第7章PLC程序设计及应用举例

1、7.1 PLC7.1 PLC程序设计步骤及方法程序设计步骤及方法vPLCPLC程序设计步骤程序设计步骤vPLCPLC程序设计方法程序设计方法7.2 7.2 经验设计法经验设计法 一、一、三相异步电动机单向运转控制三相异步电动机单向运转控制（起保停回路）（起保停回路）v控制思路控制思路电动机的额定电流较大，电动机的额定电流较大，PLCPLC不能用直接控制主电路，不能用直接控制主电路，需要需要主电路主电路。找出所有输入量和输出量，接入找出所有输入量和输出量，接入I/OI/O接线图接线图。为了扩大输出电流，采用继电器为了扩大输出电流，采用继电器输出方式输出方式。热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行

2、过载保护，热继电器的常闭触点可以作为输入信号进行过载保护，也可以在输出进行保护。也可以在输出进行保护。梯形图和指令表。梯形图和指令表。FRFUKMQSM3 电源开关电源开关接触器主触点接触器主触点热继电器热元件热继电器热元件熔断器熔断器三相异步电动机三相异步电动机L1L2L3v 主电路主电路v I/OI/O接线图接线图启动按钮启动按钮SB1X1停止按钮停止按钮SB2X2SB1KM1SB2COM1Y1COMX1X2FR运行接触器运行接触器KMY1FRX3热继电器的常闭热继电器的常闭触点可以作为输触点可以作为输入信号进行过载入信号进行过载保护，也可以在保护，也可以在输出进行保护输出进行保护热热继电

3、器继电器电源电源v 梯形图梯形图v 指令表程序指令表程序启动启动自锁自锁停止停止END步序步序 指令指令 地址地址0 LD X10 LD X1 1 OR Y11 OR Y1 2 ANI X2 2 ANI X2 3 3 OUT Y1OUT Y1 4 END4 END时序图时序图输出线圈输出线圈电动机的单向运转电动机的单向运转电动机的单向运转电动机的单向运转v 常闭触点输入信号的处理常闭触点输入信号的处理电气原理图电气原理图KMKMSB1SB2端子接线图端子接线图X2X1SB1SB2COM常闭触点常闭触点梯形图梯形图常开触点常开触点二、二、三相异步电动机三相异步电动机可逆运转可逆运转控制控制（正反

4、转控制）（正反转控制）FUKM1QS正转正转接触器接触器反转接触器反转接触器L1L2L3v 主电路主电路KM2FRv I/OI/O接线图接线图正转启动正转启动SB2-X0反转启动反转启动SB3-X1 停止停止SB1-X2KM2SB2KM1SB3SB1电源电源正转接触器正转接触器KM1-YI反转接触器反转接触器KM2-Y2正转互锁正转互锁反转互锁反转互锁Y1COMX0X1X2Y2COM1l 梯形图梯形图正转正转反转反转X0Y1Y1X2Y2X1X1Y2Y2X2Y1X0ENDFU2FRSB1SB2KM1KM1KM2KM2SB3SB2SB3KM2KM1控制电路图控制电路图电动机的正反转控制电动机的正反

5、转控制v要求：一台启动要求：一台启动1010s s后第二台启动，运行后能同时后第二台启动，运行后能同时停止。停止。三、两三、两台电机延时启动的基本环节台电机延时启动的基本环节四、定时器应用四、定时器应用v定时器的串联定时器的串联 定时器的最大设定值为定时器的最大设定值为3276732767，不足，不足1 1小时，为小时，为了扩展定时器的延时时了扩展定时器的延时时间，可以采用几种方法间，可以采用几种方法延时时间延时时间= =T0+T1=T0+T1=3600s3600sX0T0T1v定时器和计数器配合使用定时器和计数器配合使用 （长延时）（长延时）X0T0T0T0C0X0RSTC0Y0C0K600

6、K60延时时间延时时间=60s=60s60=3600s60=3600sT0常开触点常开触点1 HourX0Y060sC0C0对对T0T0的的60s60s脉冲计数脉冲计数五、五、闪烁（振荡）电路闪烁（振荡）电路X0T1T0K20K302 SX0Y03 S六、分频六、分频电路电路M101X0PLSM101Y010Y010M101Y010七、十字路口交通灯控制七、十字路口交通灯控制南北绿灯1南北黄灯1南北红灯1东西绿灯2东西黄灯2东西红灯2T0=25ST0=25ST1=0.5ST2=0.5SC0=3T3=2ST4=25ST4=25ST5=0.5ST6=0.5SC1=3T7=2S交通灯时序图交通灯时序

