plc 电气控制基础知识 第八章 S7-200 PLC顺序控制指令及应用学习资料

8.1顺序控制设计法及顺序控制功能图基本结构8.2功能图的基本类型8.3顺序控制指令应用举例第八章S7-200系列PLC顺控继电器指令及顺序控制编程方法8.1顺序控制设计法及顺序控制功能图基本结构一、顺序控制设计法简介二、顺序控制功能图的基本结构三、顺序控制功能图转换实现的基本原则

顺序控制：就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。

顺序控制设计法的基本思想：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（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的。在任一步内，其输出量的状态不变，但相邻两步的输出量的状态要不同。

一、顺序控制设计法简介5s8s6s绿灯I0.0Q0.0Q0.1Q0.2红灯黄灯步的划分

顺序控制功能图由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成。步：系统的工作过程中的一个阶段。在任一步内，其输出量的状态不变，但相邻两步的输出量的状态要不同。

顺序控制功能图是一种用于描述顺序控制系统控制过程的一种图形。它具有简单、直观等特点，是设计PLC顺序控制程序的首选方法。1.步与动作

3步“步”的表示，“初始步”用双线矩形框表示还可用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号

初始步：与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启动命令时相对静止的状态。每个功能图都要有一个初始步。动作：与步对应的操作或者命令，也就是该步要做的事情。用矩形框中的文字或符号表示，并与步的符号相连。“动作”的表示顺序控制功能图I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.32．有向连接、转换与转换条件有向连接：步与步之间的有向连线。“从上到下”，“从左到右”的有向连线上的箭头可省略转换:

有向连线上与其垂直的短直线，转换将相邻两步分隔开。

“转换”的表示方法顺序控制功能图I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.3转换条件:

上一步结束，启动后一步工作的条件。当条件得到满足，转换实现。“转换条件”的表示方法。用文字语言或者表达式、图形符号形式标注在短线旁边

步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，而只有满足转换条件且相邻的前级步为活动步，才能实现转换。顺序控制功能图I0.1I0.0S0.1SQ0.2Q0.0S0.2Q0.3步动作初始步转换条件步与步之间不能直接相连，必须用转换条件将它们隔开;顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有输出，只是做好预备状态;在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步退回初始步，系统停止在初始状态；在顺序功能图中，必须用初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步。顺序控制功能图的特点小车最初停A处，按下起动按钮SB1，小车按图示路线运动，最后返回并停在A处。SQ1SQ2SQ3SQ4例1：小车运动控制顺序功能图设计。输入输出辅助元件输入元件元件号输出元件元件号步元件号起动SB1I0.0左行线圈KM1Q0.1初始步M0.0限位开关SQ1I0.1右行线圈KM2Q0.2步1（右行）M0.1限位开关SQ2I0.2步2（左行）M0.2限位开关SQ3I0.3步3（右行）M0.3限位开关SQ4I0.4步4（左行）M0.4元件分配表顺序控制功能图M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.0I0.4I0.2I0.3I0.1SM0.1Q0.2Q0.1Q0.2Q0.1注意其设计技巧按顺序排列的步相继激活，动作一个接一个完成，每步仅连接一个转换，每个转换也仅连接着一个步。I0.3I0.0I0.2I0.1123Q0.0Q0.1Q0.2二、顺序控制功能图的基本结构1.单序列

I1.1I0.0I0.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.712637845I0.0在某一步后有若干个单序列等待选择，一次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。选择序列的开始称为“分支”，选择序列的结束称为“合并”。2.选择序列

每次3个转换条件中只有1个满足I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1278I0.23456在某一转换条件下，同时起动若干个单序列。并行序列的开始也称为“分支”，结束也称为“合并”。并行序列的开始用双水平线表示，同时结束若干个序列也用双水平线表示。3.并列序列

