可编程控制器PLC课件05

1、 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1 1页页 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2 2页页 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。各的编程方法。各PLCPLC厂家生产的可编程序控制器在编程元件、指厂家生产的可编程序控制器在编程元件、指令功能和表示方法上有较大的差异。令功能和表示方法上有较大的差异。 自动控制程序的执行对硬件可靠性的要求是很高的，如果机械限自动控制程序的执行对硬件可靠性的要求是很高的，如果机械限位开关、接近开关、光电开关等不能提供正确的反馈信号，自动控位开关

2、、接近开关、光电开关等不能提供正确的反馈信号，自动控制程序是无法成功执行的。在这种情况下，为了保证生产的进行，制程序是无法成功执行的。在这种情况下，为了保证生产的进行，需要切换到手动工作方式，此外在调试设备时也需要在手动状态下需要切换到手动工作方式，此外在调试设备时也需要在手动状态下对各被控对象进行独立的操作。因此除了自动程序外，一般还需要对各被控对象进行独立的操作。因此除了自动程序外，一般还需要设计手动程序，常用的顺控系统程序结构有多种方式。设计手动程序，常用的顺控系统程序结构有多种方式。1、初始状态的处理、初始状态的处理初始化程序初始化程序 对于多操作方式如有自动、手动、单周期、单步、自动

3、回原点等对于多操作方式如有自动、手动、单周期、单步、自动回原点等等则应考虑不同操作方式进入不同的初始状态或程序入口。开机对等则应考虑不同操作方式进入不同的初始状态或程序入口。开机对 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3 3页页 应的程序入口是那一个，需要初始化程序确定。此处，对于有些没应的程序入口是那一个，需要初始化程序确定。此处，对于有些没有悼电保护的工作单元，也经常需要设定初始状态。有悼电保护的工作单元，也经常需要设定初始状态。 用于表示系统工作程序的状态器，系统在进入初始状态之前，还用于表示系统工作程序的状态器，系统在进入初始状态之前，还应将与顺序功能图的初始步对应的编

4、程元件置位，为转换的实现作应将与顺序功能图的初始步对应的编程元件置位，为转换的实现作好准备，并将其余各步对应的编程元件置为好准备，并将其余各步对应的编程元件置为OFF状态，这是因为在状态，这是因为在没有并行序列或并行序列未处于活动状态时，同时只能有一个活动没有并行序列或并行序列未处于活动状态时，同时只能有一个活动步。步。2、多种工作方式的程序结构多种工作方式的程序结构 每一种工作方式的控制要求不同，采用的每一种工作方式的控制要求不同，采用的设计方法也不一样设计方法也不一样。如。如手动程序常采用经验设计法；自动程序则采用顺控设计法，其它的手动程序常采用经验设计法；自动程序则采用顺控设计法，其它的

5、如单周期、单步、自动回原点等若能采用顺控设计法更为简便，有如单周期、单步、自动回原点等若能采用顺控设计法更为简便，有些可与自动连续循环结合起来，如单周期、双周期。些可与自动连续循环结合起来，如单周期、双周期。由于在调试、安装、维修等环节都一定要有手动，即大多数控制系由于在调试、安装、维修等环节都一定要有手动，即大多数控制系统至少要有手动和自动两大部分。下面以这两种工作方式说明，可统至少要有手动和自动两大部分。下面以这两种工作方式说明，可类推。至于多工作方式，在第类推。至于多工作方式，在第5节分析。节分析。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4 4页页 程序结构如图程序结构如图

6、5-1所示，对于还有其它相对独立的程序结构，可所示，对于还有其它相对独立的程序结构，可再设不同的跳转入口，当然跳转条件的逻辑组合，不同工作方式再设不同的跳转入口，当然跳转条件的逻辑组合，不同工作方式间是间是“逻辑非逻辑非”的关系。的关系。 图图5-1 跳转的程序结构跳转的程序结构 图图5-2 调用子程序结构调用子程序结构 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系5 5页页 程序结构如图程序结构如图5-2所示，同样对于还有其它相对独立的程序结所示，同样对于还有其它相对独立的程序结构，可再设不同的子程序，当然调用子程序条件的逻辑组合，不同构，可再设不同的子程序，当然调用子程序条件的逻辑

7、组合，不同工作方式间也是工作方式间也是“逻辑非逻辑非”的关系的关系 。 假设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假设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。自动连续工作方式的程序设计法有下图中初始步对应的初始状态。自动连续工作方式的程序设计法有下列三种方式：列三种方式： 三菱公司的三菱公司的STL(步进梯形步进梯形)指令是用于设计顺序控制程序的专用指指令是用于设计顺序控制程序的专用指令，该指令利用状态器令，该指令利用状态器S，易于理解，使用方便。如使用三菱的，易于理解，使用方便。如使用三菱的PLC，建议优先采用，建议优先采用STL指令来设计

8、顺序控制程序。指令来设计顺序控制程序。许多可编程序控制器生产厂家都设计了专门用于编制顺序控制程序许多可编程序控制器生产厂家都设计了专门用于编制顺序控制程序的指令和编程元件件，例如美国的指令和编程元件件，例如美国GE公司、公司、GOULD公司的鼓形控制公司的鼓形控制器，日本东芝公司的步进顺序指令。器，日本东芝公司的步进顺序指令。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系6 6页页 不同的工作状态，用辅助继电器不同的工作状态，用辅助继电器 来代表，此即程序继电器；对来代表，此即程序继电器；对程序继电器线圈，利用起停保电路这一最简单的经验设计法完成，程序继电器线圈，利用起停保电路这一最简

