西门子S7-300-PLC基础与应用课件-第9章-顺控系统设计

1、顺控系统顺控系统设计顺序功能图的结构顺序功能图的梯形图编程方法 任务一 洗车控制系统设计任务二 饮料灌装生产线控制系统设计S7 GRAPH语言 9123456顺控系统顺控系统设计顺序功能图的结构顺序功能图的梯形图编程方 知道什么是顺控系统，什么是顺序功能图，顺序功能图有哪几种结构形式，各有什么特点； 能够正确分析顺控任务，并根据控制要求正确设计顺序功能图； 能够熟练用LAD语言编写顺序功能图； 能够在S7 GRAPH环境下正确完成顺序功能图的设计及调试； 能独立完成一般顺控系统的硬件配置及安装、硬件组态及顺控程序编写、数据下载及系统调试。 知道什么是顺控系统，什么是顺序功能图，顺序功能图有哪几

2、种结1.顺序控制 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的流程，在各种输入信号的作用下，使生产过程的各执行机构能够自动而有序地工作。 示例：具有预备、钻、铣和终检4工位的加工生产线控制顺控系统1.顺序控制 所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定顺序控制顺序控制顺序控制工作过程： 在初始状态S1下，按启动按钮，则生产线开始工作，并进入预备状态（步S2）； 如果在预备工位放置一个工件（B1动作），则传送带运行将工件向下一站传送（步S3）； 如果工件被传送到钻加工站（B2动作），则对工件进行5s钻加工（步S4）； 如果钻加工时间到（T1定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S5）；顺序控

3、制顺序控制工作过程：顺序控制 如果工件被传送到铣加工站（B3动作），则对工件进行4s铣加工（步S6）； 如果铣加工时间到（T2定时到），则传送带继续运行并将工件向下一站传送（步S7）； 如果工件被传送到终检站（B4动作），则对工件进行2s终检（步S8）； 如果终检完毕（T3定时到），则一个工件的加工流程结束（步S9）; 如果在预备工位上再放置一个工件，将开始下一个工件的检测流程，并如此循环。 顺序控制 如果工件被传送到铣加工站（B3动作），则对工件进行42.顺序控制系统的结构2.顺序控制系统的结构（1）方式选择 “自动”方式：系统将按照顺控器中确定的控制顺序，自动执行各控制环节的功能，一旦系统

4、启动后就不再需操作人员的干预，但可以响应停止和急停操作。 “单步”方式：系统则依据控制按钮，在操作人员的控制下，一步一步地完成整个系统的功能，但并不是每一步都需要操作人员确认。 “键控”方式：各执行机构（输出端）动作需要由手动控制实现，不需要PLC程序。顺序控制系统的结构（1）方式选择顺序控制系统的结构（2）顺控器 顺控器是顺序控制系统的核心，是实现按时间、顺序控制工业生产过程的一个控制装置。这里所讲的顺控器专指用S7 GRAPH语言或LAD语言编写一的段PLC控制程序，使用顺序功能图描述控制系统的控制过程、功能和特性。（3）命令输出 命令输出部分主要实现控制系统各控制步的具体功能，如：钻、铣

5、、终检等。顺序控制系统的结构（2）顺控器顺序控制系统的结构（4）故障信号和运行信号 主要处理控制系统运行过程中的故障及运行状态。 如：当前系统工作于哪种方式、已经执行到哪一步，工作是否正常等。顺序控制系统的结构（4）故障信号和运行信号顺序控制系统的结构1.顺序功能图 顺序功能图（Sequential Function Chart，简称SFC）是IEC标准编程语言，用于编制复杂的顺控程序，其编程规律性强，很容易被初学者接受，对于有经验的电气工程师，也会大大提高工作效率。 顺序功能图由一系列的步（S）、每一步的转移条件及步的动作命令3部分组成。 示例：顺序功能图的结构1.顺序功能图 顺序功能图（S

