LC应用技术-第四单元 顺序功能图ppt课件

1、第四单元第四单元 顺序功能图顺序功能图任务一任务一 运料小车运料小车 任务二任务二 按钮式人行道交通灯按钮式人行道交通灯 任务三任务三 自动门控制系统自动门控制系统 任务四任务四 液体混合装置液体混合装置任务五任务五 冲床机械手的运动冲床机械手的运动 任务六任务六 十字路口交通灯十字路口交通灯任务七任务七 用凸轮实现的旋转工作台用凸轮实现的旋转工作台 任务八任务八 组合钻床组合钻床 任务九任务九 大小球分选系统大小球分选系统 任务一任务一 运料小车运料小车 一、任务提出一、任务提出 在自动化生产线上经常使用运料小车，如图4-1所示，货物通过运料小车M从A地运到B地，在B地卸货后小车M再从B地返

2、回A地待命。本任务用PLC来控制运料小车的工作。 图4-1 运料小车示意图 二、原理分析二、原理分析 为了用PLC控制器来实现任务，PLC需要3个输入点，4个输出点，输入输出点分配见表4-1。表4-1 输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0启动按钮Y0小车右行X1右限位开关Y1小车左行X2左限位开关Y2装料Y3卸料根据控制要求，画出时序图如图4-2所示。 图4-2 运料小车时序图 运料小车的一个工作周期分为装料、右行、卸料和左行4步，再加上等待装料的初始步，一共有5步。各限位开关、按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件，由此画出顺序功能图如图4-3所示。 图4-3 运料小车单周期

3、工作方式顺序功能图 运料小车单周期工作方式梯形图如图4-4所示。 图4-4 运料小车单周期工作方式梯形图三、知识链接三、知识链接 1经验设计法与顺序控制设计法 第三单元中各梯形图的设计方法一般称为经验设计法，经验设计法没有一套固定的方法步骤可循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。 顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，有经验的工程师使用顺序控制设计法，也会提高设计的效率，程序调试、修改和阅读也更方便。 所谓顺序控制，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，根据内部状态和时间的顺序，生产过程的各个执行机构自动有序地进

4、行操作。使用顺序控制设计法时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。 2顺序功能图 顺序功能图由步、有向连线、转换、转换条件和动作或称命令五部分组成。 （1步 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，这些阶段称为步，可以用编程元件M和S来代表各步。 1)初始步 2)活动步 （2与步对应的动作或命令 一个步可以有多个动作，也可以没有任何动作。如果某一步有多个动作，可以用图4-5中的两种画法来表示。 图4-5 一个步后有多个动作的顺序功能图画法 （3有向连线 在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用

5、有向连线将它们连接起来。 （4转换 转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。 （5转换条件 转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边，使用得最多的是布尔代数表达式见图4-6）。图4-6 转换与转换条件（6绘制顺序功能图时的注意事项： 1)两个步之间必须用一个转换隔开，两个步绝对不能直接相连。 2)两个转换之间必须用一个步隔开，两个转换也不能直接相连。 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，初始步是必不可少的。 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

6、成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态。 5)在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用没有断电保持功能的编程元件代表各步本任务中代表各步的M0M4），进入RUN工作方式时，它们均处于OFF状态，必须用初始化脉冲M8002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。 6)顺序功能图是用来描述自动工作过程的，如果系统有自动、手动两种工作方式，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步。四、任务实施四、任务实施 1将三个模拟按钮开关的常开触点

7、分别接到将三个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0X2如图如图4-9所示的输入部分），并连接所示的输入部分），并连接PLC电源。检查电路正电源。检查电路正确性，确保无误。确性，确保无误。图4-9 运料小车的控制电路 2. 输入图4-4的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下SB，观察各输出的变化，等Y0接通后，再按下SQ1模拟右限位开关），观察各输出的变化，等Y1接通后，再按下SQ2模拟左限位开关），观察各输出的变化，检查是否完成了运料小车所要求的功能。任务二任务二 按钮式人行道交通灯按钮式人行道交通灯 一、任务提出一、任务提出 在道路交通管理上有许多按钮式人行道交通

8、灯，如图在道路交通管理上有许多按钮式人行道交通灯，如图4-13所示，正常情况下，汽车通行，即所示，正常情况下，汽车通行，即Y3绿灯亮，绿灯亮，Y5红灯亮；当行红灯亮；当行人想过马路，就按按钮。当按下按钮人想过马路，就按按钮。当按下按钮X0或或X1之后，主干道之后，主干道交通灯从绿交通灯从绿5s）绿闪绿闪3s）黄黄3s）红红20s），当），当主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，主干道红灯亮时，人行道从红灯亮转为绿灯亮，15s以后，人以后，人行道开始闪烁，闪烁行道开始闪烁，闪烁5s后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。后转入主干道绿灯亮，人行道红灯亮。本任务利用本任务利用PLC控制按钮人行道交通

