一.单序列的编程方法,
11、例：顺序控机床的主轴电机和油泵电机的要求：按下起动按钮SB1（I0.0点输入）后，应先开油泵电机，延时5s后再开主轴电机。按下停止按钮SB2（I0.1点输入）后，应先停主轴电机，5s后再停油泵电机。KM1为油泵电机交流接触器（Q0.0点驱动），KM2为主轴电机交流接触器（Q0.1点驱动）。,单序列：动作一个接一个完成，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接着一个步。,使用通用逻辑指令的编程方式,19,(b)顺序功能图,（a）波形图,SM0.1：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。,按钮,按钮,20,(c)梯形图,SM0.1,M0.3 T3
12、8 M0.1,M0.0,M0.0,M0.1,M0.0 I0.0 M0.2,M0.1,50,T37,M0.2,M0.1 T37 M0.3,M0.2,Q0.1,M0.3,M0.3,M0.3,T38,M0.1,M0.2,Q0.0,M0.2 I0.1 M0.0,50,Q0.0,T37,Q0.0,Q0.1,Q0.0,T38,T38,I0.0,I0.1,T37,M0.1,M0.2,M0.3,SM0.1,M0.0,(b)顺序功能图,总结：根据Q0.0和Q0.1接通/断开状态的变化，显然工作期间可以分为3步，分别用M0.1、M0.2、M0.3来代表这3步，用M0.0来代表等待起动的初始步。起动按钮I0.0及停
13、止按钮I0.1的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。,设计梯形图的输出电路部分方法：,当某一输出量仅在某一步中为接通状态，可以将它的线圈与对应步的辅助继电器的线圈并联。,当某一输出在几步中都为接通状态，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。,二.选择序列的编程方法,（1）选择序列分支的编程方法,选择序列是指在某一步后有若干个单序列等待选择，一次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。,（2）选择序列合并的编程方法,M0.5,M0.6,M0.7,I0.5,I0.7,M0.5,M0.6,M0.7,I0.
14、5,I0.7,I1.0,I1.1,M0.8,三.并行序列的编程方法,（1）并行序列的分支的编程方法,并行序列是指在某一转换条件下，同时起动若干个单序列。并行序列的开始用双水平线表示，同时结束若干个序列也用双水平线表示，,（2）并行序列的合并的编程方法,I0.3,Q0.1,M0.2,I0.4,Q0.2,M0.3,I0.5,Q0.3,M0.5,Q0.5,M0.7,I0.6,I0.3,Q0.1,M0.2,I0.4,M0.4,Q0.2,M0.3,I0.5,Q0.4,M0.6,Q0.3,M0.5,I0.7,Q0.5,M0.7,I0.6,I0.3,I0.1,I0.0,SM0.1,M0.0,I0.2,Q0.
15、0,M0.1,Q0.1,M0.2,I0.4,M0.4,Q0.2,M0.3,I0.5,Q0.4,M0.6,Q0.3,M0.5,图 选择序列与并行序列功能图,例：选择序列与并行序列编程,选择序列与并行序列梯形图,并行左分支,并行右分支,并行合并,注意:M0.3和M0.5任选一个即可,26,PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,特例1：Q0.1延时接通/断开电路分析,27,特例1：Q0.1延时接通/断开电路分析,延时接通,延时断开,用经验法设计的梯形图程序,按钮或拨动开关,28,特例1：Q0.1延时接通/断开电路分析,用功能图法基本逻辑指令设计的梯形图程序,按钮或拨动开关
16、,29,用功能图法-基本逻辑指令设计的梯形图程序（续）,按钮或拨动开关,30,PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,特例2：闪烁电路分析,31,特例2：闪烁电路分析,亮3S,灭2S,用经验法设计的梯形图程序,拨动开关,32,特例2：闪烁电路分析,用功能图法基本逻辑指令设计的梯形图程序,拨动开关,拨动开关：循环和停止,33,顺序控机床的主轴电机和油泵电机的要求：按下起动按钮SB1后，应先开油泵电机，延时5s后再开主轴电机。按下停止按钮SB2后，应先停主轴电机，5s后再停油泵电机。KM1为油泵电机交流接触器，KM2为主轴电机交流接触器。,特例3：两电机顺序接通/断开电路