6、equential Fu顺序功能图的结构顺序功能图的结构（1）步 步（Step）表示与生产流程对应的工艺过程，用S1、S2、S3表示，可以不按顺序使用。其中S1一般用来表示初始步，用双线框绘制，代表系统处于等待命令的相对静止状态。 每一个顺序功能图至少应有一个初始步，系统在开始运行之前，首先应进入规定的初始步（初始状态）。顺序功能图的结构（1）步顺序功能图的结构（2）转移条件 转移条件是由当前步（如S2）到下一步（如S3）转移的条件（如B1）。当转移条件满足时，自动从当前步跳到下一步（关闭当前步，激活下一步）。 转移条件在当前步下面，用短水平线引出并放置在线的右边。如：S2的转移条件为B1，在

7、S2被激活的情况下，若B1=“1”，则关闭S2，激活S3。 步的转移不一定按顺序进行，根据工艺要求，在条件满足时也可以从当前步跳到当前步前面的某一步。顺序功能图的结构（2）转移条件顺序功能图的结构（3）动作命令 动作命令放在步序框的右边，表示与当前步有关的操作，一般用输出类指令（如：输出、置位、复位等）。 步相当于这些指令的子母线，这些动作命令平时不被执行，只有当对应的步被激活时才被执行。顺序功能图的结构（3）动作命令顺序功能图的结构2.顺序功能图的结构类型单流程结构选择性分支流程结构并进分支流程结构顺序功能图的结构2.顺序功能图的结构类型单流程结构选择性分支流程结构并进分支（1）单流程 从头

8、到尾只有一条路可走（一个分支）的流程称为单流程。 单流程一般做成循环单流程。 顺序功能图的结构（1）单流程顺序功能图的结构（2）选择分支流程 流程中存在多条路径，而只能选择其中一条路径来走，这种分支方式称为选择分支。 具有“自动”和“手动”2种操作模式的顺控器，一般设计成选择分支流程。 顺序功能图的结构（2）选择分支流程顺序功能图的结构（3）并进分支流程 流程中若有多条路径且必须同时执行，这种分支方式称为并进分支。 在各个分支都执行完后，才会继续往下执行，这种有等待功能的汇合方式，称为并进汇合。 需要同时完成2种或2种以上工艺过程的顺序控制任务，必须采用并进分支流程。 顺序功能图的结构（3）并

9、进分支流程顺序功能图的结构1.简单流程图的梯形图编程 顺序功能图的每一步用梯形图编程时都需要用2个程序段来表示，第1个程序段实现从当前步到下一步的转换，第2个程序段实现转换以后的步的功能。 一般用一系列的位存储器（如M0.0、M0.1 ）分别表示顺序功能图的各步（S1、S2），要实现步的转换，就要用当前步及其转换条件的逻辑输出去置位下一步，同时复位当前步。 示例：顺序功能图的梯形图编程方法1.简单流程图的梯形图编程 顺序功能图的每一步用梯形图单流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法单流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法单流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法单流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法

10、步的输出逻辑部分可根据设备工艺要求采用一般的赋值指令（如：输出1、输出3）或保持性的置位指令（如：输出2）及复位指令（如：输出4）。单流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法 步的输出逻辑部分可根据设备工艺要求采用一般的赋值指令（如2.选择分支流程的梯形图编程 选择分支流程用梯形图编程时，用分支前的最后一步（Sn-1）及其转换条件（条件n-1）的逻辑输出置位2个分支中其中一个分支的第一步（Sn或Sn+2），并对分支前的最后一步（Sn-1）复位； 其中一个选择分支的最后一步（Sn+1或Sn+3）及其转换条件（条件n+1或条件n+3）的逻辑输出置位汇合后的第一步（Sn+4），并对相应分支的最后一步（S