9、灯，用并行序列的顺序功控制按钮人行道交通灯，用并行序列的顺序功能图编程。能图编程。图4-13 按钮式人行道交通灯示意图二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要2个输入点，个输入点，5个输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出点分配见表4-2。表表4-2 输入输出点分配表输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0SB1按钮Y1主干道红灯X1SB2按钮Y2主干道黄灯Y3主干道绿灯Y5人行道红灯Y6人行道绿灯 由提出的任务画出时序图，如图4-14所示。图4-14 按钮式人行道交通灯时序图 主干道的一个工作周期分为4步，分别为绿灯亮、绿灯

10、闪烁、黄灯亮和红灯亮，用M1M4表示。人行道的一个工作周期分为3步，分别为红灯亮、绿灯亮和绿灯闪烁，用M5M7表示。再加上初始步M0，一共有8步构成。各按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件，由此画出顺序功能图如图4-15 所示。图4-15 按钮式人行道交通灯顺序功能图 图4-16 按钮式人行道交通灯梯形图1） 按钮式人行道交通灯梯形图如图4-16所示。图4-16 按钮式人行道交通灯梯形图2）三、知识链接三、知识链接 1顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构 顺序功能图有三种基本结构，单序列、并行序列和选择序顺序功能图有三种基本结构，单序列、并行序列和选择序列，如图列，如图4-17所示。

11、所示。图4-17 顺序功能图的三种基本结构 2用启-保-停电路实现的并行序列的编程方法 （1并行序列分支的编程方法 并行序列中各单序列的第一步应同时变为活动步。对控制这些步的启-保-停电路使用同样的启动电路，可以实现这一要求。 （2并行序列合并的编程方法 图4-16中步M0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M4和M7都是活动步和转换条件T4满足。由此可知，应将M4、M7和T4的常开触点串联，作为控制M0的启-保-停电路的启动电路。四、任务实施四、任务实施 1将二个模拟按钮开关的常开触点分别接到将二个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0和和X1如图如图4-18所

12、示的输入部分），并连接所示的输入部分），并连接PLC电源。检查电电源。检查电路正确性，确保无误。路正确性，确保无误。图4-18 按钮式人行道PLC接线图 2输入图4-16所示的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后可任意按下X0或X1），监控观察各输出Y1Y3、Y4、Y5和相关定时器T0T4的变化，检查是否完成了按钮式人行道交通灯所要求的功能。任务三任务三 自动门控制系统自动门控制系统 一、任务提出一、任务提出 许多公共场所的门口都有自动门，如图许多公共场所的门口都有自动门，如图4-21所示。人靠所示。人靠近自动门时，红外感应器近自动门时，红外感应器X0为为ON，Y0驱动电机高速开

13、门，驱动电机高速开门，碰到开门减速开关碰到开门减速开关X1时，变为低速开门。碰到开门极限开关时，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05s内红外感应器检测到内红外感应器检测到无人，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X3时，改为时，改为低速关门，碰到关门极限开关低速关门，碰到关门极限开关X4时电机停转。在关门期间若时电机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，感应器检测到有人，停止关门，T1延时延时05s后自动转换为后自动转换为高速开门。本任务利用高速开门。本任务利用PLC控制自动门，用选择序列的

14、顺序控制自动门，用选择序列的顺序控制功能图编程。控制功能图编程。图4-21 自动门控制示意图二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现自动门控制系统，控制器来实现自动门控制系统，PLC需要需要5个输入点，个输入点，4个输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出点分配见表4-3。表表4-3 输入输出点分配表输入输出点分配表 输入继电器作用输出继电器作用X0红外感应器Y0电机高速开门X1开门减速开关Y1电机低速开门X2开门极限开关Y2电机高速关门X3关门减速开关Y3电机低速关门X4关门极限开关 如图4-22a是自动门控制系统在关门期间无人要求进出的时序图，如图4-22b所示是自动门

15、控制系统在关门期间又有人要求进出时的时序图。 图4-22 自动门控制系统时序图设计选择序列的顺序功能图如图4-23所示。 图4-23 自动门顺序功能图 设计的梯形图如图4-24所示 。 图4-24 自动门控制梯形图三、知识链接三、知识链接1用启用启-保保-停电路实现的选择序列的编程方法停电路实现的选择序列的编程方法（1选择序列分支的编程方法 如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步去，应将这N个后续步对应的辅助继电器的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。如图4-23中步M4之后有一个选择序列的分支，当它的后续步M5或者M6变为活动步时，它应变为不活动步

16、。所以需将M5和M6的常闭触点串联作为步M4的停止条件。 （2选择序列合并的编程方法 对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换(即有N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启动电路由N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。以步M1为例，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0、X0和M6、T1的常开触点串联而成。 2仅有两步的闭环的处理 如图4-25a所示的顺序功能图用启-保-停电路设计，那么步M3的梯形图如图4-25b所示，可以发现，由于M2的常开触点和常闭触点串联，它是不能正常工作的。这种顺序

17、功能图的特征是：仅由两步组成的小闭环。在M2和X2均为ON时，M3的启动电路接通，但是这时与它串联的M2的常闭触点却是断开的，所以M3的线圈不能通电。出现上述问题的根本原因在于步M2既是步M3的前级步，又是它的后续步。解决的方法有两种：（1以转换条件作为停止电路 将图4-25b 中M2的常闭触点用转换条件X3的常闭触点代替即可，如图4-25c所示。图4-25 仅有两步的小闭环（2在小闭环中增设一步 如图4-26a所示，在小闭环中增设了M10步就可以解决这一问题，这一步没有什么操作，它后面的转换条件“=1相当于逻辑代数中的常数l，即表示转换条件总是满足的，只要进入步M10，将马上转换到步M2去。

