第4章数字量控制系统梯形图的经验设计法和顺序功能图的设计方法课件

本章教学内容

1.掌握一些常见的PLC控制电路梯形图(如启保停电路、定时器扩展、闪烁电路)。2.熟练掌握顺序功能图的组成与结构3.熟练掌握顺序功能图的绘制规则教学要求

4.1梯形图的经验设计法4.2顺序控制设计法与顺序功能图第4章数字量控制系统梯形图程序的经验设计方法和功能图的设计

本章教学内容1.掌握一些常见的PLC控制电路梯形图(如启保经验法设计梯形图用经验法设计梯形图要求设计者具有较丰富的实践经验，特别是要懂得电气控制线路，掌握较多的典型应用程序的基本环节，突出一个经验。一般是根据被控对象和控制系统的具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起来。其设计过程是逐步完善的过程，一般不易获得最佳方案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足被控对象的控制要求。可见没有一个准确的方法可行，完全凭实践经验。适用于简单的程序设计。所以只作一般要求。顺序功能图法设计梯形图由顺序功能图法设计梯形图，有具体的方法可寻，编程方法简单、易学，规律性强，不以实践经验为主。是设计程序的主要方法，重点要求。PLC梯形图的设计方法有多种，最常用的设计方法有两种：经验法设计梯形图用经验法设计梯形图要求设计者具有较4.1梯形图的经验设计法(继电器电路转换法）设计的主要思想:由继电器电路转换为梯形图。设计方法:用两个具体实例来讲解用经验法（继电器电路转换法）设计梯形图4.1梯形图的经验设计法(继电器电路转换法）设计的主要思24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB1220V4.1.1梯形图中的基本电路1.起动保持和停止电路24VI0.1I0.0COMQ0.0COM~KMSB2SB12.延时接通/短开电路有？2.延时接通/短开电路有？3.闪烁电路3.闪烁电路4.1.2经验法设计设计方法:继电器电路转换法通过两个具体实例来讲解用经验法设计梯形图。4.1.2经验法设计设计方法:例一：电机的起保停控制电路M3~刀闸起隔离作用自保持起动按钮ABC停止按钮接触器例一：电机的起保M刀闸起自保持起动ABC停止接触器拍照实物拍照实物电路符号图M3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起动按钮停止按钮自锁触头发热元件主电路控制电路热继电器触头触头（KM）闭合按下按钮（SB2）

线圈（KM）通电电机转动；触头（KM）打开按下按钮（SB1）

线圈（KM）断电电动机停转。动作过程：电路符号图MABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR起停止按钮发热元件KMSB1KMSB2FRM3~ABCKMFUQKFRSB1KMKMSB2FR一般控制电路部分可以这样简化：自锁触头起动按钮热继电器触头停止发热KMSB1KMSB2FRMABCKMFUQKFRSBKMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1电源1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMFRSB1SB2停止起动LDI0.1OQ0.1ANI0.0=Q0.1把控制电路图转换为梯形图该语句可省略用硬件代替KMSB1KMSB2FRI0.1I0.0Q0.1Q0.1电源M3~UVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMR例二：电动机的正反转控制电路将控制部分用PLC程序实现MUVWKMFFUQSFRKMRSBRFRKMFSB1KMFSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1LQ0.0Q0.1Q0.2Q0.31MI0.0I0.1I0.2I0.3KMRFRSB1SBFSBRKMFI0.0I0.1Q0.1Q0.0Q0.0I0.2Q0.0Q0.1Q0.1控制电路用PLC实现SBRFRKMFSB1KMFSBFKMRKMFKMRKMRSB1KMFFRKMFSBFKMRKMFKMRKMRSBR1I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0优化后的梯形图移动I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0.1Q0.0I0.0梯形图的优化思考:该程序实现了的电机的正反转,但要想切换必需使电机停下来才可.在电机不停下的情况下如何实现切换呢?请补充程序.I0.0I0.1Q0.0I0.2Q0.1Q0.0Q0.1Q0经验设计法总结