9、单的经验设计法完成，如如补充图补充图b）所示。所示。 iM图图5-3 顺序功能图与梯形顺序功能图与梯形图的对应关系图的对应关系图补充：顺控控制的输出与置图补充：顺控控制的输出与置/复复位设计法位设计法 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系7 7页页 转换的前提是转换的前提是前一级为活动状态前一级为活动状态和和转换条件成立转换条件成立，这两个条件的，这两个条件的“逻辑与逻辑与”为当前程序继电器的置位与前一级程序继电器的复位条为当前程序继电器的置位与前一级程序继电器的复位条件，如补充图件，如补充图c）所示。）所示。 后两种编程方法的利用软继电器触点与线圈的输出与置位指令，后两种编程

10、方法的利用软继电器触点与线圈的输出与置位指令，各个厂家的各个厂家的PLC都有这种指令，通用性很强。都有这种指令，通用性很强。 指令符指令符名称名称指令意义指令意义STL 步进步进触点触点指令指令在顺控程序上面进行工序步进型控制的指令在顺控程序上面进行工序步进型控制的指令RET 步进返回指令步进返回指令表示状态流程的结束，返回主程序（母线）的指表示状态流程的结束，返回主程序（母线）的指令令 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系8 8页页 STL(Step Ladder Instruction): 步进梯形指令简称为步进梯形指令简称为STL指令或步指令或步进接点指令。具有母线下移功

11、能。进接点指令。具有母线下移功能。 RET(Return):步进复位（返回）步进复位（返回）指令指令,母线返回。母线返回。使用使用STL指令的状态寄存器的常开触点称为指令的状态寄存器的常开触点称为STL触点触点 ，图形，图形与一般的常开触点有所区别（在有的专用软件包则与一般的常开触点有所区别（在有的专用软件包则以功能输出指令以功能输出指令的形式连接于两母线间，类似于的形式连接于两母线间，类似于END指令指令）。由于这代表了特殊的）。由于这代表了特殊的功能，与主控触点功能，与主控触点MC一样，一样，没有常闭触点没有常闭触点的概念的概念STL触点驱动的电路块具有触点驱动的电路块具有3个功能：对负载

12、的驱动处理、指定转个功能：对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。它们在梯形图中的元件符号如图换条件和指定转换目标。它们在梯形图中的元件符号如图5-3所示。所示。从该图可以看出顺序功能图与梯形图之间的对应关系从该图可以看出顺序功能图与梯形图之间的对应关系 。图图5-3 顺序功能图与梯形图顺序功能图与梯形图 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系9 9页页 从状态内的母线，一旦写入从状态内的母线，一旦写入LD或或LDI指令后，指令后，对不需要触点对不需要触点的指的指令就不能再编程。需要按下图的方法改变这样的回路：令就不能再编程。需要按下图的方法改变这样的回路：（a）错误的驱动

13、方法；（）错误的驱动方法；（b）正确的驱动方法；（）正确的驱动方法；（c）正确的驱动方法）正确的驱动方法 输出的驱动输出的驱动 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1010页页 除了后面要介绍的并行序列的合并对应的电路外，除了后面要介绍的并行序列的合并对应的电路外，STL触点是与触点是与左侧母线相连的常开触点。左侧母线相连的常开触点。当某一步为活动步时，对应的当某一步为活动步时，对应的STL触点触点接通，该步的负载被驱动。接通，该步的负载被驱动。当该步后面的转换条件满足时，转换实当该步后面的转换条件满足时，转换实现，即后续步对应的状态寄存器被现，即后续步对应的状态寄存器被SET

14、指令置位，后续步变为活动指令置位，后续步变为活动步步。同时。同时转换前的活动步转换前的活动步对应的状态寄存器对应的状态寄存器被系统程序复位被系统程序复位，与其，与其对应的对应的STL触点断开。触点断开。步进梯形指令步进梯形指令STL仅对状态器仅对状态器S应用。应用。FX2N系列可编程序控制器的系列可编程序控制器的状态状态S0S9用于初始步（可与状态初始化的功能指令用于初始步（可与状态初始化的功能指令IST配合应配合应用），用），S10S19用于返回原点，用于返回原点，S20S499是通用状态，是通用状态，S500S899有断电保持功能，有断电保持功能，S900S999用于报警。用它们编制顺序控

15、用于报警。用它们编制顺序控制程序时，应与步进梯形指令一起使用。制程序时，应与步进梯形指令一起使用。FX系列有许多用于步进顺系列有许多用于步进顺控编程的特殊辅助继电器。控编程的特殊辅助继电器。不应用步进接点指令不应用步进接点指令STL的状态器的状态器S，可类似一般的辅助寄存器应，可类似一般的辅助寄存器应用。用。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1111页页 图：补充例图：补充例 凸轮控制工作台凸轮控制工作台 与与STL触点相连的触点应使用触点相连的触点应使用LD/LDI令，即令，即LD点移到点移到STL触点的触点的右侧，该点成为临时母线即右侧，该点成为临时母线即母线下移母线下