18、图4-26b是根据图4-26a画出的梯形图。图4-26 小闭环中增设步四、任务实施四、任务实施 1将将5个模拟红外传感器和限位开关的按钮开关的常开个模拟红外传感器和限位开关的按钮开关的常开触点分别接到触点分别接到PLC的的X0X4，如图，如图4-27所示，并连接所示，并连接PLC电电源。检查电路正确性，确保无误。源。检查电路正确性，确保无误。图4-27 自动门输入电路 2输入图4-24所示的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下X0模拟有人），再依次按下X1X4，每次操作都要监控观察各输出Y0Y3和相关定时器T0T1的变化，检查是否完成了自动门控制系统所要求的在关门期间无人进

19、出时所要求的功能。 3继续调试程序，顺序为按下X0X1X2X0X1X2X3X4，监控观察各输出Y0Y3和相关定时器T0T1的变化，检查是否完成了自动门控制系统所要求的在关门期间有人进出时所要求的功能。再把输入顺序改为按下X0X1X2X3X0X1X2X3X4，监控观察各输出Y0Y3和相关定时器T0T1的变化，检查是否完成了自动门控制系统所要求的在关门期间有人进出时所要求的功能。任务四任务四 液体混合装置液体混合装置一、任务提出一、任务提出 如图如图4-29a所示是某一液体混合装置，开始时容器是空的，所示是某一液体混合装置，开始时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为各阀门均关闭，各传感器均为OF

20、F。按下启动按钮后，打开。按下启动按钮后，打开阀阀YV1，液体，液体A流入容器，中限位开关变为流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀时，关闭阀YV1，打开阀，打开阀YV2，液体，液体B流入容器。当液面到达上限位开流入容器。当液面到达上限位开关时，关闭阀关时，关闭阀YV2，电机，电机M开始运行，搅动液体，开始运行，搅动液体，60s后停后停止搅动，打开阀止搅动，打开阀YV3，放出混合液，当液面降至下限位开关，放出混合液，当液面降至下限位开关之后再过之后再过5s，容器放空，关闭阀，容器放空，关闭阀YV3，打开阀，打开阀YV1，又开始，又开始下一周期的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结下一周期

21、的操作。按下停止按钮，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作束后，才停止操作(停在初始状态停在初始状态)。图4-29 液体混合装置示意图和PLC接线图输入继电器作用输出继电器作用X0中限位传感器Y0电磁阀YV1线圈X1上限位传感器Y1电磁阀YV2线圈X2下限位传感器Y2电机MX3启动按钮Y3电磁阀YV3线圈X4停止按钮二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要5个输入点，个输入点，4个输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出点分配见表4-4。表表4-4 输入输出点分配表输入输出点分配表由提出的任务画出时序图，如图4-30所示。 图4-30

22、 液体混合装置时序图 液体混合装置的工作周期划分为6步。用M0表示初始步，分别用M1M5表示液体A流入容器、液体B流入容器、搅动液体、放出混合液和容器放空。用各限位传感器、按钮和定时器提供的信号表示各步之间的转换条件。画出顺序功能图如图4-31所示。 图4-31 液体混合装置顺序功能图 用启-保-停电路设计出梯形图如图4-32所示。 图4-32 液体混合装置梯形图三、知识链接三、知识链接 顺序控制设计法中停止的处理顺序控制设计法中停止的处理 在任务要求中，停止按钮在任务要求中，停止按钮X4的按下并不是按顺序进行的，的按下并不是按顺序进行的，在任何时候都可能按下停止按钮，而且不管什么时候按下停止

23、在任何时候都可能按下停止按钮，而且不管什么时候按下停止按钮都要等到当前工作周期结束后才能响应停止操作。所以停按钮都要等到当前工作周期结束后才能响应停止操作。所以停止按钮止按钮X4的操作不能在顺序功能图中直接反映出来，可以用的操作不能在顺序功能图中直接反映出来，可以用M10间接表示出来。每一个工作周期结束后，再根据间接表示出来。每一个工作周期结束后，再根据M10的状的状态决定进入下一周期还是返回到初始状态。从梯形图可看出，态决定进入下一周期还是返回到初始状态。从梯形图可看出，M10用启用启-保保-停电路和启动按钮停电路和启动按钮X3、停止按钮、停止按钮X4来控制，按下来控制，按下启动按钮启动按钮

24、X0，M10变为变为ON并保持，按下停止按钮并保持，按下停止按钮X1，M10变变为为OFF，但是系统不会马上返回初始步，因为，但是系统不会马上返回初始步，因为M10只是在步只是在步M5之后起作用。之后起作用。四、任务实施四、任务实施 1将将5个模拟按钮开关的常开触点分别接到个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0X4如图如图4-29b所示的输入部分），并连接所示的输入部分），并连接PLC电源。检查电路正电源。检查电路正确性，确保无误。确性，确保无误。 2输入如图输入如图4-32所示的梯形图，进行程序调试，调试时要所示的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下注意动作顺序，

