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1、第5章 S7-200 PLC的编程方法5.1 梯形图的基本电路5.1.1 应用PLC实现对三相异步电动机的点动及连续运转控制 1.可编程控制器的硬件连接 图5-1是电动机的主电路，图5-2是电动机控制系统的PLC I/O接线图，由图5-2可知，起动按钮 SB1接于I0.0，停止按钮SB2接于I0.1，热继电器FR常开触点接于I0.2，交流接触器KM的线圈接于Q0.0，PLC I/O接线图是设计控制程序的重要依据之一。2.梯形图程序的设计 根据图5-2，可设计出电动机点动控制程序如图5-3(a)所示。,返回,图5-2 PLC I/O接线图,图5-1 主电路,图5-3 梯形图,可编程控制器的优点之
2、一是不改变硬件接线的情况下，通过变更软件设计，可完成不同的控制的任务。图5-3(b)为电动机长动控制程序。梯形图（b）称为启-保-停电路。这个名称主要来源于图中的自保持触点Q0.0。并联在 I0.0常开触点上的Q0.0常开触点的作用是当钮SB1松开，输入继电器I0.0断开时，线圈Q0.0仍然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持触点”。启-保-停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是：,(1)事件,每一个梯形图支路都针对一个事件。事件用输出线圈（或功能框）表示，本例中为Q0.0。(2)事件发生的条件,梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置1的条件即是事件
3、发生的条件，本例中为起动按钮I0.0置 1。(3)事件得以延续的条件,触点组合中使线圈置1得以持久的条件。本例中为与I0.0并联的Q0.0的自保持触点。(4)使事件终止的条件,触点组合中使线圈置0中断的条件。本例中为I0.1的常闭触点断开。,3.语句表 点动控制即图5-3（a）所使用到的基本指令有：从母线取用常开触点指令 LD；常闭触点的串联指令 AN；输出继电器的线圈驱动指令=。而每条指令占用一个程序步，语句表如下。LD I0.0 AN I0.2=Q0.0 连续运行控制即图 1-3（b）所使用到的基本指令有：从母线取用常开触点指令 LD；常开触点的并联指令O；常闭触点的串联指令AN；输出继电
4、器的线圈驱动指令=。语句表如下：LD I0.0 O Q0.0 AN AN2 AN I0.2=Q0.0,5.1.2 应用PLC实现异步电动机的Y/启动控制,图5-4 异步电动机Y/降压起动控制电路图,1.继电器接触器实现的 Y/降压控制电路,2.可编程控制器的硬件配置,图5-5 异步电动机Y/降压起动的PLC控制电路图,3.软件设计,本模块的软件设计除应用前述的部分基本指令及软元件之外，还新增软元件定时器T40。可编程控制的梯形图程序如下图所示。,图5-6 异步电动机Y/降压起动PLC控制的梯形图程序,在梯形图中，将Q0.1和Q0.2的常闭触点分别与对方的线圈串联，可以保证它们不会同时为ON,因
5、此KM2和KM3的线圈不会同时通电，这种安全措施是通过程序控制来实现的，这叫“程序互锁”。但是程序互锁还只能保证PLC输出模块中与Q0.1和Q0.2相对应的硬件继电器的常开触点不会同时接通，由于控制电动机主回路的接触器在切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个接触器的主触点还未断弧，另一个的主触点已经合上的现象，从而造成瞬间短路事故。这时可以在PLC的外部输出回路中，将KM2和KM3的辅助常闭触点串联在对方接触器线圈的回路中（如图5-5所示）。这种安全措施叫做“硬件互锁”。,5.1.3 定时器、计数器的应用程序,1.定时器的延时扩展 定时器的计时时间都有一个最大值，如 100ms 的定时器最大
6、定时时间为 32767.7s。利用多定时器的计时时间相加可以获得长延时，如图5-7所示。还可以利用定时器配合计数器获得长延时，如图5-8所示。,图5-7 时间延长的方法1,图5-8 时间延长的方法2,2.闪烁电路 灯闪采用由定时器组成的脉冲发生器实现。现在我们来分析一下由T60及T61组成脉冲发生器的梯形图。,图5-9 闪烁电路及输入/输出波形图,5.1.4 动断触点输入信号的处理,如果要将图5-2中FR的动合触点换成动断触点。没有过载时FR的动断触点闭合，I0.2为1状态，其动合触点闭合，动断触点断开。为了保证没有过载时电动机的正常运行，很显然应在Q0.0的线圈回路中串联I0.2的动合触点。
