可编程控制器原理与程序设计(第2版)[谢克明] 第7章.ppt

1、第七章 PLC程序设计本章重点：介绍梯形图程序设计和顺序功能图（SFC）程序设计的方法。,71 编程方法,1IEC(国际电工委员会）设计标准：按照PLC程序设计语言的标准，PLC程序设计语言有以下几种： 1）指令列表IL：助记符程序。 2）结构文本ST 属于高级语言，用于处理复杂数学任务和算法。 3）功能块语言FBD 使用IEC功能块库中的功能块来产生程序。 4）梯形图LD 5）顺序功能图SFC(Sequential Funtion Chart)： 是一种图解方法，是将一个控制过程划分为许多工作步，只要满足注意条件，就可以从一个工作步转移到另外一个工作步，简称SFC图。,实际程序设计经验,实际

2、使用的程序设计方法有以下几种： 1、经验设计方法： 也叫试凑法。需要设计者掌握大量的典型电路，在此基础 上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控 制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。 适用于控制问题较简单的情况。 2、逻辑设计法： 是根据数字电子技术中的逻辑设计方法进行PLC程序的设计。 该方法适用逻辑表达式描述实际问题。根据逻辑表达式画梯 形图或写助记符程序。适用于条件控制系统，对于和时间有 关的控制系统，不太适合。,3、顺序功能图加梯形图的设计方法 首先使用顺序功能图描述控制过程，描述中不需要对时刻变化的工序步进动作进行设计，只要对各个工序进行简单的顺序设计

3、就能保证正确动作。描述完毕，再将顺序功能图转换成梯形图，这样可缩短编程时间，使编程简单高效。 注意：设计PLC程序时，需要了解控制问题，了解在控制中有多少输入量和输出量，输入量和输出量的关系，如果和时间有关的控制问题，还需知道各个动作之间的时间关系。,3PLC程序设计的流程,1）向被控对象的操作、管理和设计工程师了解控制问题。 2）对控制问题进行详细的文字描述。 3）向操作、管理和设计工程师汇报文字描述的控制问题。 4）进行PLC程序设计。 5）设计和制作PLC安装现场的模拟电路，对PLC进行调试。 6）在设计好调试步骤的基础之上进行现场调试。,7-2梯形图设计方法7-2-1设计梯形图时注意事

4、项,1）信号从左向右传递。 2）每个梯级以触点开始，以线圈或功能指令结束。 3）继电器触点可以使用无数次，但继电器线圈在一个程序中只能使用一次。 4） 梯形图总是以END指令结束。 5）工作位、定时器和计数器等功能性指令不能直接产生输出，OUT指令才能输出。 6）在一个梯级中应综合考虑得电和失电条件。,7-2-2梯形图经验设计法步骤,1）分解梯形图程序 2）在梯形图中画输出线圈梯级 3）使用工作位梯级 4）使用定时器和继电器 5）使用功能指令 6）画互锁条件 7）画保护条件,7-2-3 常用梯形图程序,1、单继电器线圈控制程序,失电优先,得电优先,2、多继电器线圈控制程序,3、多地控制程序,4

5、、互锁控制程序,5、互控程序,6、顺序启动程序,7、脉冲电路,25500： 0.1s 25501： 0.2s 25502： 1s 25400：1min,下降沿触发的单脉冲,8、定时计数程序,（1）单按钮启停程序,（2）可以改变宽度的单脉冲程序,（3）瞬时得电和延时失电程序,（4）延时得电和延时失电程序,（4）使用一个按钮的延时得电和延时失电程序,7-2-3 常用梯形图程序,9、顺序控制程序 10、3个灯轮流闪烁程序 11、另一个3个灯轮流闪烁的程序 12、由开关条件控制顺序控制程序,73 SFC设计方法。,该方法是专用于工业顺序控制程序设计的一种方法，能够描述被控系统的工作过程，是设计控制系统

6、的重要方法。 7-3-1 SFC基础 SFC图的基本元素是流程步、有向线段、转移和动作说明。 1流程步 又称工作步，是控制系统的一个稳定状态，用矩形方框表示，框中用数字表示该步的编号，编号可以是实际的控制步序号，也可以是PLC中的工作位编号。,对应于系统的初始状态工作步称为初始步。是系统运行的起点，一个系统至少需要一个初始步。初始步用双线矩形框表示。,2转移,就是从一个步向另一个步之间的切换条件，两个步之间用一个有向线段表示可以从一个步切换到另一个步，代表向下转移方向的箭头可以忽略。,图 转移和有向线段,通常转移用有向线段上的一段横线表示，在横线旁可以用文字、图形符号或逻辑表达式标注描述转移的

7、条件。当相邻步之间的转移条件满足时，就从一个步按照有向线段的方向进行切换。,3动作说明 步只是控制系统中的一个稳定的状态，在这个状态可以有一个或多个PLC输出触点的动作，但也可以没有任何输出动作。对于一个步，可以有一个或几个动作，表示的方法是在步的右侧加一个或几个矩形框，并在框中加文字对动作进行说明。,4规则,1、步和步之间必须有转移隔开。 2、转移和转移之间必须有步隔开。 3、步和转移、转移和步之间用有向线段连接，正常画SFC图的方向是从上向下或是从左向右，按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。 4、一个SFC图中至少有一个初始步。,7-3-2 SFC图的结构,1顺序结构