25、运行后先按下X3模拟启动），再依次按下模拟启动），再依次按下X0模拟中限位开关），模拟中限位开关），X1模拟上限位开关），等待一段时间模拟上限位开关），等待一段时间超过超过60s后，按下后，按下X2模拟下限位开关），每次操作都要模拟下限位开关），每次操作都要监控观察各输出监控观察各输出Y0Y3和相关定时器和相关定时器T0T1的变化，的变化，检查是否完成了液体混合系统所要求的所要求的液体混合功能。检查是否完成了液体混合系统所要求的所要求的液体混合功能。 3继续调试程序，顺序为按下继续调试程序，顺序为按下X0X1X2，监控观察各，监控观察各输出输出Y0Y3和相关定时器和相关定时器T0T1的变化，输

26、出和定时的变化，输出和定时器的变化与上一步相同。再在调试过程中的任何时候例如按器的变化与上一步相同。再在调试过程中的任何时候例如按下下X0后按下后按下X4），观察停止功能，是否在当前工作周期结束后），观察停止功能，是否在当前工作周期结束后才能响应停止操作返回初始步。才能响应停止操作返回初始步。任务五任务五 冲床机械手的运动冲床机械手的运动 一、任务提出一、任务提出 在机械加工中经常使用冲床，某冲床机械手运动的示意图在机械加工中经常使用冲床，某冲床机械手运动的示意图如图如图4-34所示。初始状态时机械手在最左边，所示。初始状态时机械手在最左边，X4为为ON；冲头；冲头在最上面，在最上面，X3为为

27、ON；机械手松开，；机械手松开，Y0为为OFF。按下启动按钮。按下启动按钮X0，Y0变为变为ON，工件被夹紧并保持，工件被夹紧并保持，2s后后Yl被置位，机械手被置位，机械手右行，直到碰到右行，直到碰到X1，以后将顺序完成以下动作：冲头下行，以后将顺序完成以下动作：冲头下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开，延时冲头上行，机械手左行，机械手松开，延时1s后，系统返回后，系统返回初始状态。初始状态。图4-34 某冲床机械手运动的示意图二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要5个输入点，个输入点，5个输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出

28、点分配见表4-5。表表4-5 输入输出点分配表输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0启动按钮Y0工件夹紧X1右限位开关Y1机械手右行X2下限位开关Y2机械手左行X3上限位开关Y3冲头下行X4左限位开关Y4冲头上行 由输入输出点的分配表画出PLC的外部接线图，如图4-35所示。 图4-35 冲床机械手PLC的外部接线图 由提出的任务画出时序图，如图4-36所示。从时序图上可见，工件在整个工作周期都处于夹紧状态，一直到完成冲压后才松开工件，这种命令动作为存储型命令。 图4-36 冲床机械手时序图 冲床机械手的运动周期划分为7步，依次分别为初始步、工件夹紧、机械手右行、冲头下行、冲头上行、

29、机械手左行和工件松开，用M0M6表示。各限位开关、按钮和定时器提供的信号是各步之间的转换条件。由此画出顺序功能图如图4-37所示。 图4-37 冲床机械手顺序功能图 用启-保-停电路设计出梯形图如图4-38所示。 图4-38 冲床机械手梯形图三、知识链接三、知识链接 1存储型命令和非存储型命令存储型命令和非存储型命令 在顺序功能图中说明命令的语句时应清楚地表明该命令在顺序功能图中说明命令的语句时应清楚地表明该命令是存储型的还是非存储型的。例如某步的存储型命令是存储型的还是非存储型的。例如某步的存储型命令“打开打开1号阀并保持号阀并保持”，是指该步为活动步时，是指该步为活动步时1号阀打开，该步为

30、不号阀打开，该步为不活动步时活动步时1号阀继续打开；非存储型命令号阀继续打开；非存储型命令“打开打开1号阀号阀”，是，是指该步为活动步时打开，为不活动步时关闭。图指该步为活动步时打开，为不活动步时关闭。图4-37中步中步M1的命令的命令Y0就是存储型命令，当就是存储型命令，当M1步为活动步时步为活动步时Y0置位，置位，该步为不活动步时该步为不活动步时Y0继续置位，除非在其它步中用复位指令继续置位，除非在其它步中用复位指令将将Y0复位步）。同理，步中的命令复位步）。同理，步中的命令Y0也是存储也是存储型命令，当型命令，当M6步为活动步时步为活动步时Y0复位，该步为不活动步时复位，该步为不活动步时

31、Y0继续复位，除非在其它步中用置位指令将继续复位，除非在其它步中用置位指令将Y0置位步置位步1）。）。 2命令或动作的修饰词 在顺序功能图中说明存储型命令时可在命令或动作的前面加修饰词，例如“R”、“S”。使用动作的修饰词见表4-6可以在一步中完成不同的动作。修饰词允许在不增加逻辑的情况下控制动作。例如，可以使用修饰词L来限制配料阀打开的时间等。表4-6 动作的修饰词N非存储型当步变为不活动步时动作终止S置位(存储)当步变为不活动步时动作继续，直到动作被复位R复位被修饰词S，SD，SL或DS启动的动作被终止L 时间限制步变为活动步时动作被启动，直到步变为不活动步或设定时间到D时间延迟步变为活动

