第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计 了解了解PLCPLC典型环节梯形图的分析典型环节梯形图的分析 了解了解PLCPLC控制系统设计的基本原则、内容和步骤控制系统设计的基本原则、内容和步骤 初步掌握根据实际问题按照设计要求编写控制程序的初步掌握根据实际问题按照设计要求编写控制程序的能力能力第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.1 PLC5.1 PLC控制系统设计内容和步骤控制系统设计内容和步骤 1 1）控制系统选择及系统设计内容）控制系统选择及系统设计内容第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制1 1）启动、保持和停止）启动、保持和停止第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制2 2）比较电路）比较电路第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制3 3）电机正、反转）电机正、反转第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制4 4）定时器电路）定时器电路第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制4 4）定时器电路）定时器电路第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制5 5）优先电路）优先电路第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.2 5.2 基本程序的编制基本程序的编制6 6）二分频电路）二分频电路第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（一处卸料）经验设计法（一处卸料）被控对象对控制的要求 如图所示送料小车在限位开 关X4处装10s后装料结束，开始右行，碰到X3后停下 来卸料，15s后左行，碰到X4后又停下来装料，这样不 停地循环工作，直到按下停止按钮X2。按钮X0和X1分别用来起动小车右行和左行。 Y2：装料，Y3：卸料。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法）经验设计法X0X0：右行启动：右行启动X1X1：左行启动：左行启动X2X2：停止：停止X3X3：右限位：右限位X4X4：左限位：左限位Y0Y0：右行：右行Y1Y1：左行：左行Y2Y2：装料：装料Y3Y3：卸料：卸料第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法）经验设计法（两处卸料）（两处卸料）两处卸料小车运行如图所示，小车仍然在限位开关 X4处装料，但在X5和X3两处轮流卸料。小车在一个 工作循环中有两次右行都要碰到X5，第一次碰到它 时停下卸料，第二次碰到它时继续前进，因此应设 置一个具有记忆功能的编程元件，区分是第一次还 是第二次碰到X5。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法）经验设计法第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法）经验设计法（电子钟程序）（电子钟程序）5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计1 1）经验设计法（两台电机延时启动）经验设计法（两台电机延时启动 ）两台交流异步电动机，一台启动两台交流异步电动机，一台启动1010秒后，第二台秒后，第二台 启动，运行后能同时停止。要求设计启动，运行后能同时停止。要求设计PLCPLC接线图接线图 和控制梯形图。和控制梯形图。X0X0：启动：启动X1X1：停止：停止Y0Y0：KM1KM1Y1Y1：KM2KM2第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（小车往复运动）经验设计法（小车往复运动）X3X3：启动：启动 X4X4：停止：停止 X0X0：中间限位：中间限位 X2 X2 、 X1X1：左右限位：左右限位 Y1 Y1 、Y0Y0：左右行：左右行如图所示：小车在初始状态时停在中间，限位开关如图所示：小车在初始状态时停在中间，限位开关X0X0为为 ONON。按下启动按钮。按下启动按钮X3X3，小车按图所示顺序往复运行，按，小车按图所示顺序往复运行，按 下停止按钮下停止按钮X4X4，小车停在初始位置，（所有的限位开关，小车停在初始位置，（所有的限位开关 以及按钮以常开触点接入以及按钮以常开触点接入PLCPLC的输入端）的输入端）1初始状态：各阀门全关闭，电机停止，混液罐空， 各传感器OFF； 2操作工艺流程：按下启动按钮SB1后，打开A阀，液 体A流入混液灌；当中限位传感器S2被淹没变ON时，阀A 关 闭，阀B打开；当上限位传感器S1被淹没变ON时，阀B关 闭，电机M 开始运行，搅动液体，1分钟后停止搅动，阀 C 打开放出混合液体；当液面降至下限位传感器S3变OFF 时，开始定时，20S后容器已放空，关闭阀C。如已按下 SB2，则就此停机；如未按下停止按钮SB2，则又打开A， 开始下一次循环。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（混合液控制系统设计）经验设计法（混合液控制系统设计 ）第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（混合液控制系统设计）经验设计法（混合液控制系统设计 ）第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（混合液控制系统设计）经验设计法（混合液控制系统设计 ）第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法（混合液控制系统设计）经验设计法（混合液控制系统设计 ）要求要求: :1. 1.画出搅拌电机主电路图画出搅拌电机主电路图2. 2.画出画出PLCPLC接线图接线图3. 3.用经验设计法设计控制梯形图用经验设计法设计控制梯形图如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题： n 考虑不周、设计麻烦、设计周期长用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需 要 考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非 常 困难，并且很容易遗漏一些问题。 n 梯形图的可读性差、系统维护困难用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析 这 种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计1 1）经验设计法）经验设计法第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这 些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过 程的正常运行，这样的控制系统称为顺序控制系统，也称 为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。在工 业控制领域中，顺序控制系统的应 用很广，尤其在机械行业，几乎 无例外地利用顺序控制来实现加 工的自动循环。 小车自动往返运行第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法采用顺序控制设计法进行程序设计的基本步骤： n 步的划分顺序控制设计法最基本的思想是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（辅助继电器M或状态器S）来代表各步。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法n 转换条件的确定使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转 换 条件可能是外部输入信号，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，转换条件也可能是若干个信 号 的与、或、非逻辑组合。上例中的SB、SQ1、SQ2、SQ3均为转换条件。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法n 功能表图的绘制根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计 法 中最为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将 后 面详细介绍。 n 梯形图的编制根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。 如 果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序。功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的 控 制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序 控 制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描述的控制功 能 的具体技术，它是种通用的技术语言，可以进一步设计和不同专业的人员之间 进行技术交流。各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布了功能表图的国家标准（GB6988.6-86）。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法 功能图表的绘制n 步： 在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的 编号。如图所示各步的编号为-1、n、n+1。编程时一般 用PLC内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号 n 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 系统等待起动命令的相对静止的状态。 初始步用双线方框表示，每一个功能 表图至少应该有一个初始步。第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指令及编程方法 步与动作动作： 一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统 例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床 是 被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作 ” 对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命 令”，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或 符 号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一 步 有几个动作，可以用如图所示的两种画法来表示。 第第5 5章：可编程控制器控制系统设计章：可编程控制器控制系统设计5.3 PLC5.3 PLC控制系统软件设计控制系统软件设计2 2）步进顺控指令及编程方法）步进顺控指