7、图t tt tt tt tt tt t时间点及实现方法时间点及实现方法 器器 件件意意 义义实实 现现X000启动及循环起点，绿启动及循环起点，绿1、红、红2点亮点亮启动按钮启动按钮T0绿绿1亮亮25s定时器定时器T0设定值设定值K250，从从X0接通起计时，计时时间到绿接通起计时，计时时间到绿1断开，断开，T1计时。计时。T1、T2绿绿1闪动闪动3次控制次控制T1、T2形成振荡，形成振荡，T1通时绿通时绿1点亮，点亮，C0计数计数C0黄黄1亮亮2s起点起点T2为为C0计数信号，计数信号，C0接通时黄接通时黄1点亮点亮T3黄黄1亮亮2s定时器定时器T3设定值设定值K20，T3接通时为红接通时为

8、红1、绿、绿2点亮，红点亮，红2熄熄灭灭T4绿绿2亮亮25s定时器定时器T4设定值设定值K250，从从T3接通时计时，计时时间到绿接通时计时，计时时间到绿2断开，断开，T6计时计时T5、T6绿绿2闪动闪动3次控制次控制T5、T6形成振荡，形成振荡，T5通时绿通时绿2点亮，点亮，C1计数计数C1黄黄2亮亮2s起点起点T6为为C1计数信号，计数信号，C1接通时黄接通时黄2点亮点亮T7黄黄2亮亮2s定时器定时器T7设定值设定值K20，T7接通时黄接通时黄2熄灭，一循环周期结熄灭，一循环周期结束束启动启动南北东西南北Y0 Y1 Y2Y3Y4Y5X0停止停止X1 请同学们实现请同学们实现3个红绿灯的控制

9、。要求是：个红绿灯的控制。要求是：按下启动按下启动X20，绿灯亮，绿灯亮20s，接着绿灯闪烁，接着绿灯闪烁2S，黄灯亮黄灯亮3s，接着红灯亮，接着红灯亮25s，循环往复。，循环往复。Y2 Y1 Y07.3 7.3 顺序功能图设计法顺序功能图设计法步进指令的引入步进指令的引入分析生产工艺对控制的要求，我们发现不少生分析生产工艺对控制的要求，我们发现不少生产过程都可以划分为若干工序，每一个工序要求产过程都可以划分为若干工序，每一个工序要求一定的执行机构动作。在满足某些条件后，它又一定的执行机构动作。在满足某些条件后，它又从一个工序转为另一个工序，通常这种控制称为从一个工序转为另一个工序，通常这种控

10、制称为顺序控制顺序控制。顺序控制是按顺序一步一步来进行控制的，进顺序控制是按顺序一步一步来进行控制的，进入下一步决定于转换条件是否满足。它的基本结入下一步决定于转换条件是否满足。它的基本结构可以用状态转移图构可以用状态转移图( (顺序功能图顺序功能图) )来描述来描述X2 X3X4 X5工作台工作台步进电机步进电机工作台自动往复控制系统工作台自动往复控制系统初始状态初始状态1步步2步步正转输出正转输出Y0反转输出反转输出Y1启动信号启动信号PB右限位右限位左限位左限位Y0Y1v顺序控制的全部过程，可以分成有序的若干顺序控制的全部过程，可以分成有序的若干步步序序(STEP)(STEP)，或说若干

11、个阶段。各步都有自己应完成，或说若干个阶段。各步都有自己应完成的动作的动作(ACTION)(ACTION)。从每一步转移到下一步，一般。从每一步转移到下一步，一般都是有条件的，条件都是有条件的，条件滿滿足则上一步动作结束，下足则上一步动作结束，下一步动作开始上一步的动作会被一步动作开始上一步的动作会被清除清除，这就是，这就是状状态转移图态转移图（SFCSFC，Sequential Function ChartSequential Function Chart）的设计概念。的设计概念。v使用顺序控制设计首先根据系统的工艺过程，画使用顺序控制设计首先根据系统的工艺过程，画出状态转移图，然后根据状态

12、转移图画出梯形图。出状态转移图，然后根据状态转移图画出梯形图。状态转移图介绍状态转移图介绍v状态转移图状态转移图（Sequential function chartSequential function chart，SFCSFC）: :顺序功能图或功能表图，它是一种通用顺序功能图或功能表图，它是一种通用的技术语言。的技术语言。19871987年年IEC(IEC(国际电工委员会国际电工委员会) )：IEC848IEC84819941994年年IEC(IEC(国际电工委员会国际电工委员会) )：IEC1131IEC1131v状态转移图编程：状态转移图编程：步、有向连线、转换、步、有向连线、转换、转