32、步时延迟定时器被启动，如果延迟之后步仍然是活动的，动作被启动和继续，直到步变为不活动步P脉冲当步变为活动步，动作被启动并且只执行一次SD存储与时间延迟在时间延迟之后动作被启动，一直到动作被复位DS延迟与存储在延迟之后如果步仍然是活动的，动作被启动直到被复位SL存储与时间限制步变为活动步时动作被启动，一直到设定的时间到或动作被复位四、任务实施四、任务实施 1将将5个模拟输入状态的按钮开关的常开触点分别接到个模拟输入状态的按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0X4如图如图4-35所示的输入部分），并连接所示的输入部分），并连接PLC电电源。检查电路正确性，确保无误。源。检查电路正确性，确保无误。

33、 2输入如图输入如图4-38所示的梯形图，进行程序调试，调试所示的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下时要注意动作顺序，运行后先按下X0模拟启动），模拟启动），2s后后再依次按下再依次按下X1X4，分别模拟右限位、下限位、上限位、左，分别模拟右限位、下限位、上限位、左限位，每次操作都要监控观察各输出限位，每次操作都要监控观察各输出Y0Y4和相关定时和相关定时器器T0T1的变化，检查是否完成了冲床机械手所要求的的变化，检查是否完成了冲床机械手所要求的运动。运动。任务六任务六 十字路口交通灯十字路口交通灯一、任务提出一、任务提出 某十字路口交通灯如图某十字路口交通灯如图4-40

34、所示，当按下启动按钮时，首先东西向通所示，当按下启动按钮时，首先东西向通行，南北向禁止通行，东西向车道的直行绿灯亮，汽车直行，行，南北向禁止通行，东西向车道的直行绿灯亮，汽车直行，20s后直后直行绿灯闪烁行绿灯闪烁3s，随后黄灯亮，随后黄灯亮3s；接着车道的左转绿灯亮，；接着车道的左转绿灯亮，20s后左转绿后左转绿灯闪烁灯闪烁3s，随后黄灯亮，随后黄灯亮3s；在东西向车道直行绿灯亮和闪烁的同时，东；在东西向车道直行绿灯亮和闪烁的同时，东西向人行道的绿灯同时亮和闪烁。东西向禁止通行后，转入南北向车道、西向人行道的绿灯同时亮和闪烁。东西向禁止通行后，转入南北向车道、人行道的通行，顺序与东西向相同。

35、本任务研究用人行道的通行，顺序与东西向相同。本任务研究用PLC来控制十字路口来控制十字路口交通灯。交通灯。图4-40 某十字路口交通灯示意图二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要1个输入点，个输入点，12个输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出点分配见表4-7。表表4-7 输入输出点分配表输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0SB按钮Y0东西向车道左转绿灯Y1东西向车道直行绿灯Y2东西向车道黄灯Y3东西向车道红灯Y4南北向车道左转绿灯Y5南北向车道直行绿灯Y6南北向车道黄灯Y7南北向车道红灯Y10东西向人行道红灯Y11东西

36、向人行道绿灯Y12南北向人行道红灯Y13南北向人行道绿灯 由输入输出点的分配表画出PLC的外部接线图，如图4-41所示。 图4-41 十字路口交通灯的PLC外部接线图由提出的任务画出时序图，如图4-42 所示。图4-42 十字路口交通灯的时序图 把十字路口交通灯分为四个并行的分支，分别为用东西向车道、东西向人行道、南北向车道和南北向人行道。每个方向车道都有直行、直行闪烁、黄灯、左转、左转闪烁、黄灯和红灯7步，每个方向人行道都有绿灯、绿灯闪烁和红灯3步，再加上初始步，一共有21步，由此画出顺序功能图如图4-43所示。 图4-43 十字路口交通灯的顺序功能图 用启-保-停电路设计出梯形图如图4-4

37、4所示。 图4-44 用启-保-停电路设计的十字路口交通灯梯形图 图4-45 用以转换为中心的方法设计的十字路口交通灯梯形图 用以转换为中心的方法设计出梯形图如图4-45所示。 三、知识链接三、知识链接 以转换为中心的梯形图的编程方法应从步的处理和输出电以转换为中心的梯形图的编程方法应从步的处理和输出电路两方面来考虑。路两方面来考虑。 1. 步的处理步的处理 如图如图4-46所示为以转换为中心的编程方法的顺序功能图与所示为以转换为中心的编程方法的顺序功能图与梯形图的对应关系。实现图中梯形图的对应关系。实现图中X1对应的转换需要同时满足两个对应的转换需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步

38、条件，即该转换的前级步是活动步(M1=1)和转换条件满足和转换条件满足(X1=1)。在梯形图中，可以用。在梯形图中，可以用M1和和Xl的常开触点组成的串联电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，此时应完成两个操作，即将该转换的后续步变为活动步用应完成两个操作，即将该转换的后续步变为活动步用SET指指令将令将M2置位和将该转换的前级步变为不活动步用置位和将该转换的前级步变为不活动步用RST将将M1复位）。复位）。图4-46 以转换为中心的编程方式 2. 输出电路 使用这种编程方法时，不能将输出继电器的线圈与S

