PLC教学编程方法PPT课件

实验2 设计一个指示灯闪烁电路 要求指示灯熄5秒 亮10秒 亮10次之后 灯全部熄灭 实验1 按下启动按钮 电动机延时3s后自动运转 按下停止按钮 电动机停止 1 第五章PLC编程方法 5 1梯形图的编程规则 5 2PLC程序的经验设计法 5 3PLC程序的顺序控制设计法 5 4使用STL指令的编程方法 5 5使用置位 复位指令的编程方法 5 6复杂系统的编程方法 2 梯形图的各种符号 要以左母线为起点 右母线为终点 允许省略右母线 从左向右分行绘出 每一行的开始是触点群组成的 工作条件 最右边是线圈或运算处理框表达的 工作结果 1 线圈及运算处理框不能与左母线相连且必须与右母线相连 指出下面两图的错误 2 触点应画在水平线上 不允许画在垂直分支上 竖线上不能画触点 很难正确识别触点 与其他触点的关系 可按逻辑关系改画 5 1梯形图编程规则 3 4 串并联电路宜 左宽右窄 上宽下窄 可减少程序语句 并联支路多的靠左母线 ANB 3 不包含触点的分支应画成垂直线 以便识别控制路径 横线上不能空白线段 4 ORB 5 对纵接输出宜 上简下繁 MPS MPP 串联多的电路位于上端 5 6 避免双线圈输出 双线圈是指在程序中对同一元件号的线圈有两次以上的输出 出现双线圈容易引起误动作 前面的输出无效 最后一次输出才是有效的 特例是同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈 7 遇到不可编程电路必须作重新安排 以便于正确应用PLC基本指令来进行编程 将不可编程电路重新安排成了可编程的电路 6 PLC程序设计常用的方法 经验设计法顺序控制设计法 5 2PLC程序的经验设计法 7 经验设计法 经验设计法用设计继电器电路图的方法来设计比较简单的开关量控制系统的梯形图 即在一些典型的控制电路程序的基础上 根据被控制对象的具体要求 进行选择组合 并多次反复调试和修改梯形图 有时需增加一些辅助触点和中间编程环节 才能达到控制要求 这种方法没有规律可遵循 设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系 所以称为经验设计法 经验设计法用于较简单的梯形图设计 应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路 如起保停电路 脉冲发生电路等 也可参考电工手册给出的大量常用的继电器控制电路 8 例1 送料小车自动控制系统的梯形图设计 要解决的问题 送料小车在限位开关X4处装料 10s后装料结束 开始右行 碰到X3后停下来卸料 15s后左行 碰到X4后又停下来装料 如此循环往复 9 设计过程 根据问题描述我们想到了电动机正反转控制系统 再考虑需修改的地方 要增加时间控制和限位开关控制 10 例2 控制小车往返次数的程序设计 书上P134 要解决的问题 假设小车开始时停在最左边 按下右行启动按钮 小车开始右行 以后小车将在两个限位开关之间往返运行 往返3次后小车停在最左边 11 例2 控制小车往返次数的程序设计 书上P134 12 用经验法设计梯形图存在的问题 1 设计方法很难掌握 设计周期长 没有一套固定的方法和步骤可以遵循 具有很大的试探性和随意性 设计复杂系统的梯形图 要用大量的中间元件来完成记忆 联锁 互锁等功能 由于需要考虑的因素很多 它们往往又交织在一起 分析起来非常困难 并且很容易遗漏一些问题 修改某一局部程序时 很可能会对系统其他部分程序产生意想不到的影响 2 装置交付使用后维修困难 用经验设计法设计出的梯形图往往非常复杂 分析起来非常困难 给PLC控制系统的维修和改进带来了很大困难 13 5 3PLC程序的顺序控制设计法顺序控制顺序控制 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 各个执行机构在生产过程中根据外部输入信号 内部状态和时间的顺序 自动而有秩序地进行操作 