17、分析,时序图,34,(b)顺序功能图,（a）波形图,SM0.1：首次扫描时为1，PLC由STOP转为RUN状态时，ON（1态）一个扫描周期，用于程序的初始化。,35,(c)梯形图,(b)顺序功能图,36,要求：按下按钮SB1，电机KM1、KMY启动并正转；2秒后，KMY断开，电机KM接通，并一直运行；按SB2，电机停止运作。I/O分配：,特例4：电机Y-降压起动电路分析*,37,时序图,KM Q0.2,KM1 Q0.0,SB2 I0.1,SB1 I0.0,2s,KMY Q0.3,功能图,38,用功能图法基本逻辑指令设计的梯形图程序,39,例1 电动机的起、保、停控制。按起动按钮SBl电动机起动
18、，运转并保持10s后停车；按急停机按钮SB2电动机停止；过载时热继电器FR动作，电动机停止。按上述工作要求：(1)设计绘出电机控制主回路；(2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；(3)画出功能流图和梯形图。,设计举例练习,40,解：1电机控制主回路,41,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,42,3绘制功能流图和梯形图,SM0.1,43,例2 电动机的起、保、停控制。按起动按钮SBl电动机起动，运转并保持3s后停5s，再运行7s后停车；按急停机按钮SB2电动机停止；过载时热继电器FR动作电动机停止。按上述工作要求：(1)设计绘出电机控制主回路
19、；(2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；(3)画出功能流图和梯形图。,44,解：1电机控制主回路,45,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,46,3绘制功能图和梯形图,47,48,例3 PLC顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转控制左右运动；按急停按钮SB1电动机停止；过载时热继电器FR动作电动机停止；正转接触器为KM1，反转接触器为KM2，A、B、C处各有行程开关SA、SB、SC。顺序控制要求如下：1.按启动按钮SB0，滑台由A点开始右行到C点；2.在C点碰行程开关SC后，滑台左行到B点停留30秒；3.30秒后滑台右行到C点；4.在C
20、点碰行程开关SC后，滑台左行到A点；碰行程开关SA后停止。根据以上要求，做：(1)设计绘出电机控制主回路；(2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；(3)画出功能流图梯形图。,49,解：1.电机控制主回路,50,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB1,SB0,L1,GND,N,1L,220VAC,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,KM1,FR,KM2,SQ3,SQ1,SQ2,51,3绘制功能图和梯形图,1.按启动按钮SB0（I0.0)，滑台由A点开始右行到C点
21、,2.在C点碰行程开关SQ3(I0.5)滑台左行到B点,4.30秒后(T37)滑台右行到C点SQ3(I0.5)；,5.在C点碰行程开关SQ3(I0.5)后，滑台左行到A点；碰行程开关SQ1(I0.3)后停止,3.滑台左行到B点SQ2(I0.4)停留30秒(T37),52,53,例4 PLC顺序控制简单设计：如图滑台由电动机正反转控制左右运动，正转接触器为KM1，反转接触器为KM2，A、B、C处各有行程开关SA、SB、SC。顺序控制要求如下滑台1.按启动按钮SB0，滑台由B点开始左行到A点；2.在A点碰行程开关SA后停留30秒；3.30秒时间到后，滑台右行到C点；4.在C点碰行程开关SC后，滑台
22、左行到B点；碰行程开关SB后停止。根据以上要求，做：(1)设计绘出电机控制主回路；(2)分配I/O通道，设计绘出PLC输入输出接口控制接线；(3)画出功能流图和梯形图。,54,解：1.电机控制主回路,55,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配,西门子S7-200 PLC,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB1,SB0,L1,GND,N,1L,220VAC,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,KM1,FR,KM2,SQ3,SQ1,SQ2,56,3绘制功能图和梯形图,1.按启动按钮SB0(I0.0)，滑台由B点开始左行到A点；,2.在A点碰行程开