39、ET和RST指令并联，这是因为图4-45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，在下一扫描周期控制置位、复位的串联电路被断开，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。四、任务实施四、任务实施 1将一个模拟按钮开关的常开触点接到将一个模拟按钮开关的常开触点接到PLC的的X0如图如图4-41所示的输入部分），并连接所示的输入部分），并连接PLC电源。检查电路正确性，电源。检查电路正确性，确保无误。确保无误。 2输入如图输入如

40、图4-45所示的梯形图，进行程序调试，运行后所示的梯形图，进行程序调试，运行后先按下先按下X0，监控观察各输出，监控观察各输出Y0Y13和相关定时器和相关定时器T0T11的变化，检查是否完成了十字路口交通灯所要求的变化，检查是否完成了十字路口交通灯所要求的功能。的功能。任务七任务七 用凸轮实现的旋转工作台用凸轮实现的旋转工作台 一、任务提出一、任务提出 在机械加工时，很多场合会用到旋转工作台，在图在机械加工时，很多场合会用到旋转工作台，在图4-48中，中，旋转工作台用凸轮和限位开关来实现运动控制。在初始状态时旋转工作台用凸轮和限位开关来实现运动控制。在初始状态时左限位开关左限位开关X3为为ON

41、，按下启动按钮，电动机驱动工作台沿顺时，按下启动按钮，电动机驱动工作台沿顺时针正转，转到右限位开关针正转，转到右限位开关X4所在位置时暂停所在位置时暂停5s，之后工作台反，之后工作台反转，回到限位开关转，回到限位开关X3所在的初始位置时停止转动，系统回到初所在的初始位置时停止转动，系统回到初始状态。本任务研究利用始状态。本任务研究利用PLC来控制旋转工作台运动。来控制旋转工作台运动。 图4-48 用凸轮实现的旋转工作台运动二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要3个输入点，个输入点，2个个输出点，输入输出点分配见表输出点，输入输出点分配见表

42、4-8。表表4-8 输入输出点分配表输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0启动按钮Y0工作台正转X3左限位开关Y1工作台反转X4右限位开关由输入输出点的分配表画出PLC的外部接线图，如图4-49 所示。图4-49 旋转工作台PLC的外部接线图由提出的任务画出时序图，如图4-50所示。 图4-50 旋转工作台时序图 旋转工作台的工作周期划分为4步，除了初始步之外，还包括正转步、暂停步和反转步，下面用S0表示初始步，用S20、S21、S22分别表示正转步、暂停步和反转步，仍然用各限位开关、按钮和定时器提供的信号表示各步之间的转换条件。由此画出顺序功能图如图4-51a所示，用步进顺控指令设

43、计出梯形图和指令表如图4-51b所示。 图4-51 旋转工作台顺序功能图及梯形图和指令表三、知识链接三、知识链接 1编程元件编程元件状态继电器状态继电器S） 状态继电器有状态继电器有5种类型：初始状态继电器种类型：初始状态继电器S0S9共共10点；点；回零状态继电器回零状态继电器S10S19共共10点；通用状态继电器点；通用状态继电器S20S499共共480点；具有状态断电保持的状态继电器有点；具有状态断电保持的状态继电器有S500S899，共，共400点；供报警用的状态继电器可用作外部故障点；供报警用的状态继电器可用作外部故障诊断输出诊断输出S900S999共共100点。点。 在使用状态继电

44、器时应注意：在使用状态继电器时应注意： （1状态继电器与辅助继电器一样有无数的常开和常状态继电器与辅助继电器一样有无数的常开和常闭触点。闭触点。 （2状态继电器不与步进顺控指令状态继电器不与步进顺控指令STL配合使用时，可配合使用时，可象辅助继电器象辅助继电器M一样使用。一样使用。 （3FX2N系列系列PLC可通过程序设定将可通过程序设定将S0S499设置设置为有断电保持功能的状态器。为有断电保持功能的状态器。 2步进顺控指令步进顺控指令STL指令指令 步进顺控指令也称步进梯形指令，简称为步进顺控指令也称步进梯形指令，简称为STL指令，指令，FX系列系列PLC还有一条使还有一条使STL指令复位

45、的指令复位的RET指令。利用这两条指令。利用这两条指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。指令，可以很方便地编制顺序控制梯形图程序。 从图4-52可以看出顺序功能图与梯形图之间的对应关系，STL触点驱动的电路块具有3个功能，即对负载的驱动处理、指定转换条件和指定转换目标。 图4-52 STL指令的使用 3使用STL指令应注意的问题 （1与STL触点相连的触点应使用LD或LDI指令，即LD点移到STL触点的右侧，该点成为临时母线。下一条STL指令的出现意味着当前STL的结束和新的STL的开始。RET指令意味着整个STL程序区的结束，LD点返回左侧母线。各STL触点驱动的电路一般放在一起，最后一

