《电气控制与PLC实训》课件第8章

第8章分支流程的PLC编程和实训

8.1基础知识8.2选择分支状态转移图的编程实训8.3并联分支状态转移图的编程实训对于复杂的应用程序，可能存在多种需依一定条件选择的路径，或者存在几个需同时进行的并行过程。为此本章介绍选择分支和并联分支的编程方法，并通过应用实例的实训，使学生掌握复杂应用程序的编程方法。8.1基础知识8.1.1多分支状态转移图在状态转移图中，除了单流程状态转移图外，还存在多种工作顺序的状态流程图，即选择分支和并联分支。

1.选择分支与汇合从多个流程程序中，选择执行哪一个流程称为选择分支。图8.1是选择分支与汇合的状态转移图和梯形图。图8.1选择分支与汇合选择分支的编程原则是：先集中处理分支状态，然后再集中处理汇合状态。分支选择条件X001和X004不能同时接通。在状态器S21接通时，根据X001和X004的状态决定执行哪一条分支。当状态器S22或S24接通时，S21自动复位。状态器S26由S23或S25置位，同时，前一状态器S23或S25自动复位。图8.1对应的语句表如下：

STLS21

OUTY001

LDX001

SETS22

LDX004

SETS24

STLS22

OUTY002

LDX002

SETS23

STLS23

OUTY003

LDX003

SETS26

STLS24

OUTY004

LDX005

SETS25

STLS25

OUTY005

LDX006

SETS26

STLS26

OUTY006

2.并联分支与汇合多个流程分支可同时执行的分支流程称为并联分支。图8.2是并联分支与汇合的状态图、梯形图和语句表。并联分支的编程原则是：先集中进行并联分支处理，再集中进行汇合处理。当转换条件X001接通时，由状态器S21分两路同时进入状态器S22和S24，以后系统的两个分支并联工作。图8.2中水平双线强调的是并联工作，实际上与一般状态编程一样，先进行驱动处理，然后进行转换处理，从左到右依次进行。当两个分支都处理完毕后，S23、S25同时接通，转换条件X004也接通时，S26接通，同时S23、S25自动复位。多条支路汇合在一起，实际上是STL指令连续使用(在梯形图上是STL接点串联)。STL指令最多可连续使用8次，即最多允许8条并行支路汇合在一起。图8.2并联分支与汇合8.1.2选择分支状态转移图的编程实训指导

1.实训目的实训目的如下：

(1)掌握选择分支状态转移图的编程原则和编程方法。

(2)掌握选择分支状态转移图的调试方法。

2.实训指导及内容

1)编程原则编程原则是先集中进行分支状态处理，再集中进行汇合状态的处理。

2)编程方法分支状态处理：应先进行分支状态的驱动处理，再按分支的顺序进行转移处理。汇合状态处理：应先进行汇合前状态(分支状态-汇合状态之间的中间状态)处理，再依分支顺序进行各分支到汇合状态的转移。8.1.3并联分支状态转移图的编程实训指导

1．实训目的实训目的如下：

(1)掌握并联分支状态转移图的编程原则和编程方法。

(2)掌握并联分支状态图的调试方法。

2．实训指导及内容

1)编程原则编程原则是先集中进行分支状态处理，再集中进行汇合状态处理。

2)编程方法分支状态处理：先进行分支状态的驱动处理，再按分支的顺序进行转移处理。汇合状态处理：先进行汇合前状态(分支状态与汇合状态之间的中间状态)的处理(含这些状态的驱动和转移)，再依分支顺序进行由各分支到汇合状态的转移，即各分支最后一个状态到汇合状态的转移。8.2选择分支状态转移图的编程实训8.2.1反应炉动作的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)学会根据反应炉的工艺要求编制状态转移图；