当X001触点闭合后，步3、5、7同时启动当步4、6、7同时为活动步，且I0.4触点闭合时，才能启动步8I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1278I0.23456(a)跳步序列I0.5I0.4I0.3I0.0I0.5I0.1I0.23456I0.5I0.1I0.2I0.4I0.30567I0.2I0.4I0.3I1.0I0.14567(b)重复序列(c)循环序列4．跳步、重复和循环序列箭头不能省略三、用“启-保-停”电路实现顺序控制功能图到梯形图的转换顺序控制的特征是：各工序按顺序有条不紊地执行，上一工序步执行结束，转换条件满足后，立即启动下一工序，同时要关断上一工序。1.单序列I0.3I0.0I0.2I0.1M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.2例：以M0.2步控制为例M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3Q0.1控制梯形图“启-保-停”电路其他步编程类似I0.3I0.0I0.2I0.1M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.2例2：把下列顺序控制功能图转换为梯形图。M0.0M0.1M0.2M0.3M0.4I0.0I0.4I0.2I0.3I0.1SM0.1Q0.2Q0.1Q0.2Q0.1M0.0M0.0I0.1M0.4SM0.1M0.1M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2M0.2M0.1I0.4M0.2M0.3M0.3M0.2I0.2M0.3M0.4M0.4M0.3I0.3M0.4M0.0Q0.1M0.2M0.4Q0.2M0.1M0.3注意输出的处理，防止双线圈输出2.选择序列I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0顺序控制功能图M0.0Q0.0M0.1的控制梯形图M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2Q0.0M0.4M0.62.选择序列M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3相应输出M0.2的控制梯形图M0.4、M0.6的控制类似I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0顺序控制功能图M0.0Q0.0M0.8的控制梯形图M0.8M0.3I0.3M0.8M0.9相应输出M0.5I0.6I1.1M0.7I1.2I1.0I1.1I0.6I0.5I0.4I0.3I0.2I0.1I0.7M0.1M0.2M0.6M103M107M0.8M0.4M105I0.0顺序控制功能图M0.0Q0.0M0.93.并行序列I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1顺序控制功能图M0.2相应输出M0.2的控制梯形图M0.1I0.0M0.2M0.3M0.5M0.73.并行序列M0.3M0.2I0.1M0.3M0.4相应输出M0.3的控制梯形图M0.5的控制类似I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1顺序控制功能图3.并行序列M0.4M0.3I0.2M0.4M0.8相应输出M0.4的控制梯形图M0.6M0.5I0.3M0.6M0.8相应输出M0.6的控制梯形图I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1顺序控制功能图M0.7M0.2I0.1M0.7M0.8相应输出M0.7的控制梯形图M0.8的控制梯形图M0.8M0.4M0.6M0.8M0.7相应输出I0.4M0.9I0.3I0.0I0.5I0.4I0.1M0.2M0.7M0.8I0.2M0.3M0.4M0.5M0.6M0.1顺序控制功能图M0.9例：把下列顺序控制功能图转换为梯形图。M0.0M0.1M0.2M0.3Q0.0Q0.1Q0.1Q0.2Q0.3I0.0I0.1I0.2I0.3

SM0.1M0.0M0.3I0.3SM0.1M0.0M0.1M0.1M0.0I0.0M0.1M0.2Q0.0M0.2M0.1I0.1M0.2M0.3Q0.2M0.3M0.2I0.2M0.3M0.0Q0.3M0.1M0.2Q0.1注意Y1输出处理，防止双线圈输出该转换的相邻前级步必须是“活动步”；相应的转换条件得到满足。（1）顺序功能图中转换的实现（2）转换实现应完成的操作用“启-保-停”电路实现顺序控制功能图到梯形图的转换的总结使相应的相邻后续步变为“活动步”；使相应的相邻前级步变为“不活动步”；【例】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。1）使用起保停电路模式的编程方法。【例】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。2）使用置位、复位指令的编程方法置位、复位指令编制的梯形图【例7-3】根据图7-5所示的功能流程图，设计出梯形图程序。将结合本例介绍常用的编程方法。3）使用顺序控制指令的编程方法图7-10用顺序控制指令编程【例7-4】根据图7-13所示的功能流程图，设计出梯形图程序。3）使用顺序控制指令的编程。【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序1）使用起保停电路模式的编程【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序2）使用置位、复位指令的编程【例7-5】根据图7-19所示的功能流程图，设计出梯形图程序3）使用顺序控制指令的编程（4）循环、跳转流程及编程方法跳转流程：当步2为活动步时，若条件f=1，则跳过步3和步4，直接激活步5。循环流程：当步5为活动步时，若条件e=1，则激活步2，循环执行。编程方法和选择流程类似，不再详细介绍。需要注意的是：转换是有方向的，若转换的顺序是从上到下，即为正常顺序，可以省略箭头。若转换的顺序从下到上，箭头不能省略。只有两步的闭环的处理。在顺序功能图中只有两步组成的小闭环如图7-24a所示，因为M0.3既是M0.4的前级步，又是它的后续步，所以对应的用起保停电路模式设计的梯形图程序如图7-24b所示。从梯形图中可以看出，M0.4线圈根本无法通电。解决的办法是：在小闭环中增设一步，这一步只起短延时（≤0.1s）作用，由于延时取得很短，对系统的运行不会有什么影响，如图7-24c所示。可用状态转移图描述控制系统的控制过程，状态转移图具有直观、简单的特点，是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。