46、个STL电路结束时一定要使用RET指令。 （2STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y，M，S，T等元件的线圈和应用指令。 （3由于CPU只执行活动步对应的电路块，使用STL指令时允许双线圈输出，即不同的STL触点可以分别驱动同一编程元件的一个线圈。但是同一元件的线圈不能在可能同时为活动步的STL区内出现。 （4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。为了避免不能同时接通的两个输出(如控制异步电动机正反转的交流接触器线圈)同时动作，除了在梯形图中设置软件互锁电路外，还应在PLC外部设置由常闭触点组成的硬件互锁电路。 同一定时器的线圈

47、不可以在相邻的步中使用。 （5OUT指令与SET指令均可用于步的活动状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器复位，此外还有自保持功能。SET指令用于将STL状态继电器置位为ON并保持，以激活对应的步。SET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STL步。在STL区内的OUT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OUT指令。 （6STL指令不能与MC-MCR指令一起使用。在FOR-NEXT结构中、子程序和中断程序中，不能有STL程序块，STL程序块不能出现在FEND指令之后。 （7并行序列或选择序列中分支处的支

48、路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。 （8在转换条件对应的电路中，不能使用ANB，ORB，MPS，MRD和MPP指令。可用转换条件对应的复杂电路来驱动辅助继电器，再用后者的常开触点来作转换条件。 （9与条件跳步指令(CJ)类似，CPU不执行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中的指令，在没有并行序列时，同时只有一个STL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，提高PLC的输入、输出响应速度。四、任务实施四、任务实施 1将三个模拟按钮开关的常开触点分别接到将三个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0、X3、X4如图如图4-49所示的输入部分），并连接所示的输入

49、部分），并连接PLC电源。检查电源。检查电路正确性，确保无误。电路正确性，确保无误。 2. 输入图输入图4-51b的梯形图或指令表，进行程序调试，调试的梯形图或指令表，进行程序调试，调试时要注意动作顺序，运行后先按下时要注意动作顺序，运行后先按下X0模拟启动），再依次按模拟启动），再依次按下下X4、X3，每次操作都要监控观察各输出，每次操作都要监控观察各输出Y0Y1和相关定和相关定时器时器T0的变化，检查是否完成了旋转工作台所要求的功能。的变化，检查是否完成了旋转工作台所要求的功能。任务八任务八 组合钻床组合钻床 一、任务提出一、任务提出 某组合钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的某组合钻床用来

50、加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔见个孔见图图4-55）。放好工件后，按下启动按钮工件被夹紧，夹紧后压）。放好工件后，按下启动按钮工件被夹紧，夹紧后压力继电器力继电器Xl为为ON，Y1和和Y3使两只钻头同时开始向下进给。大使两只钻头同时开始向下进给。大钻头钻到由限位开关钻头钻到由限位开关X2设定的深度时，设定的深度时，Y2使它上升，升到由使它上升，升到由限位开关限位开关X3设定的起始位置时停止上行。小钻头钻到由限位设定的起始位置时停止上行。小钻头钻到由限位开关开关X4设定的深度时，设定的深度时，Y4使它上升，升到由限位开关使它上升，升到由限位开关X5设定设定的起始位置时停止上行，同时设定值为的起

51、始位置时停止上行，同时设定值为3的计数器的当前值加的计数器的当前值加l。两个都到位后，两个都到位后，Y5使工件旋转使工件旋转120，旋转结束后又开始钻第，旋转结束后又开始钻第二对孔。二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，转，转换条件满足。换条件满足。Y6使工件松开，松开到位时，系统返回初始状使工件松开，松开到位时，系统返回初始状态。本任务研究用态。本任务研究用PLC来控制组合钻床。来控制组合钻床。图4-55 某组合钻床示意图二、原理分析二、原理分析 为了用为了用PLC控制器来实现任务，控制器来实现任务，PLC需要需要8个输入点，个输入点，7个

52、输出点，输入输出点分配见表个输出点，输入输出点分配见表4-9。表表4-9 输入输出点分配表输入输出点分配表输入继电器作用输出继电器作用X0启动按钮Y0工件夹紧X1夹紧压力继电器Y1大钻下进给X2大钻下限位开关Y2大钻退回X3大钻上限位开关Y3小钻下进给X4小钻下限位开关Y4小钻退回X5小钻上限位开关Y5工件旋转X6工件旋转限位开关Y6工件松开X7松开到位限位开关 如图4-56所示，用状态继电器S来代表各步，顺序功能图中包含了选择序列和并行序列。 图4-56 组合钻床顺序功能图图4-57 组合钻床梯形图组合钻床的梯形图如图4-57所示。 三、知识链接三、知识链接 1用步进顺控指令实现的选择序列的

53、编程方法用步进顺控指令实现的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分支的编程方法 图图4-56中的步中的步S24和和S27有一个选择序列的分支。当步有一个选择序列的分支。当步S24和和S27是活动步是活动步(S24为为ON，S27为为ON)时，如果转换条件时，如果转换条件C0不不满足没达到满足没达到3对孔），将转换到步对孔），将转换到步S28；如果转换条件；如果转换条件C0满满足，将进入步足，将进入步S29。如果在某一步的后面有。如果在某一步的后面有N条选择序列的分支，条选择序列的分支，则该步的则该步的STL触点开始的电路块中应有触点开始的电路块中应有N条分别指明各转换条条分别