7、实际上，有了PLC之后，输入的开关量信号均可由外部动合触点提供（推荐使用）。但有些特殊情况，某些信号只能用动断触点输入，此时，PLC程序设计的处理方法是：可以按输入全部为动合触点来设计，然后将梯形图中相应的输入位的触点改为相反的触点，即常开触点改为动断触点，动断触点改为动合触点。,5.2 梯形图的经验设计法 经验设计法类似于通常设计继电器电路图的方法，在一些典型电路程序设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断的修改和完善梯形图。经验设计法的特点：无规律可循有较大的随意性和试探性、结果不是唯一的，与设计者的经验有很大的关系。一般用于较简单的梯形图（如手动程序）的设计。下面以小车的自动
8、往返控制程序的设计为例说明经验设计法：图5-10中的小车开始时停在左边，左限位开关SQ1的常开触点闭合。要求按下列顺序控制小车：按下右行起动按钮SB1，小车右行。走到右限位开关SQ2处停止运动，延时5s后开始左行。回到左限位开关SQ1处时停止运行。,图5-10 小车运动示意图及PLC I/O接线图,在异步电动机正反转控制电路的基础上设计满足上述要求的PLC外部接线图如图5-10所示。,PLC控制的梯形图程序如图5-11所示。程序中有多处软件互锁的功能。,图5-11 小车控制的梯形图程序,5.3 顺序控制设计法与顺序功能图,5.3.1 顺序控制设计法 用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法
9、和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。顺序控制设计法是一种先进的设计方法，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，节约大量的设计时间。程序的调试、修改和阅读也很方便。只要正确地画出了描述系统工作过程的顺序功能图，一般都可以做到调试程序时一次成功。,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程序相连的阶段，这些阶段称为步（Step），然后用编程元件（例如存储器位M）来代表各步、步是根据输出量的ON/OFF状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这
10、种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。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PLC 的各输出位。顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。,5.3.2 步与动作 图5-12是液压动力滑台的进给运动示意图和输入输出信号的时序图及顺序功能图。,1.步 一个工作周期可以分为快进、工进、暂停和快退这4步，另外还应设置等待起动的初始步，图中分别用M0.0M0.4来代表这5步。图5-12的右边是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形方框表示步，方框中可以用数字表示各步的编号，
11、也可以用代表各步的存储器位的地址作为步的编号，例如M0.0等，这样在根据顺序功能图设计梯形图时较为方便。2.初始步 初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。系统在开始进行自动控制之前，首先应进入规定的初始状态。与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框来表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。,3.与步对应的动作或命令 可以将一个控制系统划分为被控制系统和施控系统，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”（action）；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”（command）。为了叙述方便，
12、下面将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号来表示动作，该矩形框与相应的步的方框用水平短线相连。,如果某一步有几个动作，可以用图5-13中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”，步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。说明命令的语句应清楚地表明该命令是存储型的还是非存储型的。非存储型动作“打开1号阀”，是指该步为活动步时打开1号阀，为不活动时关闭1号阀。非存储型动作与它所在的步是“同生共死”的，例如图5-12中的M0.4与Q4.2的波形完全相同，它们同时由0状