(2)根据控制条件确定程序的走向；

(3)学会分支程序的调试方法。

2．实训要求反应炉工艺共分为三个过程。第一个过程为进料过程：当液面低于下液面传感器(SL2=1),温度低于低温传感器(ST2=1)，压力低于低压传感器(SP2=1)时，排气阀(YV1)和进料阀(YV2)打开；液面上升至上液面传感器(SL1=1)时，关闭排气阀和进料阀，延时3s打开氮气阀(YV3)；反应炉内压力上升至高压传感器(SP1=1)时，关闭氮气阀，开始第二个过程。第二个过程为加热过程：加热接触器KM吸合，温度上升至高温传感器(ST1=1)时，断开加热接触器降温，延时4s开始第三个过程。第三个过程为泄放过程：打开排气阀和泄放阀(YV4)，气压下降至低压传感器时，关闭排气阀；液位下降至下液面传感器时，关闭泄放阀。以上三个过程为一个循环。按下S01启动按钮，开始反应炉工艺流程，一直循环下去，直到按下S02停止按钮，工艺完成一个循环停止。反应炉工艺图如图8.3所示。图8.3反应炉工艺图

3.实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)反应炉输入、输出端口配置如表8-1所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)反应炉控制的参考状态转移图如图8.4所示。表8-1反应炉输入、输出端口配置图8.4反应炉控制的参考状态转移图8.2.2拣球动作的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)根据大小球控制要求，编制状态转移图；

(2)根据条件正确决定选择分支的流向；

(3)学会分支程序的调试方法。

2．实训要求吸盘原始位置在左上方，左限开关LS1、上限开关LS3压合，按电脑仿真程序中“选球”按钮，选择大球或小球。按S01启动按钮，下降电磁阀KM0吸合，延时7s，下降电磁阀KM0断开，电磁阀KM1吸合。若是小球，吸盘碰到下限开关LS2压合；若是大球，吸盘则碰不到下限开关LS2。然后上升电磁阀KM2吸合，吸盘碰到上限开关LS3压合，上升电磁阀KM2断开，右移电磁阀KM3吸合。若是小球，吸盘碰到小球右限开关LS4压合，右移电磁阀KM3断开，下降电磁阀KM0吸合；若是大球，吸盘碰到大球右限开关LS5压合，右移电磁阀KM3断开，下降电磁阀KM0吸合。然后吸盘碰到下限开关LS2压合，吸合电磁阀KM1断开，下降电磁阀KM0断开，上升电磁阀KM2吸合，吸盘碰到上限开关LS3压合，上升电磁阀KM2断开，左移电磁阀KM4吸合，吸盘碰到左限开关LS1压合，左移电磁阀KM4断开，如此完成一个循环。拣球工艺图如图8.5所示。图8.5拣球工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1) PLC控制拣球输入、输出端口配置如表8-2所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5) PLC控制拣球的参考状态转移图如图8.6所示。表8-2PLC控制拣球输入、输出端口配置图8.6PLC控制拣球的参考状态转移图8.2.3污水处理过程的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)学会根据污水处理工艺过程编制流程状态图；

(2)学会在单流程中正确使用计数器和定时器；

(3)根据控制要求正确调试程序。

2．实训要求按S09选择按钮选择废水的程度(0为轻度，1为重度)，按S01(启动按钮)启动污水泵，污水到位后由PC机发出污水到位信号，关闭污水泵，启动一号除污剂泵，一号除污剂到位后由PC机发出一号除污剂到位信号，关闭一号除污剂泵。如果是轻度污水，启动搅拌泵；如果是重度污水，启动二号除污剂泵。二号除污剂到位后，由PC机发出二号除污剂到位信号，关闭二号除污剂泵。启动搅拌泵，延时6s，关闭搅拌泵，启动放水泵。放水到位后由PC机发出放水到位信号，关闭放水泵，延时1s，开启罐底的门，污物自动落下，计数器自动累加1，延时4s关门。当计数器值不为3时，延时2s，继续第二次排污工艺。当计数器累加到3时，延时2s，计数器自动清零，小车启动，延时6s，继续排污工艺。如果按下S02(停止按钮)，则在关闭罐底的门后，延时2s，整个工艺停止。污水处理过程工艺图如图8.7所示。图8.7污水处理过程工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)污水处理过程输入、输出端口配置如表8-3所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)污水处理过程的参考状态转移图如图8.8所示。表8-3污水处理过程输入、输出端口配置图8.8污水处理过程的参考状态转移图8.2.4自动喷漆过程的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)按照自动喷漆工艺流程的控制要求正确编写单流程状态转移图；