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作或工序 且这些动作或工序必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产的正常进行 这样的控制系统称为顺序控制系统 一 顺序控制设计法概述 14 顺序控制设计法顺序控制设计法的思想 首先根据系统的工艺过程 画出顺序功能图 然后根据顺序功能图画出梯形图 注意 编程软件GXDeveloper为用户提供了顺序功能图语言 在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作 顺序控制设计法是当前PLC程序设计的主要方法 容易被初学者接受 程序的调试 修改和阅读也很容易 并且大大提高了设计效率 15 顺序功能图 顺序功能图主要由步 动作 有向连线 转换和转换条件组成 顺序功能图SFC SequentialFunctionChart 就是描述控制系统的控制过程 功能及特性的一种图形 是设计PLC顺序控制程序的有力工具 16 二 顺序功能图1 步将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段 这些阶段称为步 步是根据输出量的状态划分的 在任何一步之内 各输出量的状态不变 但相邻两步输出量状态是不同的 用编程元件 辅助继电器M或状态S 代表各步 图4 15步的划分 17 初始步 与系统的初始状态相对应的步称为初始步 初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态 在顺序功能图中初始步用双线框表示 一般步用矩形框表示 矩形框中用数字或者软元件号表示步的编号 活动步 当系统正处于某一步所在的阶段时 称该步处于活动状态 该步为 活动步 18 动作被控系统在某一步中要完成某些 动作 在顺序功能图中动作用矩形框表示 矩形框可用文字或符号表示 有向连线在顺序功能图中 有向连线将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序排列并连接起来 转换将相邻各步分隔开 在有向连线上用与有向连线垂直的的短划线表示 19 转换条件使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件 外部输入信号PLC内部产生的信号 如T C 若干个信号的与 或 非逻辑组合 转换条件 标注在表示转换的短线的旁边 可以是文字语言 布尔代数表达式或图形符号 20 图4 17顺序功能图 初始步用双框 21 图5 10运料矿车示意图与顺序功能图 22 三 顺序功能图的基本结构 1 单序列由一系列相继激活的步组成 每一步的后面仅接有一个转换 每一个转换的后面只有一个步 在单序列中 有向连线没有分支与合并 23 三 顺序功能图的基本结构 2 选择序列选择序列的开始称为分支 转换符号只能标在水平连线之下 选择序列的结束称为合并 转换符号只允许标在水平连线之上 24 三 顺序功能图的基本结构 3 并行序列并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况 并行序列中的水平连线用双线表示 且只允许有一个转换符号 并行序列的开始称为分支 结束称为合并 25 26 四 顺序功能图中转换实现的基本规则1 转换实现的条件该转换所有的前级步都是活动步 相应的转换条件得到满足 图4 24转换的同步实现 27 四 顺序功能图中转换实现的基本规则2 转换实现应完成的操作使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步 使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步 28 顺序功能图的特点 两个步必须用一个转换将它们分隔开 不能直接相连 两个转换必须用一个步将它们分隔开 不能直接相连 顺序功能图中的初始步是必不可少的 一方面是因为该步与它的相邻步相比 