13、态变为1状态，又同时由1状态变为0状态。,某步的存储型命令“打开1号阀并保持”，是指该步为活动步时1号阀被打开，该步变为不活动步时继续打开，直到在某一步1号阀被复位。在表示动作的方框中，可以用S和R来分别表示对存储型动作的置位（例如打开阀并保持）和复位（例如关闭阀门）。5.3.3 有向连线与转换 1.有向连线 在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。,步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。2.转换 转换用有向连线上与有
14、向连线垂直的短画线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。3.转换条件 转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言来描述，可以用表示转换的短线旁边的布尔代数表达式来表示。,例如I0.1+I2.0，一般用布尔代数表达式来表示转换条件。图5-14中用高电平表示步M10.0为活动步，反之则用低电平来表示。转换条件I0.1表示I0.1为1状态时转换实现，转换条件表示I2.0为0状态时转换实现。转换条件I0.1+I2.0表示I0.1的常开触点闭合或I2.0的常闭触点闭合时转换实现，在梯形图中则用两个触点的并联来表示这样的“或”逻辑关系
15、。符号I2.3和I2.3分别表示当I2.3从0状态变为1状态和从1,变为0状态时转换实现。实际上转换条件I2.3和I2.3是等效的，因为一旦I2.3由0状态变为1状态（即在I2.3的上升沿），转换条件I2.3也会马上起作用。,5.3.4 顺序功能图的基本结构,1.单序列 单序列由一系列相机激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步（见图5-15a）。2.选择序列 选择序列的开始称为分支（见图5-15b），转换符号只能标在水平连线之下。允许选择序列的某一条分支上没有步，但是必须有一个转换。这种结构称为“跳步”。跳步是选择序列的一种特殊情况。3.并行序列 并行序列的开始称为
16、分支（如图5-15c），当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。,图4-15 单序列、选择序列与并行序列,a)单序列 b)选择序列 c)并行序列,并行序列的结束称为合并（见图5-15c），在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。,4.复杂的顺序功能图举例 如图5-16所示，某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，上面是侧视图，下面是工件的俯视图。在进入自动运行之前，两个钻头应在最上面，上限位开关I0.3和I0.5为ON，系统处于初始步，计数器C0的设定值3被送入计数器。用存储器位M来代表各步，顺序功能图中包含了选择序列和并行序列。操作人员放好工件后，按下起动按
17、钮I0.0，转换条件满足，由初始步转换到步M0.1，Q0.0变为ON，工件被夹紧。夹紧后压力继电器I0.1为ON，由步M0.1转换到步M0.2和M0.5，Q0.1和Q0.3使两只钻头同时开始向下钻孔。大钻头钻到由限位开关I0.2设定的深度时，进入步M0.3，Q0.2使大钻头上升，升到由限位开关I0.3设定的起始位置时停止上升，进入等待步M0.4。,小钻头钻到由限位开关I0.4设定的深度时，进入步M0.6，Q0.4使小钻头上升，升到由限位开关I0.5设定的起始位置时停止上升，进入等待步M0.7，设定值为3的计数器C0的当前值减1。减1后当前值为2（非0），C0的常开触点闭合，转换条件C0满足，将
18、转换到步M1.0。Q0.5使工件旋转120,旋转到位时I0.6为ON，又返回步M0.2个M0.5，开始钻第二对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值变为0，其常闭触点闭合，转换条件C0满足，进入步M1.1，Q0.6使工松开。松开到位时，限位开关I0.7为ON，系统返回初始步M0.0。,因为要求两个钻头向下钻孔和钻头提升的过程同时进行，采用并行序列来描述上述的过程。由0.20.4和0.50.7组成的两个单序列分别用来描述大钻头和小钻头的工件过程。在步0.1之后，有一个并行序列的分支。当.为活动步，且转换条件0.1得到满足（0.1为状态），并行序列中两个单序列中的第步（步0.2和0.5）同时变为活动步