经验设计法要求设计者具有较丰富的实践经验，特别是要懂得电气控制线路，掌握较多的控制系统的基本环节，突出一个经验。凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起来。其设计过程是逐步完善的过程，一般一次不易获得最佳方案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足被控对象的控制要求,最后获得最佳方案。可见没有一个准确的方法可行，完全凭实践经验。适用于简单的程序设计。所以只作一般要求。如果我们要寻求一种准确的有规律的方法----顺序功能图法经验设计法总结经验设计法要求设计者具有较丰富的实践1)什么叫顺序功能图在某一系统的循环过程中，把一个周期按照时间顺序，划分成若干清晰相联的阶段。在每个阶段内都要对应地发生(做)一件或几件事。·····阶段1阶段2阶段3阶段4事件1事件2事件3事件4如：我们在一天的生活过程中,不同的阶段要发生(做)不同的事件.联系1联系2联系3联系4我们把在控制过程中，一个周期里的不同阶段，对应完成的事件，以及阶段之间的联系，用框图和有向线段描述出来，称之为顺序功能图。过程的一个周期且这些阶段上下之间有着必然的联系，且又是不同的事件。以上是用汉语文字表述的顺序功能图，我们可以进一步把它表示成用PLC编程元件（命令符号）表示的顺序功能图。其中阶段划分要以事件变化的状态为依据。如从一种事件的发生变为另一种事件的发生了，那就应该考虑是另一时段了。4.2顺序功能图与设计法4.2.1顺序功能图及其组成1.顺序功能图1)什么叫顺序功能图在某一系统的循环过程中，划分成若干清晰相阶段2阶段3阶段4阶段1事件1事件2事件3事件4联系2联系3联系4联系5在顺序功能图中把不同阶段叫做顺序步，用数字1,2,3,…，或编程元件M0.0,M0.1…或S0.0,S0.1…等表示。把对应于每一阶段发生的事件叫做动作，常用PLC的一些输出命令表示，如Q0.0,Q0.1,Q0.2…等。把阶段之间的联系称为转换条件，常用一些输入控制信号表示如I0.0,I0.1,I0.3…或T0~255等表示。另外，规定每一个顺序功能图中必须要有一个开始称初始步，用M0.0表示。2)顺序功能图的表示2341动作1动作2动作3动作4转换条件2转换条件3转换条件4转换条件5初始步0M0.2M0.3M0.4M0.1Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0开始I0.0转换条件1联系1PLC顺序功能图M*.*是PLC位存储器地址PLC的输出点PLC的输入点阶段2阶段3阶段4阶段1事件1事件2事件3事件4联系2联系32.顺序功能图的组成规定:①步与步之间不能直接相依要用转换隔开，转换之间不能直接相依要用步隔开。②每个功能图必须用一个初始步开始。③除了初始步每一步必须要有动作。有向线段(工作的流程线)步(工作的步骤)动作(工作命令)转换转换条件(工作步骤的切换)由:M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0有向线段有向线段步转换与转换条件动作2.顺序功能图的组成规定:有向线段(工作的流程线)由:步与步的划分

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，并且用编程元件来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步内，各个输出状态是稳定不变的，但是相邻步之间的各个输出状态总是不同的。这也是划分步的主要原则。步有两种状态：“活动步、“非活动步”，当前工作的步称为活动步，非当前工作的步称非活动步。从非活动步到活动步的进展决定着控制过程的状态。对应控制过程开始阶段的步称为初始步，每一个功能图必须有一个初始步，初始步用双线矩形框表示。如鼓风机和引风机的例子划分步M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4I0.1I0.2I0.3I0.4M0.0I0.0步与步的划分M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.1Q0.2例：鼓风机和引风机的例子划分步例：鼓风机和引风机的例子划分步动作

在顺序功能图中，对应每一步要执行的操作称动作（命令），用矩形框文字和字母符号表示，与对应步的符号相连。一个步被激活称活动步，对应该步的动作或命令才被执行。即对应活动步的动作被执行。若某步为非活动步，对应的动作返回到该步活动之前的状态。动作在顺序功能图中，对应每一步要执行的有向连线

有向连线将各步按进展的先后顺序连接起来，它将步连接到转换，并将转换连接到步。有向连线指定了从初始步开始向活动步进展的方向与路线。在功能表图中，进展的走向总是从上至下、从左至右，因此有向连线的箭头可以省略。如果不遵守上述进展规则，必须加注箭头。有向连线有向连线将各步按进展的先后顺序连接转换

在功能表图中，步与步之间要用转换隔开,转换的符号是一根短画线，与有向连线相交，转换将相邻的两个步隔开。两步之间不能直接相连。转换在功能表图中，步与步之间要用转换隔开,转转换条件

转换条件就是系统由当前步转入下一步的信号条件。标注在转换符号旁边，这个信号可以是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。转换条件的值为真(1)时转换条件满足，转换到下一步；值为假(0)时转换条件不满足，不执行转换。转换实现的基本规则转换实现的条件：在功能表图中步的活动状态的进展是由转换的实现来完成。转换实现必须同时满足两个条件：1）该转换所有的前级步都是活动步；2）相应的转换条件得到满足。转换实现应完成的操作：转换的实现应完成两个操作：1）使所有的后续步都变为活动步；2）使所有的前级步都变为不活动步。

转换条件转换条件就是系统由当前步转入下一步的信号4.2.2顺序功能图的基本结构

在实际生产中，系统有着不同的控制要求，根据不同的控制要求和控制步之间的进展形式顺序功能图常有下面几种结构。(1)单序列结构(2)选择序列结构(3)并行序列结构(4)循环序列结构4.2.2顺序功能图的基本结构在实际生产中，系单序列结构由一系列相继步组成。每一步的后面仅有一个转换条件，每一个转换条件后面仅有一步,这种结构称单序列结构。单序列结构的工作过程是：任何时候只有一步在工作，该步称为活动步。设第1步为活动步且条件a成立时，就会转到第2步，2步变为活动步同时1步变为非活动步（即转换）。就这样以次转换。132abc*把当前工作的步称为活动步。（1）单序列结构单序列结构由一系列相继步组成。每一步的后面仅

