第4章 数字控制系统梯形图程序设计方法

4．顺序控制设计法的本质（相对经典设计法） ．
图4-20 信号关系图
图4-26 改错
例题： 某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔。 开始自动运行时两个钻头在最上面的位置，限位开关I0.3和 I0.5为ON。操作人员放好工件后，按下启动按钮I0.0，Q0.0 变为ON，工件被加紧，加紧后压力继电器I0.1为ON，Q0.1 和Q0.3使两个钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关I0.2 和I0.4设定的深度时，Q0.2和Q0.4使两个钻头分别上行，升 到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时，分别停止上行， 设定值为3的计数器C0的当前值加1。两个都上升到位后， 若没有钻完3对孔，C0的常闭触点闭合，Q0.5使工件旋转 1200，旋转到位时限位开关I0.6位ON，旋转结束后又开始 钻第2对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3， C0的常开触点闭合，Q0.6使工件松开，松开到位时，限位 开关I0.7为ON，系统返回初始状态。画出控制系统的顺序 功能图。
4.3.2 步与动作
1．步的基本概念 将系统的一个工作周期划分成若干个顺序相连的阶段， 这些阶段称为步（step），用编程元件（M，S）来代表各 个步。 步是根据输出量的状态来划分的。 顺序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。
4.3.4顺序功能图的基本结构 4.3.4顺序功能图的基本结构
单序列： 单序列由一些列相继激活的步组成，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。 选择序列： 选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连 选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连 线之下；选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到 线之下；选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到 一个公共序列时，用需要序列相同数量的转换符号和水平 连线来表示，转换符号只允许标在水平连线之上。 连线来表示，转换符号只允许标在水平连线之上。
本章小节
学习内容回顾： 学习内容回顾：
梯形图的经验设计法（记忆部分经典电路） 根据继电器电路设计梯形图的方法 顺序控制设计法与顺序功能图（重点 重点） 重点
作业：课后所有习题 作业：课后所有习题! 上交的作业:4、 上交的作业 、5 、6、10 、

4.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法
4.2.1 基本方法 “翻译 翻译” 翻译 用PLC的外部硬件接线图和梯形图程序来实现继电器系统 的功能。
PLC→控制箱； 梯形图→控制箱内“线路图”； 输入和输出→控制箱与外部的“接口继电器”。
将继电器电路图转换为功能相同的PLC的外部接线图和 的外部接线图和 将继电器电路图转换为功能相同的 梯形图的步骤： 梯形图的步骤：
4.3.5 顺序功能图中转换实现的基本规则
1．转换实现的条件： 转换实现的条件： (1) 该转换所有的前级步都是活动步。 (2) 相应的转换条件得到满足。
●了解 同步实现
2．转换实现应完成的操作 ． (1) 使所有的后续步变为活动步。 (2) 使所有的前级步变为不活动步。
这两条规则可以用于 任意结构中的转换！ 任意结构中的转换！
第4章 数字量控制系统梯形图程序设计方法
4.1 梯形图的经验设计法
在一些典型电路的基础上，根据被控制对象对控制系统的 具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要反复地调试和 修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一 个比较满意的结果。 这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和 随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、质量和设 计者的经验有很大的关系。
图4-15 转换条件
SM0.1的作用： 的作用： 的作用 在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时， 该步才有可能变成活动步。如果没有断电保持功能的编程元 件代表各步，进入RUN工作方式时，他们均处于0状态，必须 用开机接通一个扫描周期的初始化脉冲SM0.1的常开触点作为 转换条件，将初始步预置为活动步。
图4-11 波形图
图4-12 顺序功能图
2．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的相对静止的状态。初始步用双 线方框表示，每个顺序功能图至少对应有一个初始步。 3．与步对应的动作或命令 5 动作A 动作B 6 动作A 动作B
4．活动步 当系统正处在某一步所在阶段时，该步处于活动 状态，称该步为“活动步”。
图4-19 转换的同步实现
3．绘制顺序功能图时的注意事项 ：
两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们分隔开。 两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们分隔开。 不要漏掉初始步。 在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。自动控制系统应 能多次重复执行同一工艺过程，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，应从最后一步返回初始步，系统停 留在初始状态(单周期，图4-12)，在连续循环工作方式时，将从最后一步 返回下一工作周期开始运行的第一步(图4-18)。
并列序列： 用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情 况； 并行序列的开始称为分支（结束称为合并），当转 换条件的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为 并行序列； 水平线用双线表示，水平双线之上（下）只允许有 一个转换符号。
图4-16 单序列、选择序列与并行序列
复杂的顺序功能图举例： 复杂的顺序功能图举例：
了解和熟悉被控制设备的工艺过程和机械的动作情况，根 据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。 确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形 图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。 确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯 形图中的位存储器和定时器的地址。 根据上述的对应关系画出梯形图
4.2.2 注意事项
1. 应遵守梯形图语言中的语法规定 2．设置中间单元 3．尽量减少PLC的输入信号和输出信号 4．设立外部联锁电路 5．梯形图的优化设计 6．外部负载的额定电压
4.3 顺序控制设计法与顺序功能图
4.3.1 顺序控制设计法 所谓顺序控制，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序地进行操作。 使用顺序控制设计法时首先根据系统地工艺过程，画出 顺序功能图，然后根据顺序功能图设计梯形图。 顺序功能图（SFC）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。
图4-13 顺序功能图
4.3.3 有向连线与转换条件
有向连线： 从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。 转换： 用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示， 将相邻两步隔开。 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、布尔代数表达式或图形符号标注 在表示转换的短线的旁边。
4.1.1 有记忆功能的电路
4.1.2 定时器应用电路
图4-3
长延时电路
图4-4 闪烁电路
4.1.3 经验设计法举例
图4-5 小车自动往复运动的继电器控制电路图
4.1.3 常闭触点输入信号的处理
分析上个例题中的PLC输入端I0.5处的FR的触点常开 常闭情况，我们可以得出这样的结论： 为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建 议尽可能地用常开触点作为PLC地输入信号。