PLC应用技术（S7-1200机型）课件 项目四 供料系统的设计

《可编程控制器技术应用》供料系统的PLC控制电路设计主讲教师：×××Microbot目录010203第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价目录第一部分任务描述如图4-1所示，根据对供料系统的工作过程的分析，进行PLC系统的硬件设计，完成PLC控制系统外部接线图的绘制及控制系统硬件安装。一、任务描述图4-1供料系统外观图一、任务描述1.学习目标（1）了解供料系统的机械结构。（2）理解光电传感器、磁性开关、金属传感器、气缸、气阀的工作原理。（3）能掌握常见传感器与PLC的连接。（4）能调节光电传感器、磁性开关的灵敏度。（5）能绘制供料系统的外部接线图。一、任务描述2.实施条件（1）S7-1200系列PLC系统一套，包含相应的数字量输入、输出模块、电源模块。（2）供料系统一套。（3）电工工具一套。（4）本项目配备了虚拟仿真实训系统，读者可以通过下载仿真供料系统开展学习。一、任务描述3.安全提示（1）PLC所有模块的安装与接线必须在断电的情况下操作。（2）在安装接线完成后，必须由指导教师检查后才能上电运行。（3）在通电的情况下，不能用手去触摸任何金属端子。（4）出现任何异常情况先断电，并立即向指导教师报告。目录第二部分任务准备与实施二、任务准备与实施1.任务准备（一）了解供料系统的组成供料单元的功能是根据需要将放置在料仓中的工件自动地推出到出料台上。供料系统的结构如图4-2所示，以功能划分，供料系统的结构主要是工件存贮装置和推料机构组件两部分。安装在支撑架上的管形料仓、物料检测组件构成工件存贮装置。推料机构组件由顶料气缸、推料气缸和气缸安装板、电磁阀组组成。图4-2供料系统工作示意图二、任务准备与实施1.任务准备（1）工件存贮装置工件存贮装置由安装在支撑架上的管形料仓、物料检测组件组成，管形料仓固定在支撑架上，工件从塑料管顶部放入，当需要供出工件时，PLC控制料仓底座后面的推料气缸动作，将底层工件推出。物料检测组件由2组光电传感器组成，其中上端的物料检测传感器用来检测系统是否欠料，下端的物料检测传感器用来检测系统是否缺料。这样系统可以及时检测到料仓中物料情况。（2）工件推出装置工件推出装置包括推料气缸、顶料气缸和相应的电磁阀组。两个气缸固定在气缸支板上，然后安装在支撑架后面。推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过，当活塞杆在退回位置时，它与底层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次底层工件处于同一水平位置，如图4-3所示。二、任务准备与实施1.任务准备

（二）熟悉供料系统工作过程供料系统工作过程如下：工件垂直叠放在料仓中，推料缸处于料仓的底层并且其活塞杆可从料仓的底部通过。当活塞杆在退回位置时，它与最下层工件处于同一水平位置，而顶料气缸则与次下层工件处于同一水平位置。在需要将工件推出到物料台上时，首先使顶料气缸的活塞杆推出，压住次下层工件；然后使推料气缸活塞杆推出，从而把最下层工件推到物料台上。在推料气缸返回并从料仓底部抽出后，再使夹紧气缸返回，松开次下层工件。这样，料仓中的工件在重力的作用下，就自动向下移动一个工件，为下一次推出工件做好准备。图4-3

供料操作示意图二、任务准备与实施1.任务准备（三）认识供料系统的气动元件1.标准双作用直线气缸标准气缸是指气缸的功能和规格是普遍使用的、结构容易制造的、制造厂通常作为通用产品供应市场的气缸。双作用气缸是指活塞的往复运动均由压缩空气来推动。图是标准双作用直线气缸的半剖面图。如图4-4所示，气缸的两个端盖上都设有进排气通口，从无杆侧端盖气口进气时，推动活塞向前运动；反之，从杆侧端盖气口进气时，推动活塞向后运动。双作用气缸具有结构简单，输出力稳定，行程可根据需要选择的优点，但由于是利用压缩空气交替作用于活塞上实现伸缩运动的，回缩时压缩空气的有效作用面积较小，所以产生的力要小于伸出时产生的推力。二、任务准备与实施1.任务准备