从某一步开始(某一点)出现了先择分支，分支处用水平单横线表示。选择分支有选择分支开始和选择分支结束。这种结构称选择序列结构。选择序列结构的工作过程是：进入分支后，只有一条分支在工作。如:当步5活动，条件e、f、g哪个成立就走相应的分支，其中条件e、f、g中要求只能有一个成立，也就是说几条分中只有一条分支在工作，其他分支不工作。选择分支开始选择分支结束51269egf1615811hkj（2）选择序列结构从某一步开始(某一点)出现了选择分支开始选择分支结束

从某一步开始(某一点)出现了并行分支，用水平双横线表示。并行分支有并行分支开始和并行分支结束。这种结构称并行序列结构。并行序列结构的工作过程是：进入分支后，几个分支并行工作。如：当2为活动步时，若条件b成立就可进入并行分支，进入后3、6、9分支同时工作。若几条分支的长度不等时要在第5、8、11步处等待）当5、8、11步都变为活动步且条件d成立时进入12步，12步变为活动步同时5、8、11变为非活动步。退出所有分支。并行分支开始并行分支结束2936prqb121158d（3）并行序列结构从某一步开始(某一点)出现了并行分支开始并行分支结束（4）循环序列结构465abc78ef

在功能图中当某一条件成立时，其中有几步要被返复执行，这种结构称为循环序列结构。循环结构用于一个顺序过程的多次或往复执行。是选择分支的一种特殊情况。循环序列结构的工作过程是：如，当7步为活动步时，若条件f成立就进入循环分支，当条件e成立时退出循环。（4）循环序列结构465abc78ef在功能图例子:顺序功能图设计举例一小车起始位处于SQ1处，SQ1为ON，按SB1开始装料；15秒后装料结束，小车右行；当碰到SQ2时，SQ2为ON，小车停下卸料；10秒后卸料结束，小车左行；当碰到SQ1时，小车停下再次装料，如此循环复，直至按下SB2，小车返回初始状态停下。卸料SQ1SQ2装料SB2SB11234第四步左行⑴分析题目找出顺序步该系统是一个顺序循环工作过程，每一个周期都可分解为下面四个步骤(四个动作)：第一步装料第二步右行第三步卸料例子:顺序功能图设计举例一小车起始位处于SQ1处，SQ1为O1步、小车起始位SQ1处，按SB1开始装料；2步、15秒后装料结束，小车右行；3步、当碰到SQ2时，小车停下卸料；4步、10秒后卸料结束，小车左行；1步、当碰到SQ1时，小车停下装料；2步、………………初始步1步装料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒SQ1上电左边顺序功能图中用的是中文文字或者是电器符号，需换成PLC编程元件的地址符号，见下一屏⑵根据顺序步和每步动作及步与步之间的关系画出顺序功能图装料卸料SQ1SQ2停车1234SB2SB1等待1步、小车起始位SQ1处，按SB1开始装料；初始步1步装料2⑶I/O分配：起动按钮SB1I0.0装料YV1Q0.0停止按钮SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行开关SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行开关SQ2I0.3左行KM2Q0.3输入设备输出设备FR11L1MQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3SB1SQ1SQ2KM1KM2YV1YV2SB21M1L根据题目分析需要用哪些输入、输出设备，并且这些设备分配到PLC哪些点上。SB1起装料卸料SQ1SQ2MK1MK2YV1YV2SB2停⑶I/O分配：起动按钮SB1I0.0装料YV1Q0.0停止起动按钮SB1I0.0装料YV1Q0.0停止按钮SB2I0.1卸料YV2Q0.1左行开关SQ1I0.2右行KM1Q0.2右行开关SQ2I0.3左行KM2Q0.3输入设备输出设备⑷文字型的功能图变为PLC地址符号的功能图停车初始步1步装料2步右行3步卸料4步左行SB1·SQ115秒SQ210秒上电SQ1I0.0·I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38I0.2M0.0T37T38I0.1起动按钮SB1I0.0装料YV1Q0.0停止按钮SB2I0.顺序功能图法设计举例二十字路口交通信号灯变化为：

某一方向红灯亮50秒时，该方向其他灯都灭。另一方向红灯不亮,绿灯亮48秒后熄灭，黄灯在绿灯灭之前的3秒闪烁提示，然后亮2秒后熄灭。北南东西东西方向红绿黄红绿黄南北方向50S50S48S3S2S3S2SQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.548S顺序功能图法设计举例二十字路口交通信号灯变化为：北南东西东红是一典型的并行结构。东西方向灯与南北方向灯是时工作的。即东西方向红灯与南北方向绿、黄灯同时工作。或者说南北方向红灯与东西方向绿、黄灯同时工作。北南东西按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7