顺控继电器是构成状态转移图的基本元件。S7-200系列PLC顺控继电器用S表示，每一个S位都表示功能图中的一种状态，状态器位范围为S0.0～S31.78.2顺序控制指令顺控继电器用框图表示。框内是顺控继电器元件号，旁边的框信息是每一步输出信号执行的内容，双线框为初始状态，单线框为正常工作状态。对于单序列流程图任意一个时候只有一个顺控继电器在运行。图6-1是一个简单状态转移输送实例。（1）状态与状态不能相连，必须用转移分开。（2）转移与转移不能相连，必须用状态分开。（3）状态与转移、转移与状态之间的连接采用有向线段，从上向下画时，可以省略箭头；当有向线段从下向上画时，必须画上箭头，以表示方向；（4）一个功能图至少要有一个初始状态。在图6-1中,状态器S0.0有效时，当操作者按下启动按钮，程序从初始状态S0.0转移到S0.1运行，执行减压起动过程，当起动完毕，起动时间到，从S0.0状态转移到S0.1状态，执行全压运行，某个时刻按下停止按钮，从S0.2状态转移回到S0.0，等待下一轮的工作。绘制控制系统功能图必须满足以下条件：

SCR指令包括LSCR（程序段的开始）、SCRT（程序段的转移）、SCRE（程序段的结束）指令.8.1.2S7-200顺序控制指令（1）输出驱动，在该段状态器有效时，可以输出信号驱动负载；也可以不输出信号，不执行任何内容。（2）转换条件，满足条件后，实现SCR程序段的转移。（3）转换目标，状态发生转换后，置位下一个状态的同时，自动复位原状态。从LSCR开始到SCRT结束的所有指令组成一个SCR程序段。一个SCR程序段对应顺序功能图中的一个顺序步。LSCR指令标记一个SCR段的开始，当该段的状态器置位时，允许该SCR段工作。SCR段必须用SCRT指令结束。当SCRT指令的输入端有效时，一方面置位下一个SCR段的状态器，使下一个SCR段开始工作；另一方面又同时使该段的状态器复位，使该段停止工作。因此，每一个SCR程序段中均包括三个内容：8.1.3顺序控制指令使用说明（1）顺控指令对元件S有效，顺控继电器S也具有一般继电器的功能，所以对它能够使用其他指令。（2）SCR段程序能否执行取决于该状态位S是否被置位，SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程序的执行。（3）不能把同一个S位用于不同程序中，例如：如果在主程序中用了S0.1，则在子程序中就不能在使用它。（4）在SCR段中不能使用JMP和LBL指令，就是说不允许跳入、跳出或在内部跳转，但可以在SCR段附近使用跳转和标号指令。（5）在SCR段中不能使用FOR、NEXT和END指令。（6）在状态发生转移后，所有的SCR段的元件一般也要复位，如果希望继续输出，可使用置位/复位指令。（7）在使用功能图时，状态器的编号可以不按顺序编排。单流程功能图是动作一个接一个地完成，某一状态转移到下一状态后，前一状态自动复位。每个状态仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个状态。如图6-2为单流程的功能图。8.2功能图的基本类型8.2.1单流程图6-3为单流程的梯形图和语句表：图6-3梯形图对应的语句表：LDSM0.1SS0.0,1//在初始化脉冲下启动，置S0.0=1LSCRS0.0//S0.0=1，激活第一个SCR程序段LDI0.0SCRTS0.1//满足I0.0=1，转移到程序段S0.1SCRE//结束第一个SCR程序段LSCRS0.1//S0.1=1，激活第二个程序段·LDSM0.0=M0.1=Q0.2TONT37,+100//启动M0.1、Q0.2、T37LDT37SCRTS0.2//T37延时到，激活第三个程序段SCRE//结束第二个SCR程序段LSCRS0.2//S0.2=1，激活第三个程序段·LDSM0.0=M0.2=Q0.3//启动M0.2、Q0.3LDI0.1SCRTS0.0//按下I0.1，转回到初始状态SCRE//顺序控制程序结束LDM0.1OM0.2=Q0.1//M0.1、M0.2接通Q0.1，输出信号8.2.2多分支状态转移图的处理在生产实际中，对具有多流程的工作要进行流程选择或者分支选择。即一个控制流可能转入多个可能的控制流中的某一个，但不允许多路分支同时执行。到底执行哪一个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个满足