图4-4

双作用气缸示意图二、任务准备与实施1.任务准备为了使气缸的动作平稳可靠，应对气缸的运动速度加以控制，常用的方法是使用单向节流阀来实现。单向节流阀是由单向阀和节流阀并联而成的流量控制阀，常用于控制气缸的运动速度，所以也称为速度控制阀。如图4-5所示，在双作用气缸装上两个单向节流阀，这种连接方式称为排气节流方式。即，当压缩空气从A端进气、从B端排气时，单向节流阀A的单向阀开启，向气缸无杆腔快速充气；由于单向节流阀B的单向阀关闭，有杆腔的气体只能经节流阀排气，调节节流阀B的开度，便可改变气缸伸出时的运动速度。反之，调节节流阀A的开度则可改变气缸缩回时的运动速度。这种控制方式，活塞运行稳定，是最常用的方式。图4-5

节流阀连接和调整示意图二、任务准备与实施1.任务准备节流阀上带有气管的快速接头，只要将合适外径的气管往快速接头上一插就可以将管连接好了，使用时十分方便。图4-6所示为安装了带快速接头的限出型气缸节流阀的气缸外观。图4-6

安装上气缸节流阀的气缸外观图二、任务准备与实施1.任务准备2.单电控电磁换向阀、电磁阀组如前所述，顶料或推料气缸，其活塞的运动是依靠向气缸一端进气，并从另一端排气，再反过来，从另一端进气，一端排气来实现的。气体流动方向的改变则由能改变气体流动方向或通断的控制阀即方向控制阀加以控制。在自动控制中，方向控制阀常采用电磁控制方式实现方向控制，称为电磁换向阀。电磁换向阀是利用其电磁线圈通电时，静铁芯对动铁芯产生电磁吸力使阀芯切换，达到改变气流方向的目的。图4-7所示是一个单电控二位三通电磁换向阀的工作原理示意。图4-7单向控电磁换向阀的工作原理二、任务准备与实施1.任务准备供料系统单元用了两个单电控电磁阀。这两个电磁阀带有手动换向和加锁钮，有锁定（LOCK）和开启（PUSH）2个位置。用小螺丝刀把加锁钮旋到在LOCK位置时，手控开关向下凹进去，不能进行手控操作。只有在PUSH位置，可用工具向下按，信号为“1”，等同于该侧的电磁信号为“1”；常态时，手控开关的信号为“0”。在进行设备调试时，可以使用手控开关对阀进行控制，从而实现对相应气路的控制，以改变推料缸等执行机构的控制，达到调试的目的。两个电磁阀是集中安装在汇流板上的。汇流板中两个排气口末端均连接了消声器，消声器的作用是减少压缩空气在向大气排放时的噪声。这种将多个阀与消声器、汇流板等集中在一起构成的一组控制阀的集成称为阀组，而每个阀的功能是彼此独立的。阀组的结构如图4-8所示。二、任务准备与实施1.任务准备

图4-8电磁阀组二、任务准备与实施1.任务准备3.气动控制回路气动控制回路是本工作单元的执行机构，该执行机构的控制逻辑控制功能是由PLC实现的。气动控制回路的工作原理如图4-9所示。图中1A和2A分别为推料气缸和顶料气缸。1B1、1B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关，2B1、2B2为安装在推料缸的两个极限工作位置的磁感应接近开关。1Y1、2Y1分别为控制推料缸和顶料缸的电磁阀的电磁控制端。通常，这两个气缸的初始位置均设定在缩回状态。图4-9

气动控制回路的工作原理图二、任务准备与实施1.任务准备（四）认识供料系统的传感器1.磁性开关磁性开关是一种非接触式的位置检测开关，具有检测时不会磨损和损伤检测对象的优点，常用于检测磁场或磁性物质的存在，磁性开关如图4-10所示。供料系统中磁性开关用来检测气缸内部活塞上安装的磁性物质，从而判断气缸的状态是伸出还是缩回。（a）实物图

