第3章PLC顺序控制设计方法及应用(精简版1030).pdf

第3章 PLC顺序控制设计方法及应用 3.1十字路口交通灯的PLC控制 3.1.1项目任务 编制一个十字路口交通灯PLC 控制的梯形图控制程序，交通灯示意图如图 3-1 所示， 控制要求如下：路口某方向绿灯显示（另一方向亮红灯）20 秒后，绿灯以占空比为50 ％的 一秒周期（0.5 秒脉冲宽度）闪烁3 次（另一方向亮红灯），然后变为黄灯亮2 秒（另一方向 红灯亮），如此循环工作，其时序图如图3-2 所示。 图3-1 十字路口交通灯示意图 图3-2 十字路口交通灯时序图 3.1.2相关知识-顺序控制设计法 一、概述 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。 所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。这种设计方法很容 易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也 很方便。PLC 的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件， 开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前PLC 程序 设计的主要方法。 二、顺序控制设计法的设计步骤 采用顺序控制设计法进行程序设计的基本步骤及内容如下： 1．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。如图3-3a 所 示，步是根据PLC 输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相 邻步之间输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC 各输出状态 之间有着极为简单的逻辑关系。 a)划分方法一 b)划分方法二 图3-3 步的划分 步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象工作状态的变化应该是由PLC 输出状态变化引起的。如图3-3b 所示，某液压滑台的整个工作过程可划分为停止（原位）、 快进、工进、快退四步。但这四步的状态改变都必须是由PLC 输出状态的变化引起的，否 则就不能这样划分，例如从快进转为工进与PLC 输出无关，那么快进和工进只能算一步。 2 ．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。如图3-3b 所 示的SB、SQ1、SQ2、SQ3 均为转换条件。 顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变 化，然后用代表各步的编程元件去控制各输出继电器。 3 ．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。 4 ．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。 三、功能表图的绘制 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，可以用于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 ）。 如图3-4 所示为功能表图的一般形式，它主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作 （命令）组成。 图3-4 功能表图的一般形式 1．步与动作 （1）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