13、换条件和动作（或命令）转换条件和动作（或命令）步步系统所处的系统所处的阶段阶段（状态），根据输出量的状态（状态），根据输出量的状态变化划分。任何一步内，各个输出量状态保持变化划分。任何一步内，各个输出量状态保持不变，同时相邻的两步输出量总的状态是不同不变，同时相邻的两步输出量总的状态是不同的。的。初始步初始步：系统的初始状态相对应的步，一般是系统等：系统的初始状态相对应的步，一般是系统等待启动命令的相对静止状态待启动命令的相对静止状态活动步活动步：系统正处于某一步所在的阶段，相应的动作：系统正处于某一步所在的阶段，相应的动作被执行被执行与步对应的动作或命令与步对应的动作或命令动作A动作B动作A

14、动作B有向连线和转换条件有向连线和转换条件v有向连线有向连线（状态转移路线和方向）（状态转移路线和方向）步的活动状态的进展：从上到下，从左到右，步的活动状态的进展：从上到下，从左到右，有向连线上的箭头可省略。有向连线上的箭头可省略。v转换转换（分割两个相邻步）（分割两个相邻步）v转换条件转换条件：是与转换相关的逻辑命题：是与转换相关的逻辑命题动作A动作B动作C动作DX0动作A动作B动作C动作DX0步进指令及使用说明步进指令及使用说明 STLSTL是利用内部软元件（状态S S）在顺控程序上进行工序步进式控制的指令。 RETRET是用于状态（S S）流程的结束，实现返回主程序（母线）的指令。RET

15、转换目标转换目标转换条件转换条件驱动负载驱动负载转换目标转换目标转换条件转换条件驱动负载驱动负载Y0状态转移图状态转移图状态梯形图状态梯形图每个状态的内母线上都将提供三种功能：每个状态的内母线上都将提供三种功能： 驱动负载驱动负载(OUT Yi) 指定转移条件指定转移条件(LD/LDI Xi) 指定转移目标指定转移目标(SET Si) 称为状态的三要素称为状态的三要素。使用步进指令的说明使用步进指令的说明（1 1）步进接点须与左母线连接，步进指令具有主控功能。步进接点须与左母线连接，步进指令具有主控功能。STLSTL指令用来将状态寄存器指令用来将状态寄存器S S的触点与母线相连并提供主的触点与

16、母线相连并提供主控功能。控功能。STLSTL指令与指令与RETRET指令并不需要成对使用，但在系指令并不需要成对使用，但在系列列STLSTL电路结束后，必须写入电路结束后，必须写入RETRET指令指令（2 2）当步进接点接通时，其后面的电路才能按逻辑动作。当步进接点接通时，其后面的电路才能按逻辑动作。如果步进接点断开，则后面的电路则全部断开，相当于如果步进接点断开，则后面的电路则全部断开，相当于该段程序跳过。若需要保持输出结果，可用该段程序跳过。若需要保持输出结果，可用SETSET和和RSTRST指指令。令。（3 3）允许同一编号元件的线圈在不同的允许同一编号元件的线圈在不同的STLSTL接点

17、后面多接点后面多次使用。在同一个程序段中，次使用。在同一个程序段中，同一状态继电器地址号只同一状态继电器地址号只能使用一次能使用一次。（4 4）可以在步进接点内处理顺控指令可以在步进接点内处理顺控指令MPS/MRD/MPP在状态内不能直接与步进接点后的内母线连接，在状态内不能直接与步进接点后的内母线连接，应接在应接在LD或或LDI指令之后。指令之后。Y001Y001Y001STL内母线S10X001X003X004X005MPSMRDMPPLD X001（5 5）如右图所示，在状态内如右图所示，在状态内的母线将的母线将LDLD或或LDILDI指令写入后，指令写入后，对不需要触点的驱动就不能对不

18、需要触点的驱动就不能再编程，需要按下图方式进再编程，需要按下图方式进行变换。行变换。 或或（6 6）为了控制电机正反转时避免两个线圈同时接通短路，为了控制电机正反转时避免两个线圈同时接通短路，在状态内可实现输出线圈互锁。在状态内可实现输出线圈互锁。编制编制SFCSFC图的注意事项和规则图的注意事项和规则 一、编制状态转移图一、编制状态转移图SFCSFC的注意事项的注意事项（1 1）对状态编程时必须使用步进接点指令对状态编程时必须使用步进接点指令STLSTL。程序的最。程序的最后必须使用步进返回指令后必须使用步进返回指令RETRET，返回主母线。，返回主母线。（2 2）初始状态的软元件初始状态的