从总体上说输出变量的状态并不相同 另一方面如果没有该步 系统无法返回初始停止状态 自动控制系统多次重复执行同一工艺过程 在顺序功能图中一般应有步和有向连线组成的闭环 即从最后一步返回初始步 用一个适当的信号 比如M8002 将初始步置为活动步 29 图4 17顺序功能图 30 5 4使用STL指令的编程方法 顺控设计法中梯形图的编程方式 根据系统的顺序功能图设计梯形图的方法 称为顺序控制梯形图的编程方法 使用STL指令的编程方式使用置位 复位指令的编程方式 31 使用专门用于编制顺序控制程序的编程元件状态 S 和步进梯形指令编程 STL StepLadderInstruction 步进梯形指令 RET 使STL指令复位的指令 STL触点 使用STL指令的状态的常开触点 它是一种 胖 触点 32 FX2N系列PLC的状态元件 注 1 状态的编号必须在指定范围内选择 2 各状态元件的触点 在PLC内部可自由使用 次数不限 3 在不用步进顺控指令时 状态元件可作为辅助继电器在程序中使用 33 表5 2步进顺控指令功能及梯形图符号 34 图5 2STL指令与顺序功能图 STL触点驱动的电路块有三个功能 负载的驱动处理 指定转换条件 指定转换目标当某一步为活动步时 对应的STL触点接通 负载被驱动 同时当转换条件满足时 转换实现 后续步变为活动步 与原活动步对应的状态被系统程序复位 STL触点断开 35 图5 2STL指令与顺序功能图 编程软件中STL指令画法 36 1 单序列的编程方法 复杂控制系统程序结构 37 1 单序列的编程方法 复杂控制系统程序结构 公用程序 38 1 单序列的编程方法 复杂控制系统程序结构 手动程序 39 1 单序列的编程方法 自动程序 复杂控制系统程序结构 40 1 单序列的编程方法 自动程序梯形图 41 STL指令的特点 STL指令有建立子 新 母线的功能 其后进行的输出及状态转移操作都在子母线上进行 与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令 LD点移到STL触点的右侧 RET指令使LD点返回左侧母线 各个STL触点驱动的电路一般放在一起 最后一个电路结束时 一定要使用RET指令 STL触点驱动的电路中不能使用主控类指令MC和MCR 可以使用跳转指令CJ 在转换条件对应的电路中 不能使用ANB ORB MPS MRD MPP指令 可以用转换条件对应的复杂电路来驱动辅助继电器 再用辅助继电器的常开触点来作转换条件 42 STL指令的特点 CPU只执行活动步对应的程序 因此允许同一元件的线圈在不同的STL接点后多次使用 即允许出现双线圈现象 但是同一个软元件的线圈不能在可能同时为活动步的STL区内出现 在有并行序列的顺序功能图中 应特别注意这一问题 OUT指令与SET指令均可以用于步的活动状态的转换 SET指令一般用于驱动状态的软元件号不当前步的状态的软元件号大的STL步 OUT指令一般用于顺序功能图中的闭环和调步 见P149页 43 2 选择序列的编程方法 图5 4选择序列 选择序列的分支 如果在某一步的后面有N条选择序列的分支 则该步的STL触点开始的电路块中应有N条分别指明各转换条件和转换目标的并联电路 选择序列的合并 分别得到每个分支的步进触点驱动电路块 没有必要特别留意选择序列的合并 只要正确地确定每一步的转换条件和转换目标 就能 自然地 实现选择序列的合并 44 2 选择序列的编程方法 图5 4选择序列 45 3 并行序列的编程方法 图5 6并行序列 注 串联的STL触点的个数不能超过8个 并行序列的分支 当S0是活动步 并且转换条件X0满足时 步S21和S24应同时变为活动步 并行序列的合并 S0之前有一个并行序列的合并 必须步S22和S25同时为活动步 对应于两条连续的STL指令 并且转换条件X2满足 才能使S0置位 46 3 并行序列的编程方法 图5 6并行序列 47 48 例 小车控制系统的顺序控制功能图与梯形图 49 50 4 