16、移，这类似于主控指令，这类似于主控指令MC。 RET指令意味着整个指令意味着整个STL程序区的结束，程序区的结束，LD/LDI点返回左侧母线。点返回左侧母线。各各STL触点驱动的电路一般放在一起：下一条触点驱动的电路一般放在一起：下一条STL指令的出现意味指令的出现意味着当前着当前STL程序区的结束和新的程序区的结束和新的STL程序区的开始，与这种程序区的开始，与这种连续使连续使用用不必每一次使用不必每一次使用STL都要对应都要对应RET指令，这与指令，这与主控主控MCR一一对应一一对应不同。不同。最后一个最后一个STL电路电路结束时要使用结束时要使用RET指令，即指令，即母线返回母线返回，否

17、则系统将不能正否则系统将不能正常工作。将出现常工作。将出现“程序错误程序错误”信息，信息，PLC不能执行用户不能执行用户程序。程序。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1212页页 CPU不执行不执行处于处于断开状态断开状态的的STL触点驱动的电路块中的指令，与触点驱动的电路块中的指令，与条件跳步指令条件跳步指令(CJP)类似，在没有并行序列时，同时只有一个类似，在没有并行序列时，同时只有一个STL触点接通，因此使用触点接通，因此使用STL指令可以显著地缩短用户程序的执行时间，指令可以显著地缩短用户程序的执行时间，提高提高PLC的输入、输出响应速度。的输入、输出响应速度。 由

18、于由于CPU只执行活动步对应的电路块，不同的只执行活动步对应的电路块，不同的STL触点可以分别触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈，即驱动同一编程元件的一个线圈，即“双线圈双线圈”现象。现象。但是同一元件但是同一元件的线圈不能在可能同时为活动步的的线圈不能在可能同时为活动步的STL区内出现区内出现，在有，在有并行序列并行序列的的顺序功能图中，应特别注意这一问题，即顺序功能图中，应特别注意这一问题，即“双线圈双线圈”问题。问题。 在步的活动状态的转换过程中，相邻两步的状态继电器会同时在步的活动状态的转换过程中，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。为了避免不能

19、同时一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。为了避免不能同时接通的两个输出接通的两个输出(如控制异步电动机正反转的交流接触器线圈如控制异步电动机正反转的交流接触器线圈)同时同时 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1313页页 动作，除了在梯形图中设置软件互锁电路外，还应在动作，除了在梯形图中设置软件互锁电路外，还应在PLC外部设置外部设置由常闭触点组成的硬件互锁电路。由常闭触点组成的硬件互锁电路。 定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。同一定时器的线圈定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。同一定时器的线圈可以在不同的步使用可以在不同的步使用，但，但不能用于相邻的两步不能

20、用于相邻的两步：如果用于相邻的两：如果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导致定时器的非正常运行。能复位，将导致定时器的非正常运行。 作用在于作用在于关断刚离开状态的所有输出关断刚离开状态的所有输出，注意执行结果为，注意执行结果为0与不执与不执行是两回事。行是两回事。STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y，M，S，T等元件的等元件的线圈和应用指令。线圈和应用指令。STL触点右边有些指令不能应用、受到限制或不触点右边有些指令不能应用、受到限制或不宜使用。宜使

21、用。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1414页页 STL触点右边不能使用栈触点右边不能使用栈(MPS/MRD/MPP)。STL程序块中可使用最多程序块中可使用最多4级嵌套的级嵌套的FORNEXT循环指令。循环指令。：虽然并不禁止在：虽然并不禁止在STL触点驱动的电路抉中使用触点驱动的电路抉中使用CJ（跳转）指令，但是可能引起附加的和不必要的程序流程混乱。（跳转）指令，但是可能引起附加的和不必要的程序流程混乱。为了保证程序易于维护和快速查错，建议不要在为了保证程序易于维护和快速查错，建议不要在STL程序中使用跳程序中使用跳转指令，跳转的实现可采用转指令，跳转的实现可采用OU

22、T指令。指令。 MPS/MRD/MPP指令的位置指令的位置 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1515页页 在在STL触点后的电路块中，触点后的电路块中，OUT指令与指令与SET指令均可用于步的活动指令均可用于步的活动状态的转换，都具有将原来的活动步对应的状态寄存器复位，此外状态的转换，都具有将原来的活动步对应的状态寄存器复位，此外还有所激活状态的自保持功能。还有所激活状态的自保持功能。SET指令用于将状态继电器置位为指令用于将状态继电器置位为ON并保持，以激话对应的步。并保持，以激话对应的步。如果如果SET指令在指令在STL区内，一旦当前的区内，一旦当前的STL步被激活，原

23、来的活动步被激活，原来的活动步对应的状态器线圈被系统程序自动复位。步对应的状态器线圈被系统程序自动复位。SET指令一般用于驱动指令一般用于驱动状态继电器的元件号比当前步的状态继电器元件号大的状态继电器的元件号比当前步的状态继电器元件号大的STL步。步。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1616页页 图图5-5 顺序功能图中的跳步顺序功能图中的跳步 在在STL区内的区内的OUT指令用于顺序功能图中的闭环和跳步，如果想指令用于顺序功能图中的闭环和跳步，如果想跳回已经处理过的步，或向前跳过若干步，可对状态继电器使用跳回已经处理过的步，或向前跳过若干步，可对状态继电器使用OUT指令