（b）符号图4-10磁性开关二、任务准备与实施1.任务准备在自动化生产线的控制中，可以利用该信号判断气缸的运动状态或所处的位置，以确定工件是否被推出或气缸是否返回。2.光电传感器光电传感器是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化。其中输出形式为开关量的传感器为光电式接近开关。按照受光器接收光的方式的不同，光电式接近开关可分为对射式、反射式和漫射式3种，如图4-11所示。图4-11

光电开关二、任务准备与实施1.任务准备漫射式光电接近开关由光源（发射光）和光敏元件（接收光）两个部分构成，光发射器与光接收器同处于一侧。工作时利用光照射到被测工件上后反射回来的光线而工作的，由于工件反射的光线的漫射光，故称为漫射式光电开关。漫反射光电接近开关实物图如图4-12所示。（a）料仓物料检测

（b）物料台物料检测图4-12

常见光电开关实物图二、任务准备与实施1.任务准备3.电感式传感器电感式接近开关是利用电涡流效应制造的传感器。电涡流效应是指，当金属物体处于一个交变的磁场中，在金属内部会产生交变的电涡流，该涡流又会反作用于产生它的磁场这样一种物理效应。如果这个交变的磁场是由一个电感线圈产生的，则这个电感线圈中的电流就会发生变化，用于平衡涡流产生的磁场。利用这一原理，以高频振荡器（LC振荡器）中的电感线圈作为检测元件，当被测金属物体接近电感线圈时产生了涡流效应，引起振荡器振幅或频率的变化，由传感器的信号调理电路（包括检波、放大、整形、输出等电路）将该变化转换成开关量输出，从而达到检测目的。电感式接近传感器工作原理框图如图4-13（a）所示。常见的电感式传感器外形有圆柱型、螺纹型、长方体型和U型等几种，供料单元中，为了检测待加工工件是否金属材料，在供料管底二、任务准备与实施1.任务准备座侧面安装了一个圆柱型电感式传感器，如图(b)所示。输送单元的原点开关则采用长方体型，见图（c）。（a）电感式传感器原理框图（b）供料单元的金属检测器（c）输送单元的原点开关图4-13电感式传感器二、任务准备与实施1.任务准备（五）S7-1200输入输出回路的接线S7-1200PLC的CPU规格虽然很多，但是接线方式类似，现以CPU1214C为例介绍。1214C（DC/DC/DC）中第一个“DC”是指供电电源为直流24V，第二个“DC”是指输入端的电源电压为直流24V，第三个“DC”是指输出为直流24V，输出接线端子排上印制“24VDCOUTPUTS”字样是晶体管输出。1214C（AC/DC/RLY）含义是:AC表示供电电源电压为交流120~240V，通常使用交流220V，DC表示输入端的电源电压为直流24V，RLY表示输出为继电器输出，输出接线端子排上印制“RELAYOUTPUTS”字样是继电器输出。二、任务准备与实施1.任务准备1.CPU1214C（AC/DC/RLY）的数字量输入端子的接线如图4-14所示，西门子1214C有14个输入端子，“1M”为输入端的公共端子，与24V直流电源相连，电源有两种接法，对应PLC的NPN型和PNP型接法，当电源的负极与公共端子相连接时，为PNP接法，“N”和“L1”端子为交流电源接入端子，输入电压范围为120~240VAC，“M”和“L+”为电源的输出端子，可以向外围传感器提供电源。图4-14

CPU

1214C输入端子的接线（PNP）二、任务准备与实施1.任务准备2.CPU1214C（DC/DC/RLY）的数字量输入端子的接线如图4-15所示，当电源的正极与公共端“1M”相连接时，为NPN接法，有两组“L+”和“M”，一组为电源输入，一组为电源输出，两组电源不能短接。图4-15