跳步与循环结构跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式 1 跳步 正向跳步逆向跳步 2 循环结构 51 图5 9梯形图 52 53 中心思想 以顺序功能图中的转换为中心 使用置位 复位指令的编程方法 用转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联 作为执行SET RST指令的条件用SET指令使所有后续步对应的辅助继电器置位 用RST指令使所有前续步对应的辅助继电器复位 5 5使用置位 复位指令的编程方法 54 例 以图5 22中X1对应的转换为中心的编程方法 图5 22以转换为中心的编程方法 注 使用此种编程方法时 不能将输出继电器的线圈与SET RST指令并联 应用代表步的辅助继电器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器的线圈 55 例 信号灯控制系统的顺序功能图与梯形图 56 二 选择序列的编程方法 图5 26选择序列 每个转换只有一个前级步和一个后级步 因此编程方法和单序列相同 57 图5 27梯形图 图5 26选择序列 58 三 并行序列的编程方法 图5 28并行序列 并行序列的分支处的转换有多个后续步 因此该转换所对应的电路块中应将这些后续步对应的辅助继电器置位并行序列的合并处的转换有多个前级步 因此该转换所对应的电路块中应将这些前级步对应的辅助继电器的常开触点串联作为后续步置位的条件 59 图5 29梯形图 图5 28并行序列 60 四 各种编程方法的比较 1 编程方法的通用性以转换为中心的编程方法通用性较强 使用STL指令的编程方法属于专用指令 2 不同编程方法设计的程序长度比较使用STL指令的编程方法设计的程序较短 61 四 各种编程方法的比较 3 电路结构及其他方面的比较以转换为中心的编程方法 以转换为中心 充分体现了转换实现的基本规则 使用STL指令的编程方法 以STL触点为中心 62 STL指令的优点 在转换实现时 对前级步的状态和由它驱动的输出继电器的复位是由系统程序完成的 而不是由用户程序在梯形图中完成 因此程序最短 LD点被移到了STL触点的右端 对于选择序列的分支的编程提供了方便 CPU不执行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中的指令 缩短了用户程序的执行时间 在使用STL指令的编程方法时 只需注意某一步有哪些输出继电器应被驱动 不必考虑是否会出现双线圈现象 大大简化了输出电路的设计 63 1 系统简介 对于很多工业设备都需要设置几种不同的工作方式 常见的有手动 单步 单周期和连续4种工作方式 后3种属自动工作方式 其梯形图可采用右图所示的典型结构 在主程序中用调用子程序的方法来实现各种工作方式的切换 编程方法一 5 7具有多种工作方式的系统的编程方法 主程序 64 公用程序 公用程序 用于处理各种工作方式都要执行的任务 以及不同工作方式之间相互切换的处理 65 公用程序 手动程序 66 67 68 1 系统简介 图5 32梯形图的总体结构 对于很多工业设备都需要设置几种不同的工作方式 常见的有手动 单步 单周期和连续4种工作方式 后3种属自动工作方式 其梯形图一般采用右图所示的典型结构 采用跳转结构 其中X10为自动 手动切换开关 公用程序用于自动程序和手动程序相互切换的处理 编程方法二 69 2 手动程序与公用程序 1 手动程序设计手动程序可以独立地对PLC的输出量进行控制例 一处卸料的送料小车的控制系统 70 图5 33操作面板示意图 71 图5 34外部接线图 72 图5 35手动程序 73 2 公用程序设计公用程序的作用 自动程序和手动程序相互切换的处理 当系统开始执行自动程序时 要求系统处于与自动程序的顺序功能图中初始步对应的初始状态 如开机后系统没有处于初始状态 则应进入手动工作方式 用手动操作使系统进入初始状态 再切换到自动工作方式 也可以设置使系统自动进入初始状态 系统进入自动运行之前 