19、。此后两个单序列内部各步的活动状态的转换是相互独立的，例如大孔和小孔钻完时的转换一般不是同步的。两个单序列中的最后1步（步M0.4和M0.7）应同时变为不活动步。但是两个钻头一般不会同时上升到位，不可能同时结束运动，所以设置了等待步M0.4和M0.7，它们用来同时结束两个并行序列。,当两个钻头均上升到位，限位开关I0.3和I0.5分别为1状态，大、小钻头两个子系统分别进入两个等待步，并行序列将会立即结束。在步M0.4个M0.7之后，有一个选择序列的分支。没有钻完3对孔时的常开触点闭合，转换条件满足0，如果两个钻头都上升到位，将从步0.4和0.7转换到步1.0。如果已钻完对孔，0的常闭触点闭合，
20、转换条件0满足，将从步0.4和0.7转换到步1.1。在步M0.1之后，有一个选择序列的合并。当步M0.1为活动步，而且转换条件I0.1得到满足（I0.1为ON），将转换到步M0.2和M0.5。当步M1.0为活动步，而且转换条件I0.6得到满足，也会转换到步M0.2和M0.5。,5.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则,.转换实现的条件 在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足两个条件：与该转换直接相连的所有前级步都是活动步；相应的转换条件得到满足。.转换实现应完成的操作 转换实现时应完成以下两个操作：使与该转换直接相连的所有后续步都变为活动步；使与该转换
21、直接相连的所有前级步都变为不活动步。,以上规则可以用于任意结构中的转换，其区别如下：在单序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步。在选择序列的分支与合并处，一个转换也只有一个前级步和一个后续步，但是一个步可能有多个前级步或多个后续步（如图-）。在并行序列的分支处，转换有几个后续步（如图-），在转换实现时应同时将它们对应的编程元件位置。在并行序列的合并处，转换有几个前级步，它们均为活动步时才有可能实现转换，在转换实现时应将它们对应的编程元件全部复位。转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础，它适用于顺序功能图中的各种基本结构。,5.3.6 绘制顺序功能图的注意事项 下面是针对绘制顺序
22、功能图时常见的错误提出的注意事项：两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。顺序功能图中的初始步一般应对于系统等待启动的初始状态，因此在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。但初始步是,必不可少的，一方面因为该步与它的相邻步相比，从整体上说输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。如果选择有断电保持功能的存储器位（M）来代表顺序图中的各步，在交流电源断电瞬时的状态开始继续运行。如果用没有断电保持功能的存储器
23、位代表各步，进入RUN工作方式时，它们处于OFF状态，必须SM0.1将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。,如果系统有自动、手动两种工作方式，顺序功能图是用来描述自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号（一般用SM0.1）将初始步置为不活动步。5.3.7 顺序控制设计法的本质 经验设计法实际上是试图用输入信号I直接控制输出信号Q（见图5-19a）,图4-19 信号关系图,顺序控制设计法则是用输入量I控制代表各步的编程元件（例如存储器位M），再用它们控制输出量Q（见图5-19b）。步是根据输出量Q的状态划分的，M与Q之间具有很
24、简单的“与”的逻辑关系，输出电路的设计极为简单。顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。基本上解决了经验设计法中的记忆、联锁等问题。,5.4 使用起保停电路的顺序控制梯形图编程方法,5.4.1 设计顺序控制梯形图的一些基本问题 在可编程控制器的实际应用中，有两种通用的编程方法，即使用起保停电路的编程方法和已转换为中心的编程方法。1.程序的基本结构 绝大多数自动控制系统除了自动工作模式外，还需要设置手动工作模式。在下列两种情况下需要工作在手动模式：（1）启动自动控制程序之前，系统必须处于要求的初始状态。如果系统的状态不满足启动自动程序的要求，需进入手动工作模式。,（2）顺序自动控制对硬件的要求