(2)按照三要素法指令编写方法正确书写PLC指令；

(3)利用调试软件，正确进行程序调试。

2．实训要求按S03(红色)、S04(黄色)或S05(绿色)选择按钮选择要喷漆的颜色(只有在工艺停止的状态下可以进行)，由Y001(红色)、Y002(黄色)、Y003(绿色)分别控制喷漆的颜色。按S01启动按钮启动流水线，轿车到一号位，由PC机发出一号位到位信号,流水线重新启动。轿车到二号位，由PC机发出二号位到位信号，流水线停止，一号门关闭，延时2s，开始喷漆，延时6s，二号门开启，延时2s，流水线重新启动。轿车到三号位，由PC机发出三号位到位信号，二号门关闭，计数器累加1，继续开始第二辆轿车。当计数器累加到3时延时4s，整个工艺停止，计数器自动清零。当按下S02停止按钮后，轿车到三号位后，延时4s，整个工艺停止，计数器自动清零。自动喷漆工艺如图8.9所示。图8.9自动喷漆工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)自动喷漆工艺输入、输出端口配置如表8-4所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)自动喷漆控制的参考状态转移图如图8.10所示。表8-4自动喷漆工艺输入、输出端口配置图8.10自动喷漆控制的参考状态转移图8.2.5喷水池动作的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)根据喷水池工艺流程控制选择分支的状态转移图；

(2)根据状态转移图绘制梯形图；

(3)正确掌握三要素法，并掌握由梯形图书写指令的方法。

2．实训要求喷水池工艺图如图8.11所示。喷水池有红、黄、蓝三色灯以及两个喷水龙头和一个带动龙头移动的电磁阀。按S01启动按钮开始动作，喷水池的动作以45s为一个循环，每5s为一个节拍，连续工作3次后，停止10s，如此不断循环直到按下S02停止按钮，完成一个循环，整个工艺停止。灯、喷水龙头和电磁阀的动作安排见表8-5。表中，在该设备有输出的节拍时画横线，无输出为空白。图8.11喷水池工艺图表8-5灯、喷水龙头和电磁阀的动作安排

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)喷水池输入、输出端口配置如表8-6所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)喷水池控制的参考状态转移图如图8.12所示。表8-6喷水池输入、输出端口配置图8.12喷水池控制的参考状态转移图8.2.6输送带控制实训

1.实训目的实训目的如下：

1)掌握编写以选择开关，来进行挑选大小包装件计数的分支程序状态转移图；

(2)采用状态的三要素法，来编写梯形图和指令表；

(3)利用编程软件进行调试并核对程序执行的过程中输出是否符合工艺要求。

2．实训要求按S01启动按钮，第二条输送带的电磁阀KM3吸合，延时3s，第一条输送带的电磁阀KM2吸合，延时3s，卸料斗的电磁阀KM1吸合。按S02停止按钮，卸料斗的电磁阀KM1断开，延时6s，第一条输送带的电磁阀KM2断开，延时6s，第二条输送带的电磁阀KM3断开。

