PLC原理及应用 第九章 PLC程序设计方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分 作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的 目的。
• 全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以 投入实际的运行了
Date: 2020/6/17
Page: 20
七、PLC程序设计实例 ——PLC在工业机械手臂中的应用
传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存 在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。 随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠 性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了 良好的效果。 如：MPS模块化自动生产加工系统
Date: 2020/6/17
Page: 23
控制说明： ③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。
④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。
⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件， 经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。
Y2
KT KM2
Y1
T0 K30
Y2
KM1 KT
KM2
Date: 2020/6/17
Page: 7
三、PLC程序的顺控设计法
• 顺序控制系统： 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，也称为步进控制系统。
Date: 2020/6/17
A缸驱动，使用输出继 电器Y0 B缸驱动，使用输出继 电器Y1
C缸驱动，使用输出继 电器Y2
传送带驱动，使用输 出继电器Y3
Date: 2020/6/17
Page: 27
绘绘制状态流程图
a.原点复位流程
A缸退回至右极限位置 （LS2 ON）
B缸上升至上极限位置 （LS4 ON）
b.工件搬运流程
Date: 2020/6/17
• 如果程序中某些定时器或计数器的应该选择合适设定 值。
Date: 2020/6/17
Page: 19
• 现场调试
• 将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中 将暴露出系统中图和梯形图程序设计中的问题，应对 出现的问题及时可能存在的传感器、执行器和硬接线 等方面的问题，以及PLC的外部接线加以解决。
Page: 2
Date: 2020/6/17
Page: 3
• 经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较 奏效的，可以收到快速、简单的效果。
• 经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探 性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才 能符合设计要求，设计的结果往往不很规范， 因人而异。
• 特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯 形图的可读性差、系统维护困难。
驱动传送带电机 并延时2秒
d.并进-合流分支
Date: 2020/6/17
Page: 29
将工件搬运流程和传 送带流பைடு நூலகம்做成并进-
合流分支结构
步进阶梯图转换
Date: 2020/6/17
Page: 30
程序清单
Date: 2020/6/17
Page: 31
Page: 8
• 顺序控制设计法——状态转移图法
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——状态转移图，使这种先进 的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。
Date: 2020/6/17
Page: 24
控制说明：
⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开 关 LS2→A缸退回限制开关（右极限）
LS4→B缸上升限制开关（上极限）
LS1→A缸前行限制开关（左极限） LS3→B缸下降限制开关（下极限） LS5→E点有无工件侦测用限制开关
Date: 2020/6/17
设计举例 “与”逻辑关系 “或”逻辑关系 “与、或、非”逻辑关系
Date: 2020/6/17
Page: 12
“与”
L(Y1)＝ X0 ·X1·X2·M1
“或”
L(Y2)＝ X0 +X1+M2 +Y2
“与、或、非”
L(Y3)＝( X0 +X1)·X2·Y2 +M10
X0 X1 X2 M1 Y1
X0 Y2
• 为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接 线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序 送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能 都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能 为止。
Date: 2020/6/17
Page: 18
• 模拟调试
• 将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改 正写入时出现的错误。
Date: 2020/6/17
Page: 4
二、根据继电控制系统电路图设计法 ——翻译法
用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图 中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对 旧设备、旧控制系统的技术改造。
设计举例 正反转 时间控制
Date: 2020/6/17
Page: 5
正反转
SB
智能群控电梯控制系统
Date: 2020/6/17
Page: 21
【应用范例1】机械手臂控制
Date: 2020/6/17
Page: 22