24、指令(见图见图5-5)。OUT指令还可以用于指令还可以用于远程跳步远程跳步，即从顺序功，即从顺序功能图中的一个序列跳到另外一个序列能图中的一个序列跳到另外一个序列(见图见图5-5)。以上情况虽然可以。以上情况虽然可以使用使用SET指令，但可使用指令，但可使用OUT指令，用以区分跳步与与正常的状态指令，用以区分跳步与与正常的状态转移。转移。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1717页页 使用使用OUT指令时，在指令时，在STL图中用于向分离的图中用于向分离的状态转移状态转移 在转换条件对应的电路中，不能使用在转换条件对应的电路中，不能使用ANB，ORB，MPS，MRD和和MP

25、P指令。可用转换条件对应的复杂电路来指令。可用转换条件对应的复杂电路来驱动辅助继电器驱动辅助继电器，再，再用后者的用后者的常开触点来作转移条件常开触点来作转移条件，这完全类借用电气控制系统的思，这完全类借用电气控制系统的思想。想。 状态的转移方法状态的转移方法 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1818页页 M2800M3071是单操作标志，当图是单操作标志，当图5-6中中M2800的线圈通电时，只有它后面的线圈通电时，只有它后面M2800第第一个的边沿检测触点一个的边沿检测触点(2号触点号触点)能工作，而能工作，而M2800的的1号和号和3号脉冲触点不会动作。号脉冲触点不会

26、动作。M2800的的4号触点是使用号触点是使用LD指令的普通触点，指令的普通触点，M2800的线圈通电时，该触点闭合。的线圈通电时，该触点闭合。 图图5-6 单操作标志单操作标志 转移条件回转移条件回路指令的应路指令的应用：用： 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系1919页页 图图5-7 一个转换条件完成多次转换实现一个转换条件完成多次转换实现 借助单操作标志可以借助单操作标志可以用一个转换条件实现多用一个转换条件实现多次转换。在图次转换。在图5-7中，中，当当S20为活动步，为活动步，X0的的常开触点闭合时，常开触点闭合时，M2800的线圈通电，的线圈通电，M2800的第一

27、个上升沿的第一个上升沿检测触点闭合一个扫描检测触点闭合一个扫描周期，实现了步周期，实现了步S20到到步步S21的转换。的转换。 X0的常开触点下一次由断开变为接通时，因为的常开触点下一次由断开变为接通时，因为S20为不活动步，为不活动步，没有执行图中的第一条没有执行图中的第一条LDP M2800指令，活动步指令，活动步S21的的STL触点之触点之后的触点是后的触点是M2800的线圈之后遇到的它的的线圈之后遇到的它的第一个第一个上升沿检测触点，上升沿检测触点，所以该触点闭合一个扫描周期，系统由步所以该触点闭合一个扫描周期，系统由步S21转换到步转换到步S22。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学

28、电气工程与自动化系2020页页 并行序列或选择序列中分支处的支路数不能超过并行序列或选择序列中分支处的支路数不能超过8条条 STL指令不能与指令不能与MC、MCR指令一起使用。在指令一起使用。在FORNEXT循环结循环结构中、子程序和中断程序中，不能有构中、子程序和中断程序中，不能有STL程序块，程序块，STL程序块也不程序块也不能出现在能出现在FEND指令（主程序结束指令）之后。指令（主程序结束指令）之后。使用使用STL指令的编程方式很容易掌握，编制出的程序也较短，因此指令的编程方式很容易掌握，编制出的程序也较短，因此很受梯形图设计人员的欢迎。对于没有很受梯形图设计人员的欢迎。对于没有STL

29、指令的可编程序控制器，指令的可编程序控制器，也对以仿照也对以仿照STL指令的设计思路来设计顺序控制梯形图，这就是仿指令的设计思路来设计顺序控制梯形图，这就是仿STL指令的编程方式。指令的编程方式。 如补充图为某加热炉送料系统的顺序功能图与梯形图。除初始步如补充图为某加热炉送料系统的顺序功能图与梯形图。除初始步外，各步的动作分别为开炉门、推料、推料机返回和关炉门。外，各步的动作分别为开炉门、推料、推料机返回和关炉门。X0是是起动按钮，起动按钮，X1X4分别是各动作结束的限位开关。与左侧母线分别是各动作结束的限位开关。与左侧母线 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2121页页 相

30、连的相连的M200M204的触点，其作用与的触点，其作用与STL触点相似，它右边的电触点相似，它右边的电路块的作用为驱动负载、指定转换条件和转换目标，以及使前级步路块的作用为驱动负载、指定转换条件和转换目标，以及使前级步的辅助继电器复位。的辅助继电器复位。 图补充图补充 仿照仿照STL指令的编程方式指令的编程方式 图补充图补充 仿照仿照STL指令的编指令的编程方式程方式2 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2222页页 不过由于这种编程方式用辅助继电器代替状态寄存器，用普通的常不过由于这种编程方式用辅助继电器代替状态寄存器，用普通的常开触点代替开触点代替STL触点，与使用触点