(1)按S02停止时，若卸料斗的电磁阀KM1未开始工作，则第一、第二输送带立即停止。

(2)考虑到故障停止的情况，在正常运料过程中，若第二条输送带的电机故障(热继电器FR2触点断开)，则卸料斗电磁阀及第一、第二输送带同时停止；若第一条输送带电机故障(热继电器FR1触点断开)，则卸料斗电磁阀、第一条输送带同时停止，经6s延时后，第二条输送带停止。输送带工艺图如图8.13所示。图8.13输送带工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)输送带控制输入、输出端口配置如表8-7所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)输送带控制的参考状态转移图如图8.14所示。表8-7输送带控制输入、输出端口配置图8.14输送带控制的参考状态转移图8.2.7运料小车动作的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)掌握利用选择开关的不同组合对装料小车的工作流程进行分支选择的编程方法；

(2)学会用计数器对控制流程进行计数的编程技术。

2．实训要求启动按钮S01用来开启运料小车，停止按钮S02用来手动停止运料小车。按SB9、SB10按钮选择工作方式(程序每次只读小车到达SQ2以前的值)，工作方式见表8-8。按S01小车从原点启动，KM1接触器吸合使小车向前运行直到碰SQ2开关。第一方式：小车停，KM2接触器吸合使甲料斗装料5s，然后小车继续向前运行直到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料3s；第二方式：小车停，KM2接触器吸合使甲料斗装料3s，然后小车继续向前运行直到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料5s；第三方式：小车停，KM2接触器吸合使甲料斗装料7s，小车不再前行；第四方式：小车继续向前运行直到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料8s。完成以上任何一种方式后，KM4接触器吸合，小车返回原点直到碰到SQ1开关停止，KM5接触器吸合使小车卸料5s后完成一次循环。在此循环过程中按下S02按钮，小车完成一次循环后停止运行，否则小车将完成3次循环后自动停止。运料小车工艺图如图8.15所示。表8-8工作方式图8.15运料小车工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)运料小车输入、输出端口配置如表8-9所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)运料小车控制的参考状态转移图如图8.16所示。表8-9运料小车输入、输出端口配置图8.16运料小车控制的参考状态转移图8.2.8装箱计数流水线的PLC控制实训

1.实训目的实训目的如下：

(1)掌握按输送带开启的前后顺序和时间控制来编写状态转移图；

(2)掌握故障程序的编写要求；

(3)能正确按三要素法写出梯形图和指令；

(4)能正确应用编程梯形图进行调试，并检查结果是否正确。

2．实训要求按下启动按钮S01，启动传送带1转动，传送带1上装有检测器件传感器，每当一个器件经过时，便发出一个计数脉冲。器件分大包装和小包装两种，用选择开关K01进行选择。当K01=0时选择小包装器件6件，当K01=1时选择大包装器件12件。当达到计数值后，延时3s，停止传送带1，同时启动传送带2，传送带保持运行5s后停止。中途按停止按钮，本次器件被计数后停止。计件工艺流程图见图8.17。图8.17计件工艺图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)装箱计数流水线输入、输出端口配置如表8-10所示。

(2)画出I/O接线图。

(3)根据控制要求画出状态转移图、梯形图，写出语句表。

(4)调试控制程序。

(5)装箱计数流水线控制的参考状态转移图如图8.18所示。表8-10装箱计数流水线输入、输出端口配置图8.18装箱计数流水线控制的参考状态转移图8.3并联分支状态转移图的编程实训8.3.1化工生产的液体混合控制实训

1．实训目的实训目的如下：

(1)掌握两种化工原料进行混合的工艺并联分支的状态转移图的编写方法；

(2)掌握有并联分支的状态转移图编写梯形图的编程技巧；

(3)学会并联分支梯形图的软件调试方法。

2．实训要求某化学反应过程由四个容器组成，如图8.19所示。容器之间用泵连接，每个容器都装有检测容器空和满的传感器。1号、2号容器分别用泵P1、P2将碱溶液和聚合物灌满，灌满后传感器发出信号，P1、P2关闭。2号容器开始加热，当温度达到60℃时，温度传感器发出信号，关掉加热器，然后泵P3、P4分别将1号、2号容器中的溶液输送到反应器3号中，同时搅拌器启动，搅拌时间为60s，一旦3号满或1号、2号空，则泵P3、P4停，等待。当搅拌时间到时，P5将混合液抽入产品池4号容器，直到4号满或3号空。产品用P6抽走，直到4号空，这样就完成一次循环。在任何时候按下停止操作按钮，控制系统都要将当前的化学反应过程进行到结束，才能停止动作，返回到初始状态。图8.19化学反应装置示意图