CPU

1214C输入端子的接线（NPN）二、任务准备与实施1.任务准备3.CPU1214C（DC/DC/RLY）的数字量输出端子的接线CPU1214C（DC/DC/RLY）是继电器输出，如图4-16所示，输出是分组安排，每组既可以是直流输出，也可以是交流电源，而且每组电源的电压大小可以不同。图4-16CPU1214C（DC/DC/RLY）输出端子接线二、任务准备与实施1.任务准备4.CPU1214C（DC/DC/DC）的数字量输出端子的接线CPU1214C（DC/DC/DC）的数字量输出只有一种输出，即PNP型输出，如图4-17所示，负载电源只能是直流电源，而且输出高电平信号有效。图4-17CPU1214C（DC/DC/DC）输出端子接线二、任务准备与实施2.任务实施（一）供料系统输入输出信号分析根据供料系统控制要求，有12路输入信号，5路输出信号，见表4-1所示。气缸的伸出、缩回信号使用磁性开关检测，物料检测使用光电开关检测，出料台的物料使用圆柱形漫射式光电开关检测，金属材质使用电感式传感器检测。为了能够控制供料系统的启动和停止，在紧急情况下，能够使供料系统及时停止，需要手动输入信号，包括普通按钮、急停按钮、转换开关等。供料系统的输出相对而言比较简单，2个气缸由电磁阀驱动，系统状态由3路信号指示灯指示。二、任务准备与实施2.任务实施序号输入信号序号输出信号1顶料气缸伸出到位1顶料电磁阀2顶料气缸缩回到位2推料电磁阀3推料气缸伸出到位3黄色指示灯4推料气缸缩回到位4绿色指示灯5出料台物料检测5红色指示灯6供料不足检测7缺料检测8金属工件检测9“停止”按钮10“启动”按钮11急停按钮12工作方式选择表4-1

供料系统输入输出信号二、任务准备与实施2.任务实施（二）供料系统I/O口的分配从供料系统的输入输出点数来看，控制供料系统的PLC需要12点以上的输入点数，5点以上的输出点数，输出只要控制电磁阀和指示灯，因此供料系统选用型号为CPU1214C（AC/DC/RLY）为主控单元，共14点输入和10点继电器输出，能够满足控制要求。PLC的I/O信号分配见表4-2所示，接线原理图如图4-12所示。输入信号输出信号序号PLC输入点信号名称信号来源序号PLC输出点信号名称信号来源1I0.0顶料气缸伸出到位装置侧1Q0.0顶料电磁阀装置侧2I0.1顶料气缸缩回到位2Q0.1推料电磁阀3I0.2推料气缸伸出到位3Q0.2——4I0.3推料气缸缩回到位4Q0.3——5I0.4出料台物料检测5Q0.4——6I0.5供料不足检测6Q0.5——7I0.6缺料检测7Q0.6——8I0.7金属工件检测8Q0.7黄色指示灯按钮/指示灯模块9I1.0——9Q1.0绿色指示灯10I1.1—10Q1.1红色指示灯11I1.2“停止”按钮按钮/指示灯模块12I1.3“启动”按钮13I1.4急停按钮14I1.5工作方式选择表4-2