25、很高，如果有硬件故障，例如某个限位开关有故障，不可能正确地完成整个自动控制过程。在这种情况下，为了使设备不至于停机，可以进入手动工作模式，对设备进行手动控制。有自动、手动工作方式的控制系统的两种典型的程序结构，如图5-20(a)和(b)所示，公用程序用于处理自动模式和手动模式都需要执行的任务，以及处理两种模式的相互转换。2.执行自动程序的初始状态 开始执行自动程序之前，要求系统处于规定的初始状态，若开机时系统没有处于初始状态，则应进入手动工作方式，用手动操作使系统进入规定的初始状后，再切换到自动工作方式。,系统满足规定的初始状态后，应将顺序功能图的初始步对应的存储器位置1，使初始步变为活动步，
26、为启动自动运行作好准备。同时还应将其余步对应的存储器位为0状态。在S7-200PLC中，常用特殊寄存器位SM0.1将初始步对应的存储器位置1，也常用SM0.1将其余存储器位的状态置0。3.双线圈问题 在图5-20的自动程序和手动程序中，都需要控制PLC的输出Q，因此同一个输出位的线圈可能会出现两次或多次，称为双线圈现象。在跳步条件相反的两个程序段（例如图5-20中的自动程序和手动程序）中，允许出现双线圈，即同一元件的线圈可以在自动程序和手动程序中分别出现一次。,实际上CPU在每一次循环中，只执行自动程序或只执行手动程序，不可能同时执行这两个程序。对于分别位于这两个程序中的两个相同的线圈，每次循
27、环只处理其中一个，因此在本质上并没有违反不允许出现双线圈的规定。4.设计顺序控制的基本方法 根据顺序功能图设计梯形图时，可以用存储器位M来代表步。为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的存储器位的地址作为步的代号，并用编程元件地址的逻辑代数表达式来标注转换条件，用编程元件的地址来标注各步的动作。,由图5-19可知，顺序控制程序分为控制电路和输出电路两部分。输出电路的输入量是代表步的编程元件M，输出量是PLC的输出位Q。它们之间的逻辑关系是极为简单的相等或相“或”的逻辑关系。因此，输出电路是很容易设计的。控制电路用PLC的输入量来控制代表步的编程元件，5.3.5节中介绍的转换实现的基本规则
28、是设计控制电路的基础。某一步为活动步时，对应的存储器位M为1状态，某一转换实现时，该转换的后续步应变为活动步，前级步应变为不活动步。可以用一个串联电路来表示转换实现的这两个条件，该电路接通时，应将该转换所有的后续步对应的存储器位M置为1状态，将所有前级步对应的M复位为0状态。,由5.4.2的分析可知，转换实现的两个条件对应的串联电路接通的时间只有一个扫描周期，因此应使用有记忆功能的电路或指令来控制代表步的存储器位。起保停电路和置位、复位电路都有记忆功能，本节和下一节将分别介绍使用起保停电路和置位复位电路的编程方法。5.4.2 单序列的编程方法 起保停电路只使用与触点和线圈有关的指令，任何一种P
29、LC的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的PLC。1.控制电路的编程方法 图5-21给出了图5-12中的液压动力滑台的进给运动工作循环图、顺序功能图和梯形图。,在初始状态时动力滑台停在左边，限位开关I0.3为1状态。按下起动按钮I0.0，动力滑台在各步中分别实现快进、工进、暂停和快退，最后返回初始位置和初始步后停止运动。如果使用的M区被设置为没有断电保持功能，在开机时CPU调用SM0.1将初始步对应的M0.0置为1状态，开机时其余各步对应的存储器位被CPU自动复位为0状态。设计起保停电路的关键是确定它的起动条件和停止条件。以控制M0.2的起保停电路为例，步M0
30、.2的前级步为活动步时，M0.1的常开触点闭合，它前面的转换条件满足时，I0.1的常开触点闭合。两个条件同时满足时，M0.1和I0.1的常开触点组成的串联电路接通。,因此在起保停电路中，应将代表前级步的M0.1的常开触点和代表条件的I0.1的常开触点串联，作为控制M0.2的起动电路。在快进步，M0.1一直为1状态，其常开触点闭合。滑台碰到中限位开关时，I0.1的常开触点闭合，由M0.1和I0.1的常开触点串联而成的M0.2的起动电路接通，使M0.2的线圈通电。在下一个扫描周期，M0.2的常闭触点断开，使M0.1的线圈断电，其常开触点断开，使M0.2的起动电路断开。由以上的分析可知，起保停电路的