31、，与使用STL指令的编程方式相比，有以下的指令的编程方式相比，有以下的不同之处：不同之处： （1）与代替）与代替STL触点的常开触点（如图中触点的常开触点（如图中M200M204的常开触的常开触点）相连的触点，应使用点）相连的触点，应使用AND或或ANI指令，而不是指令，而不是LD或或LDI指令。指令。 （2）对代表前级步的辅助继电器的复位，由用户程序在梯形图中）对代表前级步的辅助继电器的复位，由用户程序在梯形图中用用RST指令来完成，而不是由系统程序完成。指令来完成，而不是由系统程序完成。（3）不允许出现双线圈现象：当某一输出继电器在几步中均为）不允许出现双线圈现象：当某一输出继电器在几步中

32、均为“1”状态时，应将代表这几步的辅助继电器的常开触点并联后，控制该状态时，应将代表这几步的辅助继电器的常开触点并联后，控制该输出继电器的线圈。输出继电器的线圈。将图中的将图中的RST指令与对后续步置位的指令与对后续步置位的SET指令并联，得到补充右图，指令并联，得到补充右图，这实际是从后面介绍的以转换为中心的编程方式演变而来的。这实际是从后面介绍的以转换为中心的编程方式演变而来的。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2323页页 以气囊硫化机控制为例，以气囊硫化机控制为例，装在圆模上的半成品套装在圆模上的半成品套上胶套后装入缸内，闭上胶套后装入缸内，闭合缸门并使之转过一个合

33、缸门并使之转过一个角度角度(合齿合齿)，然后通入外，然后通入外压蒸汽，延时一段时间压蒸汽，延时一段时间后，通入内压蒸汽，对后，通入内压蒸汽，对半成品进行加压硫化。半成品进行加压硫化。硫化完后关闭内压阀和硫化完后关闭内压阀和外压阀排气，压力降到外压阀排气，压力降到接近为零后再排一段时接近为零后再排一段时间的汽，最后开门和分间的汽，最后开门和分齿，由工人取出成品。齿，由工人取出成品。 图图5-4 气囊硫化机顺序功能图与步进梯形图气囊硫化机顺序功能图与步进梯形图 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2424页页 图图5-4为气囊硫化机控制系统的顺序功能图和步进梯形图。从图中为气囊硫化

34、机控制系统的顺序功能图和步进梯形图。从图中可看出，只要遵循步进指令的三个基本点即对负载的驱动处理、指可看出，只要遵循步进指令的三个基本点即对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标，就很容易由状态流程图即顺序功能图定转换条件和指定转换目标，就很容易由状态流程图即顺序功能图作出相应的步进梯形图，因此，用户的主要精力在于状态流程图即作出相应的步进梯形图，因此，用户的主要精力在于状态流程图即顺序功能图的分析上，也就是控制要求的分析而非程序语言的编写顺序功能图的分析上，也就是控制要求的分析而非程序语言的编写上。上。 复杂的控制系统的顺序功能由由单序列、选择序列和并行序列组复杂的控制系统的顺序功能由由

35、单序列、选择序列和并行序列组成，掌握了选择序列和并行序列的编程方法，就可以将复杂的顺序成，掌握了选择序列和并行序列的编程方法，就可以将复杂的顺序功能图转换为梯形图。功能图转换为梯形图。 对选择序列和并行序列编程的关键在于对它们的分支与合并的处对选择序列和并行序列编程的关键在于对它们的分支与合并的处理，转换实现的基本规则是设计复杂系统梯形图的基本准则。以运理，转换实现的基本规则是设计复杂系统梯形图的基本准则。以运输带控制系统为例，起动时顺序起动，停止时依次停止，如图输带控制系统为例，起动时顺序起动，停止时依次停止，如图5-8所示。所示。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系252

36、5页页 图图5-8 运输带控制系统的顺序功能图与梯形图运输带控制系统的顺序功能图与梯形图 如果在某一步的后如果在某一步的后面有面有N条选择序列条选择序列的分支，则该步的的分支，则该步的STL触点开始的电触点开始的电路块中应有路块中应有N条分条分别别指明各转换条件指明各转换条件和转换目标的并联和转换目标的并联电路。电路。如图如图5-8中中STL S20后有后有X1、T0两个转换分支；两个转换分支；STL S21后有后有X1、T1两个转换分支；两个转换分支；相应地有两条转换相应地有两条转换条件成立时的转移条件成立时的转移置位语句。置位语句。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系26

37、26页页 STL触点具有与主控指令触点具有与主控指令(MC)相同的特点，即相同的特点，即LD点移到了点移到了STL触触点的右端，对于选择序列的分支对应的电路的设计，是很方便的。点的右端，对于选择序列的分支对应的电路的设计，是很方便的。用用STL指令设计复杂系统的梯形图时更能体现其优越性。指令设计复杂系统的梯形图时更能体现其优越性。 选择性分支先进行驱动处理，然后进行转移处理。所有的转移处选择性分支先进行驱动处理，然后进行转移处理。所有的转移处理按顺序继续进行。理按顺序继续进行。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2727页页 图图5-8中的步中的步S24之前有一个由两条支路组