19、软元件用用S0S0S9S9, ,要用双框表示；要用双框表示；中间状中间状态软元件态软元件用用S20S20S899S899等状态，用单框表示。等状态，用单框表示。（3 3）状态编程顺序为：先进行驱动，再进行转移，不能颠状态编程顺序为：先进行驱动，再进行转移，不能颠倒。倒。（4 4）当同一负载需要连续多个状态驱动时，可使用多重输当同一负载需要连续多个状态驱动时，可使用多重输出，在状态程序中，不同时出，在状态程序中，不同时“激活激活”的的“双线圈双线圈”是允许是允许的。但相邻状态使用的的。但相邻状态使用的T T、C C元件，编号不能相同。元件，编号不能相同。Y001Y001Y001S22S21S20

20、STL(a)T 1K20K10S40T 1S42T 1S43T 1不能编程(b)同一负载需要多个状态驱动可使用多重输出，但相同一负载需要多个状态驱动可使用多重输出，但相邻状态定时器编号不能相同邻状态定时器编号不能相同 （5 5）负载的驱动、状态转移条件可能为多个元件的逻辑组负载的驱动、状态转移条件可能为多个元件的逻辑组合，视具体情况，按串、并联关系处理，不能遗漏。合，视具体情况，按串、并联关系处理，不能遗漏。软元件组合驱动软元件组合驱动LD M8002SET S 0STL S 0LD X000SET S20STL S20LD X001AND Y000OR T 0OUT Y001LD Y001X

21、001X001M8002M8002S20S20Y001Y001X000X000Y000Y000T0T0S0S0Y001Y001STL S41LD X001SET S42LD X002OUT S50用用OUTOUT指令向不连续状态转移指令向不连续状态转移SETSETS42S42S41S41X001X001S50S50X002X002向下一段向下一段状态转移状态转移转移转移条件条件向不连续状态转移向不连续状态转移（6 6）顺序状态转移用置位指令顺序状态转移用置位指令SETSET，若顺序不连续转移，若顺序不连续转移，也可以使用也可以使用OUTOUT指令进行状态转移。指令进行状态转移。（7 7）在在S

22、TLSTL与与RETRET指令之间不能使用指令之间不能使用MCMC、MCRMCR指令。指令。（8 8）一般用系统的初始条件，若无初始条件，可用一般用系统的初始条件，若无初始条件，可用M8002M8002（PLCPLC从从STOPRUNSTOPRUN切换时的初始脉冲）进行驱动。切换时的初始脉冲）进行驱动。二、编制状态转移图二、编制状态转移图SFCSFC的规则的规则（1 1）若向上转移（称重复）、向非相连的下面转移或向其若向上转移（称重复）、向非相连的下面转移或向其他流程状态转移（称跳转），称为顺序不连续转移，他流程状态转移（称跳转），称为顺序不连续转移，顺序顺序不连续转移的状态不能使用不连续转移

23、的状态不能使用SETSET指令，要用指令，要用OUTOUT指令进行状指令进行状态转移态转移，并要在，并要在SFCSFC图中用图中用“”符号表示转移目标。符号表示转移目标。（2 2）在流程中要表示状态的自复位处理时，要用在流程中要表示状态的自复位处理时，要用“ ”“ ”符符号表示号表示, ,自复位状态在程序中用自复位状态在程序中用RSTRST指令表示。指令表示。（3 3）状态转移图中和流程不能交叉状态转移图中和流程不能交叉。SFC图中交叉流程的处理图中交叉流程的处理7.4 7.4 多流程步进顺序控制多流程步进顺序控制一、单流程结构一、单流程结构单流程结构，就是由一系列相继执行的工步组成的单条单流

24、程结构，就是由一系列相继执行的工步组成的单条流程。流程。bcda：每一步的后面：每一步的后面仅接一个转换，每个转仅接一个转换，每个转换后面也仅连接着一个换后面也仅连接着一个步，没有分支。步，没有分支。如如红红绿绿灯灯控制程序，虽然是循环控制，但都以一定顺序逐步执行且没有分支，所以属于单一顺序流程。台车自动往返示例台车自动往返示例料斗料斗STL编程方式编程方式 请同学们实现请同学们实现3个红绿灯的控制。要求是：个红绿灯的控制。要求是：按下启动按下启动X20，绿灯亮，绿灯亮20s，接着绿灯闪烁，接着绿灯闪烁2S，黄灯亮黄灯亮3s，接着红灯亮，接着红灯亮25s，循环往复。，循环往复。Y2 Y1 Y0