控制说明： ①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D
点（LS0动作）。 ②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸
动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机 械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。
X1
M2
Y2
X0
X2 Y2
Y3
X1
M10
Date: 2020/6/17
Page: 13
五、复杂程序的设计方法
• 实际的PLC应用系统往往比较复杂，复杂系统 不仅需要的PLC输入／输出点数多，而且为了 满足生产的需要，很多工业设备都需要设置多 种不同的工作方式，常见的有手动和自动（连 续、单周期、单步）等工作方式。
FEND
公共程序 SRET
公共程序 手动程序 自动程序
• X10 无 效 时 ， 调 用 自 动 程序。
Date: 2020/6/17
Page: 16
• 分别设计局部程序：公共程序和手动程序相对较 为简单，一般采用经验设计法进行设计；自动程 序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺 序控制设计法。
• 用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号 可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状 态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC 实际的负载(如接触器、电磁阀等)。
• 在调试时应充分考虑各种可能的情况，各种可能的进 展路线，都应逐一检查，不能遗漏。
• 发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在 各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符 合要求。
• 典型的程序结构1：如右图所示
• X10是自动/手动切换开关，CJ为条件跳转指令，X10为 ON时满足跳转条件，将跳过自动程序，跳至P0处开始 执行手动程序，X10为OFF时，将执行自动程序，跳过 手动程序
• 公共程序：公共程序用于自动程序和手动程序相互切换的 处理，以及都需要完成的任务。
Date: 2020/6/17
SB1 KM1 SB2 KM2
KM2
KM1
KM1
KM2
COM COM
~
X1
X0 Y2
Y1
Y1
SB
X0
Y1
SB1 X1
Y2
KM1
X2
X0 Y1
Y2 KM2
Y2
SB2 X2
Date: 2020/6/17
Page: 6
定时器
SB2 SB1 KM1
X1
X0
KT
COM COM
~
SB1
Y1
X1
Y1
KM1
SB2 X2
• 程序的综合与调试：进一步理顺各部分程序之间 的相互关系，并进行程序的调试
Date: 2020/6/17
Page: 17
六、程序的调试
• 概述
• PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试
• 调试之前首先对PLC外部接线作仔细检查无误。 也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做 扫描通电检查来查找接线故障。
Page: 28
工件尚未 完全搬运
B缸下移 （Y1 ON） C缸夹取工件并延时
（Y2 ON）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸前进 （Y0 ON）
B缸下移 （Y1 ON）
C缸松开工件并延时 （Y2 OFF）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸后退 （Y0 OFF）
绘绘制状态流程图
c.传送带流程
B缸在上极限位置 E点有工件
应驱动传送带转动。
④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完
成组合。
Date: 2020/6/17
Page: 26
元件分配：
D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0 A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1 A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2 B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3 B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4 E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5
第九章 PLC程序设计方法
一、 经验设计法 二、 根据继电控制电路图设计——翻译法 三、 顺控设计法——状态转移图法 四、 逻辑设计法 五、 复杂程序设计方法 六、 程序调试 七、程序设计实例——PLC在机械手臂控制中的应用
Date: 2020/6/17
Page: 1
Date: 2020/6/17
Date: 2020/6/17
Page: 9
功能表图——状态转移图是专门针对顺序控制方 式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时， 首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶 段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工 步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步 接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。
Page: 25
功能分析：
①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2 ON）、B缸
上升至上极限位置（LS4 ON）及C缸松开为机械手臂的原点。 执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸 均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。