公用程序应将顺序功能图的初始步对应的编程元件置位 将除初始步以外的各步对应的辅助继电器复位 避免系统返回自动工作方式时出现同时有两个活动步的异常情况 74 图5 36公用程序 75 3 自动程序的编程方法 自动程序包括单步 单周期和连续三种工作方式单步 从初始步开始 按一下启动按钮 系统转换到下一步 完成该步任务后 自动停止工作并停在该步 再按一下启动按钮 又往前走一步 一般用于系统调试 单周期 按下启动按钮后 从初始步开始按顺序功能图的规定完成一个周期的工作 返回并停留在初始步 连续工作 在初始状态按下启动按钮 小车从初始步开始一个周期接一个周期地反复连续工作 按下停止按钮后 并不马上停止工作 而是在完成最后一个周期的全部工作后才停在初始步 76 3 自动程序的编程方法 上述系统的顺序功能图 77 基本指令及编程实例 实例1 三组抢答器 实例3 三台电机的循环启停运转控制 实例4 运料小车的往返控制 实例5 两处卸料的小车控制 实例2 五组抢答控制器 实例6 十字路口交通灯控制 78 实例1 三组抢答器 儿童组2人 学生组1人 教师组2人组成3组抢答 儿童任一人按按钮均可抢答 教师需二人同时按按钮才可抢答 在主持人宣布开始并按下按钮后10s内有人抢答 则幸运彩球转动表示庆贺 输入输出信号列表 79 儿童1 儿童2 学生 教师1 教师2 开始 复位 儿童抢答指示灯 学生抢答指示灯 教师抢答指示灯 彩灯旋转继电器 可编程接线原理图 80 儿童任一人抢答 学生抢答 教师二人同时抢答 彩灯旋转 存在的问题 1 互锁 竞时封锁 2 10s后抢答无效 梯形图设计 启保停电路 主持人 开始 并计时10秒后 仍有人抢答 视无效 即彩球不亮 已在答题时 彩灯应能自锁 不受T0控制 81 实例2 五组抢答控制器设计 主持人总台设有灯 音响 开始和复位按钮 五个参赛队分台均设有灯及抢答按钮 在主持人按下开始按钮前有人抢答视为 违例 总台灯 某台灯及音响动作 在主持人按下开始按钮后10s到无人抢答视为 无人应答 总台灯及音响动作 有人正常抢答 音响 某台灯动作 抢答后超过30s未答完视为 超时 总台灯及音响动作 主持人按下复位按钮 抢答器复位 82 输入输出信号列表 83 梯形图设计 违例 竞时封锁原则 T1时间内无人应答 有人应答但超过T2时间 总台灯 有人抢答 无人应答 有人应答但超时 总台音响 自保持 END 利用停止按钮进行主控选择 主控结束返回母线 84 实例3 三台电动机循环启停控制 三台电机Y0 Y1 Y2相隔5s启动 各运行10s停止 并循环 分析 建立 时间点 是程序设计的关键 由于本例时间间隔相等 故 时间点 的建立也可借助振荡电路及计数器 C0 C1 C2 C3 X0启动 方法一 用1个定时器与4个计数器配合 方法二 用4个定时器找关键点 T0 T1 T2 T3 85 M0由启动信号获得 各计数器初始复位由M0完成 四个计数器对T0脉冲计数 计数到设定值时 相应触点动作 Y1的启 停 条件是X0 C1 动作 Y2的启 停 条件是X0 C0 C1 动作 Y3的启 停 条件是X0 C1 C3 动作 X0接通后 T0产生周期为5s的振荡方波 方法一 用1个定时器与4个计数器配合 循环计数的复位条件由C3提供 86 用M8002代替PLS指令 可减少程序2步 指令表 87 方法二 定时器法找关键点 循环起动前如何复位 比较 循环起动比方法一简单 因为定时器的复位容易 四个定时器对分别计时 计时到设定值时 相应触点动作 Y1 Y2 Y3各自的启停条件 88 实例4 运料小车的往返控制 如图所示 SQ1 SQ2为运料小车左右终点的行程开关 运料小车在SQ1处装料 20s后装料结束 开始右行 当碰到SQ2后停下来卸料 15s后左行 碰到SQ1后又停下来装料 这样不停地循环工作 直到按下停止按钮SB3 按钮SB1 SB2分别是小车右行和左行的启动按钮 SQ1 X3 SQ2 X4 延时15s 卸料后小车向后运行 延时20s 装料后完成一次动作 向前 右 Y0 后退 左 Y1 89 正反转梯形图 装料位置应