38、成的选择序列的合并，当之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当S21为活动步，转换条件为活动步，转换条件X1得到满足，或者步得到满足，或者步S23为活动步，转换为活动步，转换条件条件T2得到满足，都将使步得到满足，都将使步S24变为活动步，同时系统程序将步变为活动步，同时系统程序将步S21或步或步S23复位为不活动步。复位为不活动步。由于在梯形图中，由由于在梯形图中，由S21和和S23的的STL触点驱动的电路块中均有转触点驱动的电路块中均有转换目标换目标S24，对它们的后续步，对它们的后续步S24的置位（将它变为活动步）是用的置位（将它变为活动步）是用SET指令实现的，对相应前级步的复位（

39、将它变为不活动步）是指令实现的，对相应前级步的复位（将它变为不活动步）是由系统程序自动完成的。与并行汇合不同，其实在设计梯形图时，由系统程序自动完成的。与并行汇合不同，其实在设计梯形图时，没有必要特别留意选择序列的合并如何处理，只要正确地确定每没有必要特别留意选择序列的合并如何处理，只要正确地确定每一步的转换条件和转换目标，就能一步的转换条件和转换目标，就能“自然地自然地”实现选择序列的合实现选择序列的合并。并。 在使用中要注意程序的顺序号，首先只进行汇合前状态的驱动处在使用中要注意程序的顺序号，首先只进行汇合前状态的驱动处理，然后按顺序继续进行汇合状态转移处理，分支列与汇合列不能理，然后按顺

40、序继续进行汇合状态转移处理，分支列与汇合列不能交叉。交叉。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2828页页 选择性分支汇合的编程选择性分支汇合的编程 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系2929页页 补充例：补充例：自动门控制系统的顺序功能图和梯形图。人靠近自动门时，自动门控制系统的顺序功能图和梯形图。人靠近自动门时，感应器感应器X0为为ON，Y0驱动电机高速开门，碰到开门减速开关驱动电机高速开门，碰到开门减速开关X1时，时，变为低速开门。碰到开门极限开关变为低速开门。碰到开门极限开关X2时电机停转，开始延时。若在时电机停转，开始延时。若在 s内感应器检测到无

41、人，内感应器检测到无人，Y2起动电机高速关门。碰到关门减速开关起动电机高速关门。碰到关门减速开关X4时，改为低速关门，碰到关门极限开关时，改为低速关门，碰到关门极限开关X5时电机停转。在关门时电机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时延时 s后自动转换为后自动转换为高速开门。高速开门。 5 . 05 . 0上述控制要求对应的顺序功能图与步进梯形图如补充图所示。上述控制要求对应的顺序功能图与步进梯形图如补充图所示。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3030页页 图图 补充自动门的顺序功能图与步进梯形图补充自动门的顺序功能图与步

42、进梯形图 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3131页页 以专用镗床控制系统为例。组合机床是针对特定工件和特定加工以专用镗床控制系统为例。组合机床是针对特定工件和特定加工要求设计的自动化加工设备，通常由标准通用部件和专用部件组成，要求设计的自动化加工设备，通常由标准通用部件和专用部件组成，PLC是组合机床电气控制系统中的主要控制设备。是组合机床电气控制系统中的主要控制设备。 图图 5-9 专用镗床工作示意图专用镗床工作示意图 图图5-10 专用镗床控制系统外部接线图专用镗床控制系统外部接线图 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3232页页 图图5-9图图5-

43、10为专用镗床工作示意图为专用镗床工作示意图与控制系统外部接线图。用于双面钻孔与控制系统外部接线图。用于双面钻孔的组合机床在工件相对的两面钻孔，机的组合机床在工件相对的两面钻孔，机床由动力滑台提供进给运动，刀具电动床由动力滑台提供进给运动，刀具电动机固定在动力滑台上。机固定在动力滑台上。图图5-11 专用镗床顺序功能图专用镗床顺序功能图 初始位置，初始位置，X4与与X7为为ON，工件装入，工件装入夹具，按下起动钮夹具，按下起动钮X0，工件被夹紧，工件被夹紧，限位开关限位开关X1变为变为ON，并行序列中两个，并行序列中两个子序列的起始步子序列的起始步S21和和S256变为活动变为活动步，两侧的左

44、、右动力滑台同时进行快步，两侧的左、右动力滑台同时进行快速进给、工作进给和快速退回的加工循速进给、工作进给和快速退回的加工循环，同时刀具电机也起动工作。两侧加环，同时刀具电机也起动工作。两侧加工均完成，动力滑台退回原位，工均完成，动力滑台退回原位，X4、X7为为ON，系统进入步，系统进入步S29，工件被松，工件被松开，限位开关开，限位开关X10变为变为ON，系统返回，系统返回初始步初始步S0，一次加工工作循环结束。，一次加工工作循环结束。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3333页页 图图5-12 专用镗床的步进梯形图专用镗床的步进梯形图 在图中的并行在图中的并行序列中的两