23、关SQ1(I0.3)后停留30秒(T37)；,3.30秒(T37)时间到后，滑台右行到C点；,4.在C点碰行程开关SQ3(I0.5)后，滑台左行到B点；碰行程开关SQ2(I0.4)后停止。,57,58,I0.0,I0.1,I0.2,液压进给装置运动示意图,Q0.0,NO,OFF,OFF,Q0.1,I0.3,液压油缸,典型案例1*功能图顺序控制设计法,液压进给装置运动控制,59,I0.0,I0.1,I0.2,单序列结构液压进给装置运动示意图,Q0.0,OFF,ON,OFF,I0.3,液压油缸,输出点Q0.0有效，活塞杆向左运行,左行示意,60,I0.0,I0.1,I0.2,单序列结构液压进给装置
24、运动示意图,Q0.1,ON,OFF,OFF,I0.3,液压油缸,输出点Q0.1有效，活塞杆向右运行,右行示意,61,I0.0,I0.1,I0.2,单序列结构液压进给装置运动示意图,Q0.1,ON,OFF,OFF,I0.3,液压油缸,Q0.0,控制开关（转换条件）,限位开关,限位开关,限位开关,按钮开关（起动）,辅助继电器,M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4,62,I0.0,I0.1,I0.2,单序列结构液压进给装置运动示意图,Q0.0,ON,OFF,OFF,I0.3,进给装置顺序动作要求,Q0.1,初始状态：活塞杆置右端，开关I0.2为ON,辅助继电器M0.0为ON。,1.按下启
25、动按钮I0.3,开关Q0.0、M0.1为ON，左行。,2.碰到限位开关I0.1时，M0.2、Q0.1为ON，右行。,3.碰到限位开关I0.2时，M0.3、Q0.0为ON，左行。,4.碰到限位开关I0.0时，M0.4、Q0.1为ON，右行。,5.碰到限位开关I0.2时，停止。,I0.1,M0.2 Q0.1,I0.2,M0.3 Q0.0,I0.0,M0.4 Q0.1,63,图 单序列结构顺序功能图,单序列结构顺序功能图绘制,SM0.1,M0.1,M0.2,M0.3,M0.4,I0.3,I0.1,I0.2,I0.0,I0.2,Q0.0,Q0.1,Q0.0,Q0.1,左行,右行,右行,左行,M0.0,
26、初始步,起动,64,单序列结构梯形图绘制,单序列结构顺序功能图,右行,右行,运动示意图,单序列结构梯形图,M0.0,初始,65,编写红绿灯顺序控制程序：步进条件为时间步进型。状态步的处理为点红、熄绿灯，同时起动定时器，步进条件满足时（时间到）进入下一步，关断上一步。,典型案例2*功能图顺序控制设计法,M0.0,点红,熄绿,M0.1,T38置位,T37置位,熄红,点绿,等待启动,I0.0,66,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配表,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,SB1,L1,GND,N,1L,220VAC,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2
27、,PLC,绿灯,红灯,(a)PLC外部电气接线图,3.程序设计,拨动开关,68,组合机床的PLC控制系统 液压动力滑台采用电磁换向阀来实现动力头的快进、工进和快退。,典型案例3*功能图顺序控制设计法,例：某组合机床的动力头在初始状态时停在左边，限位开关SQ3（I0.2输入）为1状态，按下起动按钮SB1（I0.0输入），动力头按图示工作路线工作。工作一个循环后，返回并停在初始位置，控制液压电磁阀YV1（Q0.0控制）、YV2（Q0.1控制）、YV3（Q0.2控制）在各工步的状态如顺序功能图所示。,流程图,I0.3,I0.1,I0.2,快退,快进,工进,SQ1,SQ2,SQ3,YV1（Q0.0）,
28、YV3（Q0.2）,YV2（Q0.1）,原位,69,输入需占用5个输入端 SB1：起动控制开关信号，SB2：停止控制开关信号；SQ1，SQ2，SQ3作为位置检测开关信号，接至 PLC输入端；,电磁阀YV0，YV1，YV2需占用三个输出端点；液压泵电机采用开关直接控制起停，主轴电机采用继电接触器构成起停控制，而不需要用PLC 控制；PLC的选用：选用10点（6入，4出）以上的PLC，即可满足本系统的简单控制要求。,1.PLC的选择,70,2.PLC外部电气接线图及I/O地址分配表,+24V,1M,I0.5,I0.4,I0.3,I0.2,I0.1,I0.0,KM,SB2,SQ3,SQ1,SQ2,SB1,L1,GND,N,1L,220VAC,+24V,Q0.0,Q0.1,Q0.2,PLC,YV3,YV2,YV1,(a)PLC外部电气接线图,某组合机床动力头控制系统的顺序功能图与梯形图,（b）功能图,3.程序设计,某组合机床动力头控制系统的顺序功能图与梯形图,（b）功能图,(c)梯形图,73,小结：通过本讲的学习，重点掌握用基本逻辑操作指令实现顺序逻辑控制。,作业:将典型案例1设计一次。,学习要求,