②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。
③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，
Page: 15
• 典型的程序结构2：如右图所示
M8000
• 此种结构是使用子程序
调用实现自动程序和手
X10
动程序的切换。
X10
• PLC一运行，M8000即
有效，保证了公共程序
的无条件执行。 P10
• X10 有 效 时 ， 调 用 手 动
程序。
CALL P10 CALL P11 CALL P12
• 设计思路与步骤 • 确定程序的总体结构： • 分别设计局部程序 • 程序的综合与调试
Date: 2020/6/17
Page: 14
• 确定程序的总体结构
• 将系统的程序按工作方式和功能分成 若干部份，如：公共程序、手动程序、 自动程序等部份。手动程序和自动程 序是不同时执行的，所以用跳转指令 将它们分开，用工作方式的选择信号 作为跳转的条件
Date: 2020/6/17
Page: 10
设计步骤
• 步的划分 • 转换条件的确定 • 状态转移图的绘制 • 梯形图的编制
Date: 2020/6/17
Page: 11
四、逻辑设计法
以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1” 作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻 辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把 触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。
• 全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以 投入实际的运行了
Date: 2020/6/17
Page: 20
七、PLC程序设计实例 ——PLC在工业机械手臂中的应用
传统的自动控制系统由继电器—接触器控制组成，存 在故障多、可靠性差、工作寿命短、不易检修等缺点。 随着PLC的普及和完善，以及PLC本身所具有的高可靠 性、易编程修改的特点，在自动控制系统中应用取得了 良好的效果。 如：MPS模块化自动生产加工系统
Date: 2020/6/17
Page: 23
控制说明： ③A,B,C缸均为单作用气缸，使用电磁控制。
④C缸在抓取或放开工件后，都需有1秒的间隔，机械手臂才能动作。
⑤当E点有工件且B缸已上升到LS4时，传送带马达转动以运走工件， 经2秒后传送带马达自动停止。工件若未完全运走（计时未到） 时，则应等待传送带马达停止后才能将工件移走。
Y2
KT KM2
Y1
T0 K30
Y2
KM1 KT
KM2
Date: 2020/6/17
Page: 7
三、PLC程序的顺控设计法
• 顺序控制系统： 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，也称为步进控制系统。
Date: 2020/6/17
A缸驱动，使用输出继 电器Y0 B缸驱动，使用输出继 电器Y1
C缸驱动，使用输出继 电器Y2
传送带驱动，使用输 出继电器Y3
Date: 2020/6/17
Page: 27
绘绘制状态流程图
a.原点复位流程
A缸退回至右极限位置 （LS2 ON）
B缸上升至上极限位置 （LS4 ON）
b.工件搬运流程
Date: 2020/6/17
• 如果程序中某些定时器或计数器的应该选择合适设定 值。
Date: 2020/6/17
Page: 19
• 现场调试
• 将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中 将暴露出系统中图和梯形图程序设计中的问题，应对 出现的问题及时可能存在的传感器、执行器和硬接线 等方面的问题，以及PLC的外部接线加以解决。
Page: 2
Date: 2020/6/17
Page: 3
• 经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较 奏效的，可以收到快速、简单的效果。
• 经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探 性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才 能符合设计要求，设计的结果往往不很规范， 因人而异。
• 特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯 形图的可读性差、系统维护困难。
驱动传送带电机 并延时2秒
d.并进-合流分支
Date: 2020/6/17
Page: 29
将工件搬运流程和传 送带流பைடு நூலகம்做成并进-
合流分支结构
步进阶梯图转换
Date: 2020/6/17
Page: 30
程序清单
Date: 2020/6/17
Page: 31
Page: 8
• 顺序控制设计法——状态转移图法
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——状态转移图，使这种先进 的设计方法成为当前PLC程序设计的主要方法。
Date: 2020/6/17
Page: 24
控制说明：
⑥LS0→D点有无工件侦测用限制开 关 LS2→A缸退回限制开关（右极限）
LS4→B缸上升限制开关（上极限）
LS1→A缸前行限制开关（左极限） LS3→B缸下降限制开关（下极限） LS5→E点有无工件侦测用限制开关
Date: 2020/6/17
设计举例 “与”逻辑关系 “或”逻辑关系 “与、或、非”逻辑关系
Date: 2020/6/17
Page: 12
“与”
L(Y1)＝ X0 ·X1·X2·M1
“或”
L(Y2)＝ X0 +X1+M2 +Y2
“与、或、非”
L(Y3)＝( X0 +X1)·X2·Y2 +M10
X0 X1 X2 M1 Y1
X0 Y2
• 为了安全考虑，最好将主电路断开。当确认接 线无误后再连接主电路，将模拟调试好的程序 送入用户存储器进行调试，直到各部分的功能 都正常，并能协调一致地完成整体的控制功能 为止。
Date: 2020/6/17
Page: 18
• 模拟调试
• 将设计好的程序写入PLC后，首先逐条仔细检查，并改 正写入时出现的错误。
Date: 2020/6/17
Page: 4
二、根据继电控制系统电路图设计法 ——翻译法
用PLC中软元件，代替原继电器—接触器控制线路图 中的元器件，直接翻译成梯形图的方法。主要用于对 旧设备、旧控制系统的技术改造。