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)化学反应装置的输入、输出端口配置如表8-11所示。

(2)化学反应装置的参考状态转移图如图8.20所示。

(3)参考梯形图如图8.21所示。表8-11化学反应装置输入、输出端口配置图8.20化学反应装置的参考状态转移图图8.21化学反应装置梯形图8.3.2双工作台工作的PLC控制实训

1．实训目的实训目的如下：

(1)掌握并联分支状态转移图的编程原则和编程方法；

(2)掌握并联分支状态图的调试方法。

2．实训要求有一台多工位、双动力头组合机床，如图8.22所示。图8.22组合机床示意图回转台M5周边均匀地安装了12个撞块，通过限位开关SQ7的信号可作最小为30°的分度。加工前，动力头和回转工作台均在原位，即限位开关SQ3、SQ6、SQ7被压合，回转工作台上的夹具放松。用PLC来控制组合机床的工艺流程如下：

3.实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)组合机床输入、输出端口配置如表8-12所示。

(2)画出PLC接线原理图。

(3)画出状态转移图。

(4)画出梯形图。

(5) PLC控制双工作台梯形图见图8.23，参考状态转移图见图8.24。表8-12组合机床输入、输出端口配置图8.23PLC控制双工作台梯形图图8.24PLC控制双工作台状态转移图8.3.3输送带自动控制系统实训

1．实训目的实训目的如下：

(1)学会用并联分支的编程方法编写物料传送的输送带接力控制的状态转移图；

(2)掌握用并联分支的状态转移图绘制并联分支的梯形图。

2．实训要求输送带自动控制系统如图8.25所示。图8.25输送带自动控制系统示意图实训要求如下：

(1)按下启动按钮SB1，电动机M1、M2启动，驱动输送带1、2工作，按下停止按钮SB2，输送带停车。

(2)当工件到达转运点A时，SQ1动作使输送带1停止，同时气缸1动作将工件推上输送带2，气缸采用自动归位型，由电磁阀控制，得电动作，失电自动归位；SQ2用于检测气缸1动作到位，气缸归位后输送带方可启动，归位时间为5s。

(3)当工件到达搬动点B时，SQ3动作使输送带2停止，同时气缸动作，将工件推上小车。SQ4用于检测气缸2动作到位，气缸归位后，输送带方可启动，归位时间为5s。

(4)重复上述动作。

3．实训内容及步骤实训内容及步骤如下：

(1)输送带自动控制系统输入、输出端口配置如表8-13所示。

(2)画出I/O接线图，并按图进行接线。

(3)画出状态转移图。

(4)写出指令或梯形图。

(5)调试运行并记录。

(6)写出实训报告。表8-13输送带自动控制系统输入、输出端口配置8.3.4化工加热反应釜控制实训

1．实训目的实训目的如下：

(1)掌握化工加热反应釜的工艺流程，编写并联分支的状态转移图；

(2)掌握梯形图的编写技术和方法；

(3)将调试结果与实训要求相对照，并不断总结和提高并联分支状态转移图的编程。

2．实训要求图8.26所示为化工加热反应釜的结构示意图。图中，Y001、Y002、Y003、Y004为电磁阀，ST(X000)为温度传感器，SP(X001)为压力传感器，SL1(X002)和SL2(X003)为液位传感器。图8.26加热反应的结构示意图要求设计符合以下反应釜加热工艺的控制程序：

(1)初始时，所有电磁阀关闭，液面低于