[说明]分支选择条件I0.0和I0.1不能同时接通。在状态器S0.0时，根据I0.0和I0.3的状态决定执行哪一条分支。当状态器S0.1或S0.3接通时，S0.0自动复位。图6-4是可选择的分支与汇合的状态转移图和梯形图。8.2.3并行分支和联接在许多实例中，一个顺序控制状态流必须分成两个或多个不同分支控制状态流。当一个控制状态流分成多个分支时，所有的分支控制状态流必须同时激活，在所有的分支控制流都必须完成后，才能进行并行分支的汇合。在转移条件满足时，并行分支汇合转移到下一个状态。并行分支一般用双水平线表示，结束时也用双水平线表示。

[说明]当转换条件I0.0接通时，由状态器S0.0分两路同时转入状态器S0.1和S0.3，完成新状态的启动。在状态S0.2和S0.4的SCR程序段中，由于没有使用SCRT指令，所以S0.2和S0.4的复位不能自动进行，最后要用复位指令对其进行复位。下图是并行的分支与汇合的状态图和梯形图8.3.1机械手运动控制图6-6所示的机械手工作过程图。机械手将工件从A点向B点移送。机械手的上升、下降与左移、右移都是由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。抓手对物件的松开、夹紧是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸完成，只有在电磁阀通电时抓手才能夹紧。该机械手工作原点在左上方，按下降、夹紧、上升、右移、下降、松开、上升、左移的顺序依次运行。8.3顺序控制指令应用举例本例中输入/输出点地址分配如表6-1。表6-1I/O地址分配表输入信号输出信号启动按钮SB1I0.0原始位置指示灯HLQ0.0启动按钮SB2

I0.5下行电磁阀Q0.1下限位开关LS1

I0.1上行电磁阀Q0.2上限位开关LS2

I0.2右行电磁阀Q0.3右限位开关LS3

I0.3左行电磁阀Q0.4左限位开关LS4

I0.4夹紧电磁阀Q0.5

原理说明：S0.0为初始状态，用双线框表示。当辅助继电器M1.0、M1.1接通时，状态从S0.0向S0.1转移，下降输出Q0.0动作。当下限位开关I0.1接通时，状态S0.1向S0.2转移，下降输出Q0.0切断，夹紧输出Q0.5接通并保持。同时启动定时器T37。5s后定时器T37的接点动作，转至状态S0.3，上升输出Q0.2动作。当上升限位开关I0.2动作。转至S0.4.右移输出Q0.3动作。当右移限位开关I0.3接通，转至S0.5状态，机械手下行。下降输出Q0.0再次动作。当下降限位开关I0.1又接通时，状态转移至S0.6，使输出Q0.5复位，即夹钳松开，同时启动定时器