设计举例 正反转 时间控制
Date: 2020/6/17
Page: 5
正反转
SB
智能群控电梯控制系统
Date: 2020/6/17
Page: 21
【应用范例1】机械手臂控制
Date: 2020/6/17
Page: 22
控制说明： ①工件的补充使用人工控制，可直接将工件放在D
点（LS0动作）。 ②只要D点有工件，机械手臂即先下降（B缸动作）将工件抓取（C缸
动作）后上升（B缸复位），再将工件搬运（A缸动作）到E点上 方，机械手臂再次下降（B缸动作）后放开（C缸复位）工件，机 械手臂上升（B缸复位），最后机械手臂再回到原点（A缸复位）。
X1
M2
Y2
X0
X2 Y2
Y3
X1
M10
Date: 2020/6/17
Page: 13
五、复杂程序的设计方法
• 实际的PLC应用系统往往比较复杂，复杂系统 不仅需要的PLC输入／输出点数多，而且为了 满足生产的需要，很多工业设备都需要设置多 种不同的工作方式，常见的有手动和自动（连 续、单周期、单步）等工作方式。
FEND
公共程序 SRET
公共程序 手动程序 自动程序
• X10 无 效 时 ， 调 用 自 动 程序。
Date: 2020/6/17
Page: 16
• 分别设计局部程序：公共程序和手动程序相对较 为简单，一般采用经验设计法进行设计；自动程 序相对比较复杂，对于顺序控制系统一般采用顺 序控制设计法。
• 用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号 可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通／断状 态用PLC上有关的发光二极管来显示，一般不用接PLC 实际的负载(如接触器、电磁阀等)。
• 在调试时应充分考虑各种可能的情况，各种可能的进 展路线，都应逐一检查，不能遗漏。
• 发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在 各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符 合要求。
• 典型的程序结构1：如右图所示
• X10是自动/手动切换开关，CJ为条件跳转指令，X10为 ON时满足跳转条件，将跳过自动程序，跳至P0处开始 执行手动程序，X10为OFF时，将执行自动程序，跳过 手动程序
• 公共程序：公共程序用于自动程序和手动程序相互切换的 处理，以及都需要完成的任务。
Date: 2020/6/17
SB1 KM1 SB2 KM2
KM2
KM1
KM1
KM2
COM COM
~
X1
X0 Y2
Y1
Y1
SB
X0
Y1
SB1 X1
Y2
KM1
X2
X0 Y1
Y2 KM2
Y2
SB2 X2
Date: 2020/6/17
Page: 6
定时器
SB2 SB1 KM1
X1
X0
KT
COM COM
~
SB1
Y1
X1
Y1
KM1
SB2 X2
• 程序的综合与调试：进一步理顺各部分程序之间 的相互关系，并进行程序的调试
Date: 2020/6/17
Page: 17
六、程序的调试
• 概述
• PLC程序的调试可以分为模拟调试和现场调试
• 调试之前首先对PLC外部接线作仔细检查无误。 也可以用事先编写好的试验程序对外部接线做 扫描通电检查来查找接线故障。
Page: 28
工件尚未 完全搬运
B缸下移 （Y1 ON） C缸夹取工件并延时
（Y2 ON）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸前进 （Y0 ON）
B缸下移 （Y1 ON）
C缸松开工件并延时 （Y2 OFF）
B缸上升 （Y1 OFF）
A缸后退 （Y0 OFF）
绘绘制状态流程图
c.传送带流程
B缸在上极限位置 E点有工件
应驱动传送带转动。
④上述两个流程可以同时进行，因此使用并进分支流程来完
成组合。
Date: 2020/6/17
Page: 26
元件分配：
D点工件传感器LS0，使用输入继电器X0 A缸左限位传感器LS1，使用输入继电器X1 A缸右限位传感器LS2，使用输入继电器X2 B缸下限位传感器LS3，使用输入继电器X3 B缸上限位传感器LS4，使用输入继电器X4 E点工件传感器LS5，使用输入继电器X5
第九章 PLC程序设计方法
一、 经验设计法 二、 根据继电控制电路图设计——翻译法 三、 顺控设计法——状态转移图法 四、 逻辑设计法 五、 复杂程序设计方法 六、 程序调试 七、程序设计实例——PLC在机械手臂控制中的应用
Date: 2020/6/17
Page: 1
Date: 2020/6/17
Date: 2020/6/17
Page: 9
功能表图——状态转移图是专门针对顺序控制方 式或步进控制方式的程序设计。在程序设计时， 首先将系统的工作过程分解成若干个连续的阶 段，每一阶段称为“工步”或“状态”，以工 步（或状态）为单元，从工作过程开始，一步 接着一步，一直到工作过程的最后一步结束。
Page: 25
功能分析：
①原点复位：选定以A缸退回至右极限位置（LS2 ON）、B缸
上升至上极限位置（LS4 ON）及C缸松开为机械手臂的原点。 执行一个动作之后，应做原点复位的侦测（因为A、B、C缸 均为单作用气缸，所以会自动退回原点）。
②工件搬运流程：依题意其动作为一循环式单一顺序流程。
③传送带流程：在侦测到E点有工件且B缸在上极限位置时，
Page: 15
• 典型的程序结构2：如右图所示
M8000
• 此种结构是使用子程序
调用实现自动程序和手
X10
动程序的切换。
X10
• PLC一运行，M8000即
有效，保证了公共程序
的无条件执行。 P10
• X10 有 效 时 ， 调 用 手 动
程序。
CALL P10 CALL P11 CALL P12
• 设计思路与步骤 • 确定程序的总体结构： • 分别设计局部程序 • 程序的综合与调试
Date: 2020/6/17
Page: 14
• 确定程序的总体结构
• 将系统的程序按工作方式和功能分成 若干部份，如：公共程序、手动程序、 自动程序等部份。手动程序和自动程 序是不同时执行的，所以用跳转指令 将它们分开，用工作方式的选择信号 作为跳转的条件
Date: 2020/6/17
Page: 10
设计步骤
• 步的划分 • 转换条件的确定 • 状态转移图的绘制 • 梯形图的编制
Date: 2020/6/17
Page: 11
四、逻辑设计法
以布尔逻辑代数为理论基础，以逻辑变量“0”或“1” 作为研究对象，以“与”、“或”、“非”三种基本逻 辑运算为分析依据，对电气控制线路进行逻辑运算，把 触点的“通、断”状态用逻辑变量“0”或“1”来表示。