供料单元PLC的I/O信号表二、任务准备与实施2.任务实施（三）接线原理图设计供料系统PLC的I/O接线原理图如图4-18所示，PLC工作电源由交流220V电源供电，输入输出部分由直流24V供电，1M、1L接到直流电源24V正极，关电开关由外部电源供电。图4-18供料单元PLC的I/O接线原理图二、任务准备与实施2.任务实施（四）电气接线电气接线包括，在工作单元装置侧完成各传感器、电磁阀、电源端子等引线到装置侧接线端口之间的接线；在PLC侧进行电源连接、I/O点接线等。电气接线的工艺应符合如下专业规范的规定：1.一般规定①电线连接时必须用合适的冷压端子；端子制作时切勿损伤电线绝缘部份。②连接线须有符合规定的标号；每一端子连接的导线不超过2根；电线金属材料不外露,冷压端子金属部份不外露。③电缆在线槽里最少有10cm余量（若是一根短接线的话，在同一个线槽里不要求）。二、任务准备与实施2.任务实施④电缆绝缘部份应在线槽里。接线完毕后线槽应盖住，没有翘起和未完全盖住现象。2.装置侧接线注意事项①输入端口的上层端子（Vcc）只能作为传感器的正电源端，切勿用于电磁阀等执行元件的负载。电磁阀等执行元件的正电源端应连接到输出端口上层端子(+24V），0V端子则应连接到输出端口下层端子上。②装置侧接线完毕后，应用扎带绑扎，两个绑扎带之间的距离不超过50mm。电缆和气管应分开绑扎，但当它们都来自同一个移动模块上时，允许绑扎在一起。2.传感器的调试二、任务准备与实施2.任务实施控制电路接线完成后，即可接通电源和气源，对工作单元各传感器进行调试。欠料（或缺料检测）传感器的调试：料仓中测试物宜用黑色工件，设定距离时从最小检测距离开始逐渐增大，直到橙色LED的动作显示灯稳定地点亮。测试完成后在背景处放置一个白色工件作为校核，应确保传感器不动作。检测推料到位的磁性开关的调试：调试时料仓内只放置一个工件。用小螺丝刀将推料电磁阀手控旋钮旋到“LOCK”位置，推料气缸活塞杆将伸出，把工件推出到出料台位置。然后调整“推料到位”磁性开关，使其在稳定的动作位置，最后紧定固定螺栓。检测顶料到位的磁性开关的调试：调试时料仓内放置2个工件。用小螺丝刀将顶料电磁阀手控旋钮旋到“LOCK”位置，顶料气缸活塞杆将伸出，把次层工件压紧。然后调整“顶料到位”磁性开关，使其在稳定的动作位置，最后紧定固定螺栓。目录第三部分任务检查与评价三、任务检查与评价评分点得分技能提升能正确识别模块，并了解模块的主要功能（10）知道光电传感器的工作原理，会调整光电传感器（10）知道磁性传感器的工作原理，会调整磁性传感器的位置（10）会使用换向阀的手控开关（10）会调节节流阀（10）会绘制PLC系统输入、输出接线图（20）接线正确且符合中级维修电工工艺标准（10）安全操作（10）职业素养能够课后整理等（5）《可编程控制器技术应用》谢谢观看！《可编程控制器技术应用》供料系统的程序设计主讲教师：×××Microbot目录010203第一部分：任务描述第二部分：任务准备与实施第三部分：任务检查与评价目录第一部分任务描述供料系统如图4-19所示。要求编写PLC系统的控制程序并下载运行。一、任务描述1.学习目标（1）设备上电和气源接通后，如果工作单元的两个气缸满足初始位置要求，而且料仓内有够的待加工工件，出料台上没有工件，表示设备准备好。（2）如果已经准备好设备，按“启动”按钮SB1，表示有供料请求，设备应执行把工件推到出料台上的操作。当出料台上的工件被人工取出后，设备将再次执行推料操作。（3）如果按“停止”按钮SB2，则系统恢复初始状态。一、任务描述1.学习目标图4-19