54、指明各转换条件和转换目标的并联电路。件和转换目标的并联电路。 （2选择序列的合并的编程方法选择序列的合并的编程方法 图图4-56中的步中的步S22S25之前有一个由两条支路组成的之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当选择序列的合并，当S21为活动步，转换条件为活动步，转换条件X1得到满足，或得到满足，或者步者步S28为活动步，转换条件为活动步，转换条件X6得到满足，都将使步得到满足，都将使步S22S25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S28复位为不活动步。复位为不活动步。在图在图4-57的梯形图中，由的梯形图中，由S21和和S28的的STL触点驱动的

55、电路块中触点驱动的电路块中均有转换目标均有转换目标S22S25），对它们的后续步），对它们的后续步S22S25的置的置位将它们变为活动步是用位将它们变为活动步是用SET指令实现的，对相应前级步指令实现的，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。的复位将它变为不活动步是由系统程序自动完成的。 2用步进顺控指令实现的并行序列的编程方法（1并行序列分支的编程方法 图4-56中分别由S22S24和S25S27组成的两个单序列是并行工作的，设计梯形图时应保证这两个序列同时开始工作和同时结束，即两个序列的第一步S22和S25应同时变为活动步，两个序列的最后一步S24和S27应同时变为不活

56、动步。在图4-56中，当步S21是活动步，并且转换条件X1为ON时，步S22和S25同时变为活动步，两个序列开始同时工作。在图4-57的梯形图中，用S21的STL触点和X1的常开触点组成的串联电路来控制SET指令对S22和S25同时置位，系统程序将前级步S21变为不活动步。（2并行序列的合并的编程方法 图4-56中并行序列合并处的转换有两个前级步S24和S27，根据转换实现的基本规则，当它们均为活动步并且转换条件满足，将实现并行序列的合并。未钻完3对孔时，C0的常闭触点闭合，转换条件满足，将转换到步S28，即该转换的后续步S28变为活动步(S28被置位)，系统程序自动地将该转换的前级步S24和

57、S27同时变为不活动步。钻完3对孔时，C0的常开触点闭合，转换条件C0满足，将转换到步S29。四、任务实施四、任务实施 1将将8个模拟按钮开关的常开触点分别接到个模拟按钮开关的常开触点分别接到PLC的的X0X7，并连接并连接PLC电源。检查正确性，确保无误。电源。检查正确性，确保无误。 2输入图输入图4-57的梯形图，进行程序调试，调试时要注意的梯形图，进行程序调试，调试时要注意动作顺序。动作顺序。 （1先按下先按下X0模拟启动），观察各输出继电器模拟启动），观察各输出继电器Y0Y6和计数器和计数器C0的状态。的状态。 （2再按下再按下X1模拟夹紧），观察各输出继电器模拟夹紧），观察各输出继电

58、器Y0Y6和计数器和计数器C0的状态。的状态。 （3模拟钻孔，依次按下模拟钻孔，依次按下X2X3X4X5，或者，或者X2X4X3X5，或者，或者X2X4X5X3，或者，或者X4X2X3X5，或者，或者X4X5X2X3，或者，或者X4X2X5X3，X2X3X4X5，每次操作都要监控观，每次操作都要监控观察各输出察各输出Y0Y6和计数器和计数器C0的变化。的变化。 （4根据根据Y5或或Y6的状态按下的状态按下X6或或X7。 （5重复第重复第3）、（）、（4步两次。步两次。任务九任务九 大小球分选系统大小球分选系统 一、任务提出一、任务提出 在实际生产中，许多工业设备设置有多种工作方式，如手动和自动

59、工在实际生产中，许多工业设备设置有多种工作方式，如手动和自动工作方式，自动又包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态工作方式。作方式，自动又包括连续、单周期、单步和自动返回初始状态工作方式。 某机械手用来分选钢质大球和小球，如图某机械手用来分选钢质大球和小球，如图4-59所示，控制面板如图所示，控制面板如图4-60所示。所示。 本任务研究用本任务研究用PLC实现具有多种工作方式的大小球分选系统。实现具有多种工作方式的大小球分选系统。 图4-59 机械手分选大、小球示意图图4-60 机械手控制面板 系统设有手动和自动两种工作方式，手动方式时，系统的每一个动作都要靠6个手动按钮控制，接到输入继电器

60、的各限位开关都不起作用。自动工作方式又分以下4种工作形式。 1单周期工作方式：按下启动按钮X16后，从初始步开始，机械手按规定完成一个周期的工作后，返回并停留在初始步。 2连续工作方式：在初始状态按下启动按钮后，机械手从初始步开始一个周期一个周期地反复连续工作，按下停止按钮，并不马上停止工作，完成最后一个周期的工作后，系统才返回并停留在初始步。 3单步工作方式：从初始步开始，按一下启动按钮，系统转换到下一步，完成该步的任务后，自动停止工作并停留在该步，再按一下启动按钮，才往前走一步。单步工作方式常用于系统的调试。 4回原点工作方式：在选择单周期、连续和单步工作方式之前，系统应处于原点状态；如果