第六章 S7-200PLC顺序控制

6.4 顺序控制指令应用举例
2. 解题 (1)输入输出地址分配 输入点: 输出点: 启动按钮SB1 I0.0 原始位置指示灯HL Q0.0 停止按钮SB2 I0.1 抓球电磁铁K Q0.1 上限位开关LS1 I0.2 下行接触器KM1 Q0.2 下限位开关LS2 I0.3 上行接触器KM2 Q0.3 左限位开关LS3 I0.4 右行接触器KM3 Q0.4 小球右限位开关LS4 I0.5 左行接触器KM4 Q0.5 大球右限位开关LS5 I0.6 大小球检测开关SQ I0.7 (2)系统功能图如图6-12所示,梯形图如图6-13所示.
6.1 功能图的产生及基本概念
6.1.1 功能图的产生 应用上一章所介绍的基本指令和方法设计简单顺序控制问题 的程序是可行的,但对于具有并发顺序和选择顺序的问题就 显得力不从心了 .因此,有必要进一步深入探讨解决更广泛 的顺序类型问题的程序设计方法. 20世纪80年代初,法国科技人员根据PETRI NET理论,提出 了可编程序控制器设计的Grafacet法. Grafacet法是专用于 工业顺序控制程序设计的一种功能性说明语言,现在已成为 法国国家标准(NFC03190).IEC(国际电工委员会)也于 1988年公布了类似的"控制系统功能图准备"标准 (IEC848). 现在多数PLC产品都有专为使用功能图编程所设计的指令, 使用起来非常方便.在中小型PLC程序设计时,如果采用功 能图法,首先要根据控制要求设计功能流程图,然后将其转 化为梯形图程序.有些大型或中型PLC可直接用功能图进行 编程.
6.2 顺序控制指令
6.2.2 举例说明 在使用功能图编程时,应先画出功能图,然后对应于功能图画 出梯形图.图6-6所示为顺序控制指令使用的一个简单例子. 在该例中,初始化脉冲SM0.1用来置位S0.1,即把S0.1(状态 1)状态激活;在状态1的SCR段要做的工作是置位Q0.4,复 位Q0.5和Q0.6,T37同时计时.1s计时到后状态发生转移, T37即为状态转移条件,T37的常开触点将S0.2(状态2)置位 (激活)的同时,自动使原状态S0.1复位. 在状态2的SCR段,要做的工作是输出Q0.2,同时T38计时, 20s计时到后,状态从状态2(S0.2)转移到状态3(S0.3),同 时状态2复位. 注意:在SCR段输出时,常用特殊中间继电器SM0.0(常ON 继电器)执行SCR段的输出操作.因为线圈不能直接和母线 相连,所以必须借助于一个常ON的SM0.0来完成任务.
6.2 顺序控制指令
6.2.1 顺序控制指令介绍 顺序控制指令是PLC生产厂家为用户提供的可使功能图编程 简单化和规范化的指令. S7-200PLC提供了三条顺序控制指令,它们的STL形式, LAD形式和功能如表6-1所示.
6.2 顺序控制指令
从表中可以看出,顺序控制指令的操作对象为顺控继电器S, S也称为状态器,每一个S位都表示功能图中的一种状态.S的 范围为:S0.0~S31.7.注意:我们使用的是S的位信息. 从LSCR指令开始到SCRE指令结束的所有指令组成一个顺序 控制继电器(SCR)段.LSCR指令标记一个SCR段的开始, 当该段的状态器置位时,允许该SCR段工作.SCR段必须用 SCRE指令结束.当SCRT指令的输入端有效时,一方面置位 下一个SCR段的状态器,以便使下一个SCR段开始工作;另 一方面又同时使该段的状态器复位,使该段停止工作.由此可 以总结出每一个SCR程序段一般有以下三种功能: (1)驱动处理 即在该段状态器有效时,要做什么工作,有 时也可以不做任何工作. (2)指定转移条件和目标 即满足什么条件后状态转移到何 处. (3)转移源自动复位功能 状态发生转移后,置位下一个状 态的同时,自动复位原状态.