供料系统外观图一、任务描述2.实施条件（1）理解PLC控制系统设计的原则。（2）理解PLC控制系统设计的步骤。（3）能使用顺控设计法编写供料系统控制程序。一、任务描述3.实施条件（1）已经安装完毕的S7-1200系列PLC系统一套（2）已经接线完毕的供料系统（3）装有TIA_Portal软件的计算机（4）电工工具一套。一、任务描述4.安全提示（1）PLC所有模块的安装与接线必须在断电的情况下操作。（2）在安装接线完成后，必须由指导教师检查后才能上电运行。（3）在通电的情况下，不能用手去触摸任何金属端子。（4）出现任何异常情况先断电，并立即向指导教师报告。目录第二部分任务准备与实施二、任务准备与实施1.任务准备（一）顺序控制使用经验法编制PLC程序，没有固定的分析方法和步骤，导致程序设计随意性较大，不确定性因素较多。尤其是遇到复杂的流程，动作之间关联性较大，编制的程序触点之间关联较多，程序容易出错。一般面对复杂流程的时候采用顺序控制完成设计法完成程序编制。顺序控制，是指按照生产工艺预先规定的顺序，各个执行机构自动地有秩序地进行操作，在工业生产和日常生活中应用十分广泛，例如搬运机械手的运动控制、自动化生产线的控制、交通信号灯的控制等。顺序控制有三个要素：转移条件、转移目标和工作任务，按照顺序控制系统实现顺序控制的特征，可以将顺序控制划分为时间顺序控制、逻辑顺序控制和条件顺序控制三类。顺序控制设计法是将一个完整的控制系统分解成几个独立的控制动作或工序，且这些动作或工序严格按照一定的先后次序一步一步的按顺序执行。二、任务准备与实施1.任务准备（二）顺序功能图使用顺序控制设计法时，首先根据工艺要求画出顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC），然后根据顺序功能图编制梯形图。顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的工具。它将一个完整的控制过程分为若干阶段，各阶段具有不同的动作，阶段间有一定的转换条件，转换条件满足就实现阶段转移，上一阶段动作结束，下一阶段动作开始。顺序功能图主要用来描述开关量顺序控制系统，根据它可以很容易画出顺序控制梯形图程序。顺序功能图很清楚的表达了每一个工序的状态，又称为状态转移图或功能表图。利用这种编程方法，用户也很容易编出复杂的顺控程序，程序结构清晰、可读性好，调试方便，大大提高了工作效率，也为调试、试运行带来许多便利。二、任务准备与实施1.任务准备顺序控制功能图主要由步、有向连线、转换与转换条件、动作组成。1.步顺序控制设计法将一个顺序控制过程可分为若干个阶段，这些阶段称为步（Step）或状态，并且用编程元件（M）代表各步。系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态，每一个顺序功能图至少应有一个初始步。当系统正处于某一步所在的阶段时，该步称为活动步。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型的动作被停止执行。初始步用双线框表示，一般补用矩形图框表示，矩形图框中用数字表示步的编号。二、任务准备与实施1.任务准备（a）步

（b）初始步（c）有向连线及转换条件图4-20步、有向连线及转换条件二、任务准备与实施1.任务准备2.有向连线在顺序功能图中，活动状态的进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画顺序功能图时，用有向连线将它们连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。

3.转换与转换条件相邻的两步由转换分开，步的活动状态进展是由转换的实现完成的，使系统从当前步进入下一步的信号称为转换条件，转换条件可以由外部输入信号、定时器、计数器或者逻辑控制来实现。步与步之间实现转换应该同时满足两个条件：前级步必须是活动步，对应的转换条件成立。二、任务准备与实施1.任务准备转换在两步之间用垂直短横线表示，用文字注明转换的条件。4.与步对应的动作在某一步中要完成的具体事情称之为动作，可以是一个动作也可以是多个动作。一般在用矩形框加文字说明表示动作。5.顺序功能图绘制注意事项（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开；（3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段；（4）一个功能图至少应有一个初始步。二、任务准备与实施1.任务准备6.顺序功能图的结构顺序功能图的结构如图4-21所示，主要分为单序列结构、选择序列结构、并行序列结构。（1）单序列结构如图4-21（a）所示，单序列结构的功能图没有分支，这种结构的功能图没有分支，是单一串行的结构，每个步后只有一步，步与步之间只有一个转换条件。（2）选择序列结构如图4-21（b）所示，选择序列结构的开始称为分支，步2后有2个分支，各选择分支不能同时执行。例如，当步2为活动步且条件c满足时，则转向步3；当步2为活动步且条件g满足时，则转向步5。无论2转向哪个分支，当其后续步成为活动步时，步2自动变成不活动步。所以选择了转向二、任务准备与实施1.任务准备某一分支，则不允许另外几个分支的首步成为活动步，所以应该使各选择分支间联锁，选择序列的结束称为合并。如图4-21，不论哪个分支的最后一步成为活动步，当转换条件满足时都要转向步7。（3）并列序列结构如图4-21（c）所示，并行序列的开始也称为分支，为了区别于选择序列结构，用双线来表示并行序列分支的开始，转换条件放在双线之上。图4-21（c）中的步2后有2个分支（可以有更多的分支），当步2为活动步且条件b满足时，则步3、5同时被激活成为活动步，而步2变为不活动步。并行序列的结束称为合并，用双线表示并行序列的合并，转换条件放在双线之下。当并行序列的最后一步都为活动步且满足条件i时，将同时转换到步7，且步4、6变为不活动步。设计的顺序功能图必须要由步和有向连线组成闭合回路，使系统能够多次重复执行同一工艺过程，避免走进“死胡同”。二、任务准备与实施1.任务准备（a）单序列结构