31、起动电路只能接通一个扫描周期，因此必须用有记忆功能的电路来控制代表步的存储器位。当M0.2和I0.2的常开触点均闭合时，步M0.3变为活动步，这时步M0.2应变为不活动步，因此可以将M0.3=1作为使存储器位M0.2变为0状态的条件，即将M0.3的常闭触点与M0.2的线圈串联。,上述的逻辑关系可以用逻辑代数式表示为：M0.2=(M0.1I0.1+M0.2)M0.3 在这个例子中，可以用I0.2的常闭触点代替M0.3的常闭触点。但是当转换条件由多个信号“与、或、非”逻辑运算组合而成时，需要将它的逻辑表达式求反，经过逻辑代数运算后再将对应的触点串并联电路作为起保停电路的停止电路，不如使用后续步对应
32、的常闭触点这样简单方便。根据上述的编程方法和顺序功能图，很容易画出梯形图。以步M0.1为例，由顺序功能图可知，M0.0是它的前级步，二者之间的转换条件为I0.0*I0.3，所以应将M0.0,I0.0和I0.3的常开触点串联，作为.1的起动电路。起动电路并联了M0.0的自保持触点。,后续步M0.2的常闭触点与M0.1的线圈串联，M0.2为1时M0.1的线圈“断电”，步M0.1变为不活动步。2.输出电路的编程方法 下面介绍设计梯形图的输出电路部分的方法.因为步是根据输出变量的状态变化来划分的它们之间的关系极为简单,可以分为两种情况来处理:某一输出量仅在某一步中为ON,例如图5-21中的Q0.1就属
33、于这种情况,可以将它的线圈与对应步的存储器位MO.1的线圈并联.从顺序功能图还可以看出可以将定时器T40的线圈与M0.3的线圈并联,将Q0.2的线圈和M0.4的线圈并联。,有人也许觉得既然如此，不如用这些输出位来代表该步，例如用Q0.1代替M0.1，这样可以节省一些编程元件。但是存储器位来代替步具有概念清楚、编程规范、梯形图易于阅读和差错的优点。如果某一输出在几步中都为1状态，应将代表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。图5-21中Q0.0在M0.1和M0.2这两步中均应工作，所以用M0.1和M0.2的常开触点组成的并联电路来驱动Q0.0的线圈。5.4.3 选择序列的编程方法
34、 1.选择序列的分支的编程方法 图5-22中步M0.0之后有一个选择序列的分支，设M0.0为活动步，当它的后续步M0.1或M0.2变为活动步时,它都应变为不活动,步（M0.0变为0状态），所以应将M0.1和M0.2的常闭触点与M0.0的线圈串联。如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步去，则应将这N个后续步对应存储器位的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。2.选择序列的合并的编程方法 图5-22中，步M0.2之前有一个选择序列的合并，当步M0.1为活动步（M0.1为1），并且转换条件I0.1满足，或步M0.0为活动步并且转换条件I0.2满足，步M0.2
35、都应变为活动步，即代表该步的存储器位M0.2的起动条件应为，M0.1I0.1+M0.0I0.2,对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M0.1，I0.1或M0.0,I0.2的常开触点串联而成。,一般来说，对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换，即有N条分支进入该步，则代表该步的存储器位的起动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级对应的存储器位的常开触点与相应转换条件对应的触点或电路串联而成。5.4.4 并行序列的编程方法 1.并行序列的分支的编程方法 图5-22中的步M0.2之后有一个并行序列的分支，当步M0.2是活动步并且转换条件I0.3满足时，步M0.3与步M0.5应同时
36、变为活动步，这是用M0.2和I0.3的常开触点组成的串联电路分别作为M0.3和M0.5的起动电路来实现的；与此同时，步M0.2应变为不活动步。步M0.3和M0.5是同时变为活动步的，只需将M0.3或M0.5的常闭触点与M0.2的线圈串联即可。,2.并行序列的合并的编程方法 步M0.0之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步M0.4和M0.6）都是活动步和转换条件I0.6满足。由此可知，应将M0.4、M0.6和I0.6的常开触点串联，作为控制M0.0的起保停电路的起动电路。M0.4和M0.6的线圈都串联了M0.0的常开触点，使步M0.4和步M0.6在转换实现时同时变为不活动