45、个序列中的两个子序列分别用子序列分别用来表示左、右来表示左、右侧滑台的进给侧滑台的进给运动，两个子运动，两个子序列应同时开序列应同时开始工作和同时始工作和同时结束。实际上结束。实际上左、右滑台的左、右滑台的工作是先后结工作是先后结束的，为了保束的，为了保证并行序列中证并行序列中的备子序列同的备子序列同时结束，在各时结束，在各子序列的末子序列的末 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3434页页 尾增设了一个等待步尾增设了一个等待步(即步即步S24和和S28)，它们没有什么操作，如果两，它们没有什么操作，如果两个子序列分别进入了步个子序列分别进入了步S24和和S28，表示两侧滑台

46、的快速退回均已，表示两侧滑台的快速退回均已结束结束(限位开关限位开关X4和和X7均己动作均己动作)，应转换到步，应转换到步S29，将工件松开。，将工件松开。因此步因此步S24和和S28之后的转换条件为之后的转换条件为“1”，表示应无条件转换，表示应无条件转换，在梯形图中，该转换可等效为一根短接线，或理解为不需要转换条在梯形图中，该转换可等效为一根短接线，或理解为不需要转换条件。件。并行序列是同时运行的，图中当并行序列是同时运行的，图中当X1为为ON后，左右滑台是同时工作后，左右滑台是同时工作的，在的，在STL S20电路块中应指明两种转换。在电路块中应指明两种转换。在X4与与X7动作前，有动作

47、前，有两个活动状态的。一般情况下，应注意多个激活状态下避免出现双两个活动状态的。一般情况下，应注意多个激活状态下避免出现双线圈。线圈。并行的汇合的编程方法是将各分支结束后的并行的汇合的编程方法是将各分支结束后的STL触点串联在一起，触点串联在一起，如图中如图中STL S24 与与STL S28串联在一起。串联在一起。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3535页页 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3636页页 根据顺序功能图来设计梯形图时，可以用辅助继电器根据顺序功能图来设计梯形图时，可以用辅助继电器M来代表步。来代表步。某一步为活动步时，对应的辅助继电器

48、为某一步为活动步时，对应的辅助继电器为ON，某一转换实现时，某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。很多转换条件该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。很多转换条件都是短信号，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，都是短信号，即它存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间短，因此应使用有记亿（或称保持或自锁）功能的电路（如起保停电路因此应使用有记亿（或称保持或自锁）功能的电路（如起保停电路和置位复位指令组成的电路）来控制代表步的辅助继电器。和置位复位指令组成的电路）来控制代表步的辅助继电器。 图图5-13 用起停保电路控制步用起停保电路控制步 起保停电路仅仅

49、使用与触点和线起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种圈有关的指令，任何一种PLC的指的指令系统都有这一类指令，因此这是令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任一种通用的编程方法，可以用于任意型号的意型号的PLC。 如图如图5-13所示，步所示，步M1，M2和和M3是顺序功能图中顺序相连的是顺序功能图中顺序相连的3步步, 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3737页页 X1是步是步M2之前的转换条件。设计起保停电路的关键是找出它的起之前的转换条件。设计起保停电路的关键是找出它的起动（得电）条件和停止（失电）条件。动（得电）条件和停止（失电）条件。

50、根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步为活动步，根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且满足相应的转换条件，所以步并且满足相应的转换条件，所以步M2变为活动步的条件是它的前变为活动步的条件是它的前级步级步M1为活动步，且转换条件为活动步，且转换条件X1=1。在起保停电路中，则应将前。在起保停电路中，则应将前级步级步M1和转换条件和转换条件X1对应的常开触点串联，作为控制对应的常开触点串联，作为控制M2的起动环的起动环节。节。 当当M2和和X2均为均为ON时，步时，步M3变为活动步，这时步变为活动步，这时步M2应变为不活动应变为不活动步，因此可以将步，因此可以

51、将M31作为使辅助继电器作为使辅助继电器M2变为变为OFF的条件，即的条件，即将后续步将后续步M3的常闭触点与的常闭触点与M2的线圈串联，作为起保停电路的停止的线圈串联，作为起保停电路的停止（失电）电路。图中的梯形图可以用逻辑代数式表示为：（失电）电路。图中的梯形图可以用逻辑代数式表示为： 32112)(MMXMM 在这个例子中，可以用在这个例子中，可以用X2的常闭触点代替的常闭触点代替M3的常闭触点。但是的常闭触点。但是当转换条件由多个信号经当转换条件由多个信号经“与、或、非与、或、非”逻辑运算组合而成时，需逻辑运算组合而成时，需要将它的逻辑表达式求反，再将对应的触点串并联电路作为起保停要将

52、它的逻辑表达式求反，再将对应的触点串并联电路作为起保停电路的停止电路，不如使用后续步的常闭触点这样简单方便。电路的停止电路，不如使用后续步的常闭触点这样简单方便。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3838页页 图图5-14 组合机床控制系统的顺序功能图与梯形图组合机床控制系统的顺序功能图与梯形图1、设计思路、设计思路经验设计法的得、经验设计法的得、失电分析与环节失电分析与环节 图图5-14中步中步M1的前的前级步为级步为M0，该步前，该步前面的转换条件为面的转换条件为X0和和X1同时为同时为ON，所，所以以M1的起动环节电的起动环节电路由路由M0、X0和和X1的的常开触点串