8、 是最简单的一种结构，特点是步与步之间只有一个转移，转移和转移之间只有一个步。,2 选择性分支结构,分支用水平线相连，每一条单一顺序的进入都有一个转移条件。每个分支的转移条件都位于水平线下方，单水平线上方没有转移。 如果某一个分支转移条件得到满足，则执行这一分支。一旦进入这一分支后，就再也不执行其它分支了。 分支结束用水平线将各个分支会合，水平线上方的每个分支都有一个转移条件，水平线下方没有转移条件。,3并发性分支结构,如果在某一步执行完后，需要启动若干条分支，这就是并发分支结构。 分支开始用水平双线将各个分支相连，双水平线上方需要一个转移，转移对应的条件称为公共转移条件。如果公共转移条件满足

9、，则同时执行下面所有分支，水平线下方一般没有转移条件。,公共转移条件满足时，同时执行多个分支，但因各个分支完成的时间不同，故每个分支的最后一步通常设置一个等待步。 分支结束用水平双线将各个分支汇合，水平双线的上方一般没有转移，下方有一个转移。,4循环结构,用于一个顺序过程的多次反复执行。,5复合结构,7-3-3 SFC描述实际问题例 例题1 图为送料小车运行示意图，小车可以在A、B之间运动，在A、B点各有一个行程开关。小车从A点向B点前进，停车10s后，从B点后退到A点，在A点停车20s后再向B点前进，如此往复不止。要求可以人为控制小车的前进启动和后退启动，且任何时候都可以停止小车运行。,信号

10、接线图如下：,PLC,例1的SFC图,例题2,假设有一辆小车周期地运行：从A点出发驶向1号站，到达后立即返回原点，然后再次出发一直驶向2号站，到达后立即返回原点，小车第三次出发则一直驶向3号站，到达后立即返回原点。如果连续运行开关断开，则小车只运行一个周期（出发3次）就自动停止，如果连续运行开关闭合则小车连续的运行，直到按下停止开关为止，小车启动的条件是小车在原点。小车运行示意图如下所示。,例题3,交通信号灯的动作如图所示，请画出该交通灯的SFC图。要求可以用按钮强制使南北通或东西通。,信号接线图如下：,7-3-4 SFC图转换成梯形图,1进入有效工作步 1、使用PLC的第一周期标志使程序进入

11、PLC有效工作步。适用于PLC上电后，需要马上进入有效工作步的情况。 2、使用按钮使程序进入有效工作步，应注意启动条件是否满足。 3、一般应在第0步有效的情况下，启动第一步或其它步。 4、在梯形图中，若需要启动哪个工作步，应在该工作步执行条件上并联一个得电条件。,2停止有效工作步,1、要停止正在运行的工作步，需要在工作步的执行条件上串联停止条件。 因为不知道当时程序执行到哪一步，所以需要在每个工作步的执行条件上都串联一个失电条件。若是确切知道在哪一个工作步停止程序运行，可以在该工作步的执行条件上串联失电条件，以使该步在满足失电条件的情况下停止执行。 2、若需要在程序运行当中重新启动程序，也需要

12、先停止所有工作步的执行，再启动程序。 3、一般情况下，停止工作步后的有效工作步应是第0步。,3最后一个工作步,执行完最后一个工作步，一般需要转移到第一个工作步循环执行程序，这就需要最后一个转移条件启动第一工作步。 若是程序的循环是有条件的，一般情况是程序执行完最后一步后需要循环，就在最后一个转移条件启动第1工作步或除0步以外的工作步，若执行完最后一个工作步后，不需要循环，就在最后一个转移条件启动第0工作步。 4工作步的转移条件 可以是来自PLC外部的按钮、行程开关、传感器的输出等，也可以是来自PLC内部的定时器、计数器和功能模块的输出等。,5工作步得电和失电,得电条件是：该步的上一个工作步是有

13、效工作步，而该步的下一步没有工作，此时如果出现转移条件，则该工作步就会得电变成有效工作步。 失电条件是：该步的下一个工作步得电就是该工作步的失电条件。,6选择性分支,是在工作步的得电条件中增加一个选择条件，若满足选择条件，则工作步得电，否则不得电。 1、若在工作步转移时出现选择性分支，则工作步的得电条件应为转移条件“与”选择条件。 2、若在启动程序时出现选择分支，则工作步的得电条件应为启动条件“与”选择条件。,7并发分支,是在一个得电条件下，几个并发分支都得电，所以几个并发分支的得电条件是一样的。 若要工作步转移，则需要所有并发分支的转移条件相“与”。因为只有在并发工作步都结束后才能进行工作步

14、的转移。,8第0工作步,是PLC上电后的状态，当除第0工作步以外的工作步都无效时，第0工作步有效，故其得电条件是除第0工作步以外的工作步都无效。 停止条件出现后，程序应该回到第0工作步。 例：下图是一个有并发分支的SFC图,9动作输出,a：对于工作步就是动作输出的系统中，工作步的继电器就是PLC的输出继电器。 b：有些系统中，动作输出是工作步的逻辑组合。 注意：动作开始时刻就是工作步得电时刻，动作结束时刻就是工作步失电时刻。若动作时间是一个工作步，则工作步就是输出；若是该动作还需要在下一个工作步继续动作，则这时该动作就是这两个工作步的“或”。,图为送料小车运行示意图，小车可以在A、B之间运动，在A、B点各有一个行程开关。小车从A点向B点前进，停车10s后，从B点后退到A点，在A点停车20s后再向B点前进，如此往复不止。要求可以人为控制小车的前进启动和后退启动，且任何时候都可以停止小车运行。,例题1,信号接线图如下：,PLC,例1的SFC图,例1的地址表,例题2,假设有一辆小车周期地运