37、步。任何复杂的顺序功能图都是由单序列、选择序列和并行序列组成的，掌握了单序列的编程方法和选择序列、并行序列的分支、合并的编程方法，就不难迅速地设计出任意复杂的顺序功能图描述的数字量控制系统的梯形图，如图5-23所示。,5.4.5 仅有两步的闭环的处理 如果在顺序功能图中有仅由两步组成的小闭环（见图5-24a），用起保停电路设计的梯形图不能正常工作。例如M0.2和I0.0均为1时，M0.3的启动电路接通，但是这时与M0.3的线圈串联的M0.2的常闭触点却是断开的，所以M0.3的线圈不能“通电”。出现上述问题的根本原因在于步M0.2既是步M0.3的前级步，又是它的后续步。将图5-24b中的M0.2
38、的常闭触点改为转换条件I0.2的常闭触点，就可以解决这个问题。,图5-24 仅有两步的闭环的处理,5.4.6 应用举例 例5-1 如图5-25所示，某组合钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔，上面是侧视图，下面是工件的俯视图。在进入自动运行之前，两个钻头应在最上面，上限位开关I0.3和I0.5为ON，系统处于初始步，增计数器C0的设定值3被送入计数器。用存储器位M来代表各步，图5-26是该组合钻床的顺序功能图，该图中包含了选择序列和并行序列。操作人员放好工件后，按下起动按钮I0.0，转换条件满足，由初始步转换到步M0.1，Q0.0变为ON，工件被夹紧。夹紧后压力继电器I0.1为ON，由步M
39、0.1转换到步M0.2和M0.5，Q0.1和Q0.3变为ON，使两只钻头同时开始向下钻孔。,大钻头钻到由限位开关I0.2设定的深度时，进入步M0.3，Q0.2使大钻头上升，升到由限位开关I0.3设定的起始位置时停止上升，进入等待步M0.4。小钻头钻到由限位开关I0.4设定的深度时，进入步M0.6，Q0.4使小钻头上升，升到由限位开关I0.5设定的起始位置时停止上升，进入等待步M0.7，设定值为3的增计数器C0的当前值加1。加1后当前值为1，C0的常闭触点闭合，转换条件C0满足，将转换到步M1.0。Q0.5使工件旋转120,旋转到位时I0.6为ON，又返回步M0.2个M0.5，开始钻第二对孔。3
40、对孔都钻完后，计数器的当前值变为3，其常开触点闭合，转换条件C0满足，进入步M1.1，Q0.6使工松开。松开到位时，限位开关I0.7为ON，系统返回初始步M0.0。,因为要求两个钻头向下钻孔和钻头提升的过程同时进行，采用并行序列来描述上述的过程。由0.20.4和0.50.7组成的两个单序列分别用来描述大钻头和小钻头的工件过程。在步0.1之后，有一个并行序列的分支。当.为活动步，且转换条件0.1得到满足（0.1为状态），并行序列中两个单序列中的第步（步0.2和0.5）同时变为活动步。此后两个单序列内部各步的活动状态的转换是相互独立的，例如大孔和小孔钻完时的转换一般不是同步的。两个单序列中的最后1
41、步（步M0.4和M0.7）应同时变为不活动步。但是两个钻头一般不会同时上升到位，不可能同时结束运动，所以设置了等待步M0.4和M0.7，它们用来同时结束两个并行序列。,当两个钻头均上升到位，限位开关I0.3和I0.5分别为1状态，大、小钻头两个子系统分别进入两个等待步，并行序列将会立即结束。在步M0.4个M0.7之后，有一个选择序列的分支。没有钻完3对孔时C0的常闭触点闭合，转换条件满足C0，如果两个钻头都上升到位，将从步0.4和0.7转换到步1.0。如果已钻完对孔，C0的常开触点闭合，转换条件C0满足，将从步0.4和0.7转换到步1.1。在步M0.1之后，有一个选择序列的合并。当步M0.1为
42、活动步，而且转换条件I0.1得到满足（I0.1为ON），将转换到步M0.2和M0.5。当步M1.0为活动步，而且转换条件I0.6得到满足，也会转换到步M0.2和M0.5。,根据图5-26所示顺序功能图和上述分析以及步的转换规则，可设计出图5-25所示组合钻床的使用起保停电路的梯形图程序，如图5-27所示。例5-2 图5-25所示的物料混合装置用来将粉末状的固体物料（粉料）和液体物料（液料）按一定的比例混合在一起，经过一定时间的搅拌后便得到成品。粉料和液料的重量都用电子称来计量。初始状态时，粉料秤秤斗、液料秤秤斗和搅拌器都是空的，它们底部的排料阀YV2和YV3均为关闭状态；液料仓底部的放料阀YV
43、1为关闭状态；粉料仓底部的螺旋输送机的拖动电机M1和搅拌器的拖动电机M2为停止状态；M1、YV1、YV2、M2、YV3分别接于PLC的输出点Q0.0Q0.5，如图5-25所示。,PLC开机后用SM0.1将初始步对应的M0.0置为1状态，将其余各步对应的存储器位复位为0状态，并将MW10和MW12中的计数预置值分别送给减计数器C0和C1。,按下起动按钮I0.0后，要求物料控制系统按下述过程运行：螺旋输送机拖动电机M1(Q0.0)运行，同时液料仓阀YV2(Q0.1)打开，粉料和液料分别进入粉料秤秤斗和液料秤秤斗，粉料秤和液料秤的光电码盘分别输出数量与秤斗内物料重量成正比的脉冲信号给I0.3和I0.