11、n+1或Sn+3）复位。 示例：顺序功能图的梯形图编程方法2.选择分支流程的梯形图编程 选择分支流程用梯形图编程选择分支流程示例：选择分支1顺序功能图的梯形图编程方法选择分支流程示例：选择分支1顺序功能图的梯形图编程方法选择分支2选择分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法选择分支2选择分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法1.认识S7 GRAPH语言环境S7 GRAPH语言1.认识S7 GRAPH语言环境S7 GRAPH语言并进分支处并进分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法并进分支处并进分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法并进分支汇合处并进分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法并

12、进分支汇合处并进分支流程示例：顺序功能图的梯形图编程方法视窗工具栏 S7 GRAPH语言视窗工具栏 S7 GRAPH语言Sequencer浮动工具栏 S7 GRAPH语言Sequencer浮动工具栏 S7 GRAPH语言转换条件编辑工具栏 S7 GRAPH语言转换条件编辑工具栏 S7 GRAPH语言浏览窗口 S7 GRAPH语言浏览窗口 S7 GRAPH语言2.步与步的动作命令S7 GRAPH语言2.步与步的动作命令S7 GRAPH语言常用标准动作命令操作数类型功 能 说 明NQ、I、M、D输出：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会输出“1”；该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数为“

13、0”SQ、I、M、D置位：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会被置“1”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的复位命令复位为“0”RQ、I、M、D复位：只要该步为活动步，该命令所对应的操作数就会被复位为“0”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的置位命令置为“1”DQ、I、M、D延迟：当该步变为活动步时，开始倒计时（时间由T#xx指定），如果计时到，则与该命令对应的操作数输出“1”；当该步变为非活动步时，则与该命令对应的操作数为“0”LQ、I、M、D脉冲限制：当该步变为活动步时，与该命令对应的操作数为“1”并开始倒计时（时间由T

14、#xx指定），如果计时到，则操作数为“0”；当该步为非活动步时，操作数为“0”CALLFC、FB、SFC、SFB块调用：只要该步为活动步，指定的块被调用S7 GRAPH语言常用标准动作命令操作数类型功 能 说 明NQ、I、M标准动作中的互锁命令命令操作数类型功 能 说 明NCQ、I、M、D输出：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数为“1”；该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数为“0”SCQ、I、M、D置位：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数就会被置“1”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的复位命令复位为“0”RCQ、I、M、

15、D复位：当该步为活动步且互锁条件满足时，该命令所对应的操作数就会被复位为“0”并保持；当该步变为非活动步时，该命令所对应的操作数可以被其他活动步的置位命令置为“1”DCQ、I、M、D延迟：当该步为活动步且互锁条件满足时，开始倒计时（时间由T#xx指定），如果计时到，则操作数为“1”；当该步变为非活动步时，则操作数为“0”LCQ、I、M、D脉冲限制：当该步为活动步且互锁条件满足时，与该命令对应的操作数为“1”并开始倒计时（时间由T#xx指定），计时到，则操作数为“0”；当该步为非活动步时，操作数为“0”。CALLCFC、FB、SFC、SFB块调用：当该步为活动步且互锁条件满足时，指定的块被调用S

16、7 GRAPH语言标准动作中的互锁命令命令操作数类型功 能 说 明NC动作事件事件事件的意义事件事件的意义S1步变为活动步S0步变为非活动步V1发生监控错误（有干扰）V0监控错误消失（无干扰）L1互锁条件解除L0互锁条件变为“1”A1信息被确认R1在输入信号的上升沿，记录信号被置位事件的触发S7 GRAPH语言动作事件事件事件的意义事件事件的意义S1步变为活动步S0步 用ON命令或OFF命令可以使命令所在步之外的其他步变为活动步或非活动步。 指定的事件发生时，可以将指定的步变为活动步或非活动步。如果命令OFF的地址标识符为S_ALL，将除了命令“S1（V1，L1）OFF”所在的步之外其他的步变