（b）选择序列结构

（c）并列序列结构图4-21顺序功能图结构二、任务准备与实施1.任务准备（三）顺序控制设计法的设计步骤通过设计顺序功能图就可以实现顺序控制程序设计，一般分为划分步、确定转移条件、绘制顺序功能图、绘制梯形图等步骤。1.划分步首先根据工艺流程分析被控对象的控制要求，将系统的工作过程划分成若干个阶段。2.确定转换条件根据控制要求，确定转换条件，常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器、计数器以及逻辑控制电路等。二、任务准备与实施1.任务准备

3.绘制顺序功能图根据确定的步和转换条件画出描述系统工作过程的顺序功能图。4.梯形图的绘制根据顺序功能图，采用某种编程方式设计出梯形图。顺序控制设计法常见的方式有起保停编程、步进梯形指令编程、移位寄存器编程、置位复位编程、定时器计数器编程等。二、任务准备与实施1.任务准备（四）顺序控制设计法常见的方法顺序控制设计法常见的方式有起保停编程、步进指令编程、移位寄存器编程、置位复位编程、定时器计数器编程等，但西门子S7-1200和其他系列PLC不一样，没有专门的步进指令。1.起保停编程方法起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。这种编程方法通用性强，编程容易掌握，易调试。（1）单序列编程在图4-22中，假如M0.1、M0.2、M0.3是相临的三步，M0.1到M0.2的转换条件是I0.0，M0.2到二、任务准备与实施1.任务准备M0.3的转换条件是I0.1，步M0.1是活动且转换条件I0.0为真，M0.2才能变成活动步，如果将M0.2看作电机，M0.1和I0.0视为启动开关，那么电机启动的条件是串联的M0.1和I0.0都得电，电机M0.2才能置位，同时需要M0.2触点自锁。同样当M0.2后面的M0.3步动作，需要M0.2变成非活动步。因此将M0.3的常闭触点和M0.2线圈串联。图4-22启保停电路实现的单序列编程二、任务准备与实施1.任务准备（2）选择序列编程的分支和汇总程序对于选择序列的分支，如果某一步的后面有一个由若干条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的分支，应该将这个后续步对应的辅助继电器常闭触头和该步的线圈串联，作为结束该步的条件。见图4-23（a），M0.2之后有一个选择序列分支，当它的后续步M0.3、M0.4、M0.5变为活动步时，它应变为不活动步。所以需要将M0.3、M0.4、M0.5的常闭触点变为M0.2的停止条件，见图4-24。对于选择序列的合并，如果某一步之前有若干条分支合并后进入该步，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，各支路由前级对应的辅助继电器的常开触点与相应转换条件串联而成。见图4-23（b）所示，M0.4之前有选择序列的合并。当M0.1为活动步且转换条件I0.1满足，或者M0.2为活动步且转换条件I0.2满足、或者M0.3为活动步且转换条件I0.3满足，步M0.4都应变为活动步，见图4-25。二、任务准备与实施1.任务准备