44、4减计数器C0和C1分别对这两列脉冲信号计数当两秤斗内的粉料和液料的重量增至预定值时，C0和C1的当前值减至0电机M1(Q0.0)停止，液料仓阀YV1(Q0.1)关闭，粉料和液料停止进入两秤斗，并使C0和C1复位打开两秤斗阀YV2(Q0.2)，并使电机M2(Q0.3)运行，使粉料和液料进入搅拌器，并对物料进行搅拌5s后，关闭YV2(Q0.2)，停止粉料和液料进入搅拌器，但电动机M(Q0.3)仍继续运行30s后，电动机M(Q0.3)停止，并打开搅拌器阀YV3(Q0.4)，开始放料8s后,关闭YV3(Q0.4),停止放料。,根据上述分析,可绘出物料混合控制系统的顺序功能图,如图5-26所示。据此可
45、绘出系统的梯形图,如图5-27所示。,M0.4和M0.7的常开触点同时闭合。转换条件 I0.2*I0.7满足,即I0.2的常开触点和I0.7的常闭触点组成的电路接通。,5.5 使用置位复位指令的顺序控制梯形图编程方法5.5.1 单序列的编程方法 使用置位复位指令的顺序梯形图编程方法又称为以转换为中心的编程方法。图5-28给出了顺序功能图与梯形图的对应关系。实现图中的转换需要同时满足两个条件：与该转换直接相连的所有前级步都是活动步，也即M0.4和M0.7均为1状态，,该电路接通时，应执行两个操作：应将与该转换直接相连的所有后续步变为活动步，即将代表后续步的存储器位变为1状态，并使它保持1状态。这
46、一要求刚好可以用有保护功能的置位指令（S指令）来完成。应将与该转换直接相连的所有前级步变为步活动步，即将代表前级步的存储器位变为0状态，并使它们保持0状态。这一要求刚好可以用复位指令（R指令）来完成。这种编程方法与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，在任何情况下，代表步的存储器位的控制电路都可以用这个统一的规则来设计，每一个转换对应一个图5-28所示的控制置位和复位的电路块，有多少个转换就有多少个这样的电路块。,这种编程方法特别有规律，在设计复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又步容易出错。用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出它的优越性。相对而言，使用起保停电路的编程方法较为
47、复杂，选择序列的分支与合并、并行序列的分支与合并都有单独的规则需要记忆。例5-3 某工作台旋转运动的示意图如图5-29所示。工作台在初始状态时停在限位开关I0.1处，I0.1为1状态。按下起动按钮I0.0，工作台正转，旋转到限位开关I0.2处改为反转，返回限位开关I0.1处时又改为正转，旋转到限位开关I0.3处又改为反转，回到起始点时停止运动。图5-29同时给出了系统的顺序功能图和用以转换为中心的编程方法设计的梯形图。,以转换条件I0.2对应的电路为例，该转换的前级步为M0.1，后续步为M0.2，所以用M0.1和I0.2的常开触点组成的串联电路来控制对后续步M0.2的置位和对前级步M0.1的复
48、位。每一个转换对应一个这样的“标准”电路，有多少个转换就有多少个这样的电路。设计时应注意不要遗漏掉某一个转换对应的电路。5.5.2 选择序列的编程方法 使用起保停电路来控制代表步的存储器位，实际上是站在步的立场上看问题。在选择序列的分支与合并处，某一步有多个后续步或多个前级步，所以需要使用不同的设计规则。,如果某一转换与并行序列的分支、合并无关，站在该转换的立场上看，它只有一个前级步和一个后续步（见图5-30），需要复位、置位的存储器位也只有一个，因此选择序列的分支与合并的编程方法实际上与单序列的编程方法完全相同。图5-30所示的顺序功能图中，除I0.3与I0.6对应的转换以外，其余的转换均与
49、并行序列的分支、合并无关，I0.0I0.2对应的转换与选择序列的分支、合并有关，它们都只有一个前级步和一个后续步。与并行序列无关的转换对应的梯形图是非常标准的每一个控制置位、复位的电路块都由前级步对应的存储器位和转换条件对应的触点组成的串联电路、对1个后续步的置位指令和对1个前级步的复位指令组成。,5.5.3 并行序列的编程方法 图5-30中步M0.2之后有一个并行序列的分支，当M0.2是活动步，并且转换条件I0.3满足时，步M0.3与步M0.5应同时变为活动步，这是用M0.2和I0.3的常开触点组成的串联电路使M0.3和M0.5同时置位来实现的；与此同时，步M0.2应变为不活动步，这是用复位
50、指令来实现的。I0.6对应的转换之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步M0.4和M0.6）都是活动步和转换条件I0.6满足。由此可知，应将M0.4、M0.6和I0.6的常开触点串联，作为使后续步M0.0置位和使前级步M0.4、M0.6复位的条件。,图5-31中分别由M0.2M0.4和M0.5M0.7组成的两个单序列是并行工作的，设计梯形图时 应保证这两个序列同时开始工作和同时结束，即两个序列的第一步M0.2和M0.5应同时变为活动步，两个序列的最后一步M0.4和M0.7应同时变为不活动步。并行序列的分支的处理是很简单的，在图5-31中，当步M0.1是活动步，并且转换条件