17、为非活动步。ON命令与OFF命令步的动作S7 GRAPH语言 用ON命令或OFF命令可以使命令所在步之外的其他步变动作中的计数器 动作中的计数器的执行与指定的事件有关。互锁功能可以用于计数器，对于有互锁功能的计数器，只有在互锁条件满足和指定的事件出现时，动作中的计数器才会计数。计数值为0时计数器位为“0”，计数值非0时计数器位为“1”。 事件发生时，计数器指令CS将初值装入计数器。CS指令下面一行是要装入的计数器的初值，它可以由IW、QW、MW、LW、DBW、BIW来提供，或用常数C#0C#999的形式给出。 事件发生时，CU、CD、CR指令使计数值分别加1、减1或将计数值复位为0。计数器命令

18、与互锁组合时，命令后面要加上“C”。S7 GRAPH语言动作中的计数器 动作中的计数器的执行与指定的事件有关动作中的定时器 TL命令为扩展的脉冲定时器命令，该命令的下面一行是定时器的定时时间“time”，定时器位没有闭锁功能。 TD命令用来实现定时器位有闭锁功能的延迟。 TR是复位定时器命令，一旦事件发生定时器立即停止定时，定时器位与定时值被复位为“0”。步的动作S7 GRAPH语言动作中的定时器 TL命令为扩展的脉冲定时器命令， 在S7 GRAPH编辑器中执行菜单命令：【Option】【Block Setting】打开S7 GRAPH功能块参数设置对话框。 3.S7 GRAPH功能块的参数集

19、S7 GRAPH语言 在S7 GRAPH编辑器中执行菜单命令：3.S7 G3.S7 GRAPH功能块的参数集S7 GRAPH语言3.S7 GRAPH功能块的参数集S7 GRAPH语言控制要求洗车控制系统设计任务分析任务实施方案调试6.41234技能训练任务一 洗车控制 控制要求洗车控制系统设计任务分析任务实施方案调试6.4123 洗车过程有3道工艺：泡沫清洗、清水冲洗、风干。 若选择开关置于“手动”方式，按启动按钮，则执行泡沫清洗按冲洗按钮，则执行清水冲洗按风干按钮，则执行风干按结束按钮，则结束洗车作业； 若选择方式开关置于“自动”方式，按启动按钮，则自动执行洗车流程（泡沫清洗20s清水冲洗3

20、0s风干15s结束回到待洗状态）。 洗车过程结束需响铃提示，任何时候按下停止按钮S_Stop，则立即停止洗车作业。控制要求 洗车过程有3道工艺：泡沫清洗、清水冲洗、风干。控制要 分析系统的工作过程，由于“手动”和“自动”工作方式只能选择其一，因此使用选择分支来实现。 初始状态为S1，待洗状态用S2表示； 洗车作业流程包括泡沫清洗、清水冲洗、风干3个工序，因此在“自动”和“手动”方式下可分别用3个状态来表示。自动方式使用S3S5，手动方式使用S6S8。洗车作业完成状态使用S9、S10。 任务分析 分析系统的工作过程，由于“手动”和“自动”工作方式只任务分析 任务分析 1.PLC系统资源分配符号元

21、件地址说明符号元件地址说明S_ModeI0.0方式选择开关“1”自动；“0”手动KM1Q4.1控制泡沫清洗电机KM2Q4.2控制清水冲洗电机S_StartI0.1启动按钮，常开KM3Q4.3控制风干机S_StopI0.2停止按钮，常闭HAQ4.4声光提示器SB1I0.3清水冲洗按钮，常开SB2I0.4风干按钮，常开SB3I0.5结束按钮，常开任务实施 1.PLC系统资源分配符号元件地址说明符号元件地址说明S_M2.程序结构任务实施 2.程序结构任务实施 3.程序设计 编写程序时，将顺序功能图转换为梯形图，并放置在一个功能（FC）子程序中； 在OB1中调用顺序功能图并编写停止控制程序，如图6-2