25、二、选择性分支与汇合的编程二、选择性分支与汇合的编程：从多个分支状态：从多个分支状态或分支状态序列中只选择一个。或分支状态序列中只选择一个。转换符号只能标在水平线之下，转换符号只能标在水平线之下，每个分支上必须具有一个或一每个分支上必须具有一个或一个以上的转换条件，一般只允个以上的转换条件，一般只允许同时选择一个序列。许同时选择一个序列。几个选择序列合并一个公共序几个选择序列合并一个公共序 列列-即分支的结束，称为即分支的结束，称为，转换符号只允许在水平线上。转换符号只允许在水平线上。一般只允许选择一个序列。一般只允许选择一个序列。ehjdgfibac选择分支选择分支选择汇合选择汇合选择性分支

26、选择性分支SFCSFC图对应的状态梯形图图对应的状态梯形图【应用范例】大小球分拣大小球分拣三、并行分支与汇合的编程三、并行分支与汇合的编程：转换符号只有一个，：转换符号只有一个，同时启动若干个序列，称为并同时启动若干个序列，称为并行序列分支。行序列分支。 并行序列用双水并行序列用双水平线表示，转换符号在双水平平线表示，转换符号在双水平线之上，为公共转换条件。线之上，为公共转换条件。 并行序列的结束称为并行序列的结束称为合并合并（汇合）（汇合），转换符号在水平线，转换符号在水平线以下，当双水平线之上的所有以下，当双水平线之上的所有前级都处于活动状态时，且转前级都处于活动状态时，且转换条件成立，则

27、下一步被激活。换条件成立，则下一步被激活。同时所有前级步都变为不活动同时所有前级步都变为不活动步了。步了。ehdfga并行分支并行分支SFC图图并行分支的状态梯形图并行分支的状态梯形图Y3: 红红Y4: 绿绿Y0: 红红Y2: 绿绿Y1: 黄黄X0X1灭灭亮亮梯形图程序梯形图程序四、跳转与循环结构四、跳转与循环结构跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。跳转与循环是选择性分支的一种特殊形式。若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继若满足某一转移条件，程序跳过几个状态往下继续执行，这是正向跳转续执行，这是正向跳转，若要程序返回到上面某若要程序返回到上面某个状态再开始往下继续执行，这是个状态再开始

28、往下继续执行，这是逆向跳转逆向跳转，也，也称作循环。称作循环。跳转与循环控制的跳转与循环控制的SFCSFC图和图和STLSTL图图【应用范例】机械手臂控制工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D D点（点（LS0LS0动作）。动作）。控制说明：只要只要D D点有工件，机械手臂即先下降（点有工件，机械手臂即先下降（B B缸缸动作）将工件抓取（动作）将工件抓取（C C缸缸 动作）后上升（动作）后上升（B B缸缸复位），再将工件搬运（复位），再将工件搬运（A A缸缸动作）到动作）到E E点上点上 方，机械手臂再次下降（方，机械手臂再次下降（B B缸缸动作）后

29、放开（动作）后放开（C C缸缸复位）工件，机复位）工件，机 械手臂上升（械手臂上升（B B缸缸复位），最后机械手臂再回到原点（复位），最后机械手臂再回到原点（A A缸缸复位）。复位）。C C缸在抓取或放开工件后，都需有缸在抓取或放开工件后，都需有1 1秒秒的间隔，机械手臂才能动作。的间隔，机械手臂才能动作。控制说明：A,B,CA,B,C缸均为缸均为单作用气缸单作用气缸，使用电磁控制。，使用电磁控制。当当E E点有工件且点有工件且B B缸已上升到缸已上升到LS4LS4时，传送带马达转动以运走工件，时，传送带马达转动以运走工件， 经经2 2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到）秒后传

30、送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。控制说明：LS0LS0DD点有无工件侦测用限制开关点有无工件侦测用限制开关 LS5LS5EE点有无工件侦测用限制开关点有无工件侦测用限制开关 LS1LS1AA缸前行限制开关（左极限）缸前行限制开关（左极限） LS2LS2AA缸退回限制开关（右极限）缸退回限制开关（右极限） LS3LS3BB缸下降限制开关（下极限）缸下降限制开关（下极限）LS4LS4BB缸上升限制开关（上极限）缸上升限制开关（上极限）功能分析：原点复位：选定以原点复位：选定以A A缸退回至右极限位置（缸退回至右极限位置（LS2 ONLS2 ON）、）、B B缸缸 上升至上极限位置（上升至上极限位置（LS4 ONLS4 ON）及）及C C缸缸松开为机械手臂的原点。松开为机械手臂的原点。 执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A A、B B、C C缸缸 均为单作用气缸，所以