53、联而成，常开触点串联而成，起动电路还并联了起动电路还并联了M1的自保持触点。的自保持触点。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系3939页页 步步M1的后续步是步的后续步是步M2，所以应将，所以应将M2得电为得电为M1的失电条件，故以的失电条件，故以M2的常闭触点串联于的常闭触点串联于M1的线圈支路上，作为控制的线圈支路上，作为控制M1的起保停电路的起保停电路的停止电路，的停止电路，M2为为ON时，其常闭触点断开，使时，其常闭触点断开，使M1的线圈的线圈“断电断电”。其它步的得、失电环节依此类推。其它步的得、失电环节依此类推。 PLC开始运行时应将开始运行时应将M0置为置为ON

54、，否则系统无法工作，故将，否则系统无法工作，故将M8002的常开触点与的常开触点与M0的起动电路的起动电路(由由M5和和T0的常开触点串联而的常开触点串联而成成)并联。并联。 设计梯形图的输出电路部分的方法。由于步是根据输出变量的状态设计梯形图的输出电路部分的方法。由于步是根据输出变量的状态变化来划分的，它们之间的关系极为简单，可以分为两种情况来处变化来划分的，它们之间的关系极为简单，可以分为两种情况来处理：理： 有的人也许会认为，既然如此，不如用这些输出继电器来代表有的人也许会认为，既然如此，不如用这些输出继电器来代表该步。这样做可以节省一些编程元件，但是辅助继电器是完全够用该步。这样做可以

55、节省一些编程元件，但是辅助继电器是完全够用 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4040页页 的，多用一些不会增加硬件费用，在设计和键入程序时也多花不了的，多用一些不会增加硬件费用，在设计和键入程序时也多花不了多少时间。全部用辅助继电器来代表步具有概念清楚、编程规范、多少时间。全部用辅助继电器来代表步具有概念清楚、编程规范、梯形图易于阅读和查错的优点。梯形图易于阅读和查错的优点。 例如在图例如在图5-14中，中，Y3在步在步M2和和M3中部应为中部应为ON，所以将，所以将M2和和M3的常开触点并联后，来控制的常开触点并联后，来控制Y0的线圈。的线圈。 以运料矿车自动装卸料控制系

56、统为例，如图以运料矿车自动装卸料控制系统为例，如图5-15所示。系统具有所示。系统具有自动循环工作，自动循环工作，X3为起动按钮，为起动按钮，X4为正常停功能即停止信号发出为正常停功能即停止信号发出后系统必须工作完最后的工作周期后停在初始位置（也可加入急停后系统必须工作完最后的工作周期后停在初始位置（也可加入急停功能），顺序功能图如图功能），顺序功能图如图5-15所示。所示。 如果某一步的后面有一个由如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的换到不同的N步去，应将这步去，应将这N个后续步对应的辅助继电器的常闭触个后续步对应的辅助继电器的

57、常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。而该步的常开触点与点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。而该步的常开触点与所对应的转移条件常开触点串联并于相应转移步的的起动环节中所对应的转移条件常开触点串联并于相应转移步的的起动环节中. 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4141页页 图图 5-15 自动装卸料的顺序功能图与梯形图自动装卸料的顺序功能图与梯形图 图图5-15中步中步M4之后有一之后有一个选择序列的分支，当它个选择序列的分支，当它的后续步的后续步M0、M1变为活变为活动步时，它应变为不活动动步时，它应变为不活动步。所以只需将步。所以只需将M0和和M1的常闭触点与

58、的常闭触点与M4的线圈的线圈串联。而串联。而M4的常开触点的常开触点与与M0的转换条件：的转换条件： 71 MX 串联并于串联并于M0的起动环节的起动环节中；中；M4的常开触点与的常开触点与M1的转换条件的转换条件 ：71 MX 串联并于串联并于M1的起动环节的起动环节中。中。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4242页页 对于选择序列的合并，如果某一步之前有对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换（即有个转换（即有N条分支条分支在该步之前合并后进入该步），则代表该步的辅助继电器的起动电在该步之前合并后进入该步），则代表该步的辅助继电器的起动电路由路由N条支路并联而成，

59、各支路由某一前级步对应的辅助继电器的条支路并联而成，各支路由某一前级步对应的辅助继电器的常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而成。常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而成。 在图在图5-15中，步中，步M1之前有一个选择序列的合并，当步之前有一个选择序列的合并，当步M0为活动为活动步（步（M0为为ON）并且转换条件别满足，或步）并且转换条件别满足，或步M4为活动步，并且转换为活动步，并且转换条件条件 满足，步满足，步M1都应变为活动步，即控制都应变为活动步，即控制M1的起保停电的起保停电路起动条件应为路起动条件应为 ，对应的起动电路由两，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分

60、别由条并联支路组成，每条支路分别由M0、X0、X3和和M4，X1、M7的的常开触点串联而成。常开触点串联而成。71 MX 714103MXMXXM 以人行道交通灯控制系统为例，图以人行道交通灯控制系统为例，图5-16为对应的波形图与顺序功为对应的波形图与顺序功能图，图能图，图5-17为其梯形图。为其梯形图。 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4343页页 图图5-16 人行道交通灯波形图与功能图人行道交通灯波形图与功能图 图图5-17 控制系统梯形图控制系统梯形图 华侨大学电气工程与自动化系华侨大学电气工程与自动化系4444页页 在图在图5-16中，当中，当PLC由由STOP