（a）分支结构

（b）汇总结构图4-23分支汇总结构二、任务准备与实施1.任务准备

图4-24启保停电路实现的分支结构编程图4-25启保停电路实现的汇总结构编程二、任务准备与实施1.任务准备（3）并列编序列编程分支的编程。某并列序后面有若干分支，见图4-26，如果M0.1为活动步，转换条件成立，并行序列中各列单序列的第一步都变为活动步，实现这一要求，只要将后续步对应的软继电器常闭触点与M0.1线圈以及转换条件串联，作为结束当前步的条件即可。要想实现图4-26并列序列中的分支功能，只要将M0.1、I0.1与M0.3的常闭触头串联，将M0.1、I0.1与M0.5的常闭触头串联即可执行各自分支电路，见图4-27并联分支程序。合并的编程。当并行序列合并时，只有当各并列序列最后一步都是活动步且转换条件成立时，才能完成并行序列的合并。因此，合并后的步的启动电路应由若干条并联支路中最后一级步的软继电器的常开触点与相应转换条件串联而成。二合并后的步的常闭触点分别作为各并列序列的最后一步断开的条件，见图4-27分支回合程序。二、任务准备与实施1.任务准备

图4-26并列序列二、任务准备与实施1.任务准备

图4-27启保停电路实现的并行序列编程分支汇合并行分支并行分支二、任务准备与实施1.任务准备2.使用置位/复位的设计方法在置位/复位指令的编程方式中，用某一转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换条件串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位和使所有前级步对应的辅助继电器复位的条件来实现顺序控制。该方法顺序转换关系明确，编程易理解，应用较广。（1）单序列编程在图4-28中，当前级M0.1步是活动步且转换条件成立，后续步M0.2变成活动步，前一级M0.1变成非活动步。这种编程方式和转换实现的基本规则有着严格对应关系，用它编制复杂的功能图时，更具有优越性。二、任务准备与实施1.任务准备

图4-28置位/复位实现的单序列编程二、任务准备与实施1.任务准备（2）选择序列编程的分支和汇总程序选择序列的分支与合并程序和单序列的相同，除了与合并序列有关的转换以外，每个控制位、复位的电路块都由前级步对应的存储位的常开触点和转换条件组成串联电路、一条置位、一条复位组成。（3）并行序列编程分支的编程。某并列序后面有若干分支，如图4-26，如果M0.1为活动步，转换条件成立，并行序列中各列单序列的第一步都变为活动步，实现这一要求，只要将后续步同时激活，即M0.1以及转换条件串联使后续步同时置位，而M0.1使用复位指令复位，如图4-28所示。二、任务准备与实施1.任务准备合并的编程。对于并行序列的合并，只要将若干个分支最后一步的软继电器的常开触点与相应转换条件串联作为置位后续步和复位分支最后一步的条件。二、任务准备与实施2.任务实施（一）系统控制分析1.供料系统控制流程分析由前述的供料系统工作过程介绍可见，供料过程是一个顺序控制的过程，是供料单元的主要控制过程。但这一顺控过程在什么条件下可以启动；而启动以后，在什么情况下顺控过程停止？这些条件必须在顺控程序外部确定。因此，我们除了需要完成供料过程的动作，还要考虑系统的状态信号，这些状态信号包括上电初始化、故障检测、工作状态显示、系统启动条件检查、启动和停止操作等环节。为便于实施，将这些环节简称为主程序的状态检测和启停控制部分。二、任务准备与实施2.任务实施图4-29动作顺序二、任务准备与实施2.任务实施（二）状态功能图绘制供料单元的步进过程比较简单，初始步在上电初始化时就被置位，但系统未进入运行状态前则处于等待状态。当运行状态标志ON后，如果出料台上没有工件，经延时确认后，转移到推料步，将工件推出到出料台。动作完成后，转移到驱动机构复位步，使推料气缸和顶料气缸先后返回初始位置，这样就完成了一个工作周期，步进程序返回初始步，如果运行状态标志仍然为ON，开始下一周期的供料工作。图4-30状态功能图二、任务准备与实施2.任务实施（三）编程思路及程序设计1.编程思路（1）