22、6所示，这样在系统运行期间，只要按停止按钮，立即设置初始状态S1并将其他状态（S2S10）复位； 在启动组织块OB100中对系统进行初始化。 任务实施 3.程序设计 编写程序时，将顺序功能图转换为梯形图，并控制要求饮料灌装生产线控制系统设计任务分析任务实施方案调试9.61234技能训练任务二 饮料灌装生产线控制控制要求饮料灌装生产线控制系统设计任务分析任务实施方案调试9 按启动按钮传送带开始转动，若定位传感器B1动作，表示饮料瓶已到达一个工位，传送带应立即停止，此时如果在灌装工位上有饮料瓶，则由电磁阀YV对饮料瓶进行3s定时灌装；如果在在封盖工位上有饮料瓶，则执行封盖操作：首先B缸将瓶盖送出，

23、B6动作时表示瓶盖已送到位，然后A缸开始执行封压，当B4动作时，表示瓶盖已压到位，1s后A缸缩回，当B5动作时表示A缸已缩回到位，然后B缸缩回，1s后传送带转动。任何时候按停止按钮，应立即停止正在执行的工作：传送带电机停止、电磁阀关闭、气缸归位。控制要求 按启动按钮传送带开始转动，若定位传感器B1动作，表示 由于饮料的灌装与封盖是同时进行，而且动作时间并不相同，因此应使用并进分支流程设计顺序功能图。 系统设计12个状态：S1初始状态、S2传送带动作；S3S5灌装过程控制；S6S12封盖过程控制。任务分析 由于饮料的灌装与封盖是同时进行，而且动作时间并不相同控制要求控制要求1.PLC系统资源分配

24、符号元件地址说明符号元件地址说明S_StartI0.0启动按钮，常开S1M10.0初始步S_StopI0.1停止按钮，常闭S2M10.1步序2B1I0.2传送带定位传感器S3M10.2步序3B2I0.3灌装工位检测传感器S4M10.3步序4B3I0.4封盖工位检测传感器S5M10.4步序5B4I0.5气缸A伸出到位S6M10.5步序6B5I0.6气缸A缩回到位S7M10.6步序7B6I0.7气缸B伸出到位S8M10.7步序8KM1Q4.0控制传送带电机M1S9M11.0步序9YVQ4.1电磁阀S10M11.1步序10Y1Q4.2控制单作用气缸AS11M11.2步序11Y2Q4.3控制单作用气缸

25、BS12M11.3步序12任务实施1.PLC系统资源分配符号元件地址说明符号元件地址说明S_S2.程序结构任务实施2.程序结构任务实施孔加工控制系统设计（1/6） 孔加工控制系统设计（1/6） 控制说明： 系统由传送带、钻孔机、测孔机和加工转盘等组成。加工转盘由M1电机驱动，具有4个工位：工件接收工位、孔加工工位、孔测试工位和输出工位。传送带由M2电机驱动，可为加工转盘输送待加工工件。 孔加工控制系统设计（2/6） 控制说明：孔加工控制系统设计（2/6） 控制说明： 在1号工位上设有转盘定位传感器B5和工件检测传感器B6，当转盘转到该工位位置时B5动作，利用该信号可使转盘停止；有工件时B6动作

26、，利用该信号可控制2号和3号工位上的钻孔机和测孔机是否动作，也可以控制3号和4号工位的隔离挡板是否抽离。 孔加工控制系统设计（3/6） 控制说明：孔加工控制系统设计（3/6） 控制说明： 在2号工位上设有钻孔机，并安装有下限位开关B1和上限位开关B2。当该工位有工件时执行钻孔操作，钻孔完成时B1动作；钻孔机上升到位后B2动作。孔加工控制系统设计（4/6） 控制说明：孔加工控制系统设计（4/6） 控制说明： 在3号工位上设有测孔机和由单作用气缸A控制的废料箱隔离挡板。测孔机上设有下限位开关B3和上限位开关B4，当该工位有工件时，首先进行测孔，若测孔机在设定时间内能测孔到底（B3动作），则为合格品，否则即为不合格品。不合格