6.3 功能图的主要类型
6.3.3 并行分支和联接 在许多实例中,一个顺序控制状态流必须分成两个或多个不 同分支控制状态流,这就是并行分支或并发分支.当一个控 制状态流分成多个分支时,所有的分支控制状态流必须同时 激活.当多个控制流产生的结果相同时,可以把这些控制流 合并成一个控制流,即并行分支的联接.在合并控制流时, 所有的分支控制流必须都是完成了的.这样,在转移条件满 足时才能转移到下一个状态.并发顺序一般用双水平线表示, 同时结束若干个顺序也必须用双水平线表示. 图6-9所示为并行分支和联接的功能图和梯形图.需要特别说 明的是,并行分支联接时要同时使状态转移到新的状态,完 成新状态的启动.另外在状态S0.2和S0.4的SCR程序段中, 由于没有使用SCRT指令,所以S0.2和S0.4的复位不能自动 进行,最后要用复位指令对其进行复位.这种处理方法在并 行分支的联接合并时会经常用到,而且在并行分支联接合并 前的最后一个状态往往是"等待"过渡状态.它们要等待所 有
6.1 功能图的产生及基本概念
(3)与状态对应的动作 在每个稳态的状态下,可能会有相 应的动作.动作的表示方法如图6-3所示.
2. 转移 为了说明从一个状态到另一个状态的变化,要用转移概念, 即用一个有向线段来表示转移的方向.两个状态之间的有向 线段上再用一段横线表示这一转移.转移的符号如图6-4所示.
6.1 功能图的产生及基本概念
6.1.2 功能图的基本概念 功能图又称为功能流程图或状态转移图,它是一种描述顺序 控制系统的图形表示方法,是专用于工业顺序控制程序设计 的一种功能性说明语言.它能完整地描述控制系统的工作过 程,功能和特性,是分析,设计电气控制系统控制程序的重 要工具. 功能图主要由"状态","转移"及有向线段等元素组成. 如果适当运用组成元素,就可以得到控制系统的静态表示方 法,再根据转移触发规则模拟系统的运行,就可以得到控制 系统的动态过程. 1. 状态 状态是控制系统中一个相对不变的性质,对应一个稳定的情 形.状态的符号如图6-1所示.矩形框中可写上该状态的编号 或代码.
6.3 功能图的主要Fra Baidu bibliotek型
并行分支都为"真"后一起转移到新的状态.这时的转移条 件永远为"真",而这些"等待"状态不能自动复位,它们 的复位就要使用复位指令来完成了.
6.3 功能图的主要类型
6.3.4 跳转和循环 单一顺序,并发和选择是功能图的基本形式.多数情况下, 这些基本形式是混合出现的.跳转和循环是其典型代表. 利用功能图语言可以很容易实现流程的循环重复操作.在程 序设计过程中可以根据状态的转移条件,决定流程是单周期 操作还是多周期循环,是跳转还是顺序向下执行.图6-10为 跳转和循环的功能图,梯形图和语句表. 图中:I1.0为OFF时进行局部循环操作,I1.0为ON时则正常 顺序执行;I1.1为ON时正向跳转,I1.1为OFF时则正常顺序 执行;I1.2为OFF时进行多周期循环操作,I1.2为ON时则进 行单周期循环操作.
6.3 功能图的主要类型
6.3.1 单流程 这是最简单的功能图,其动作是一个接一个地完成.每个状态仅连接一个 转移,每个转移也仅连接一个状态.如图6-7所示为单流程的功能图,梯形 图和语句表.
6.3 功能图的主要类型
6.3.2 可选择的分支和联接 在生产实际中,对具有多流程的工作要进行流程选择或 者分支选择.即一个控制流可能转入多个可能的控制流 中的某一个,但不允许多路分支同时执行.到底进入哪 一个分支,取决于控制流前面的转移条件哪一个为真. 可选择分支和联接的功能图,梯形图如图6-8所示.
6.4 顺序控制指令应用举例
6.4.1 选择和循环电路举例 1. 题目 图6-11为一台分检大小球的机械臂装置.它的工作过程是:当机械臂处于原始位 置时,即上限开关LS1和左限位开关LS3压下,抓球电磁铁处于失电状态.这时 按动启动按钮SB1后,机械臂下行,碰到下限位开关LS2后停止下行,且电磁铁 得电吸球.如果吸住的是小球,则大小球检测开关为SQ为ON;如果吸住的是大 球,则SQ 为OFF.1秒钟后,机械臂上行,碰到上限位开关LS1后右行,它会根 据大小球的不同,分别分别在LS4(小球)和LS5(大球)处停止右行,然后下 行至下限位停止,电磁铁失电,机械臂把球放在小球箱里或大球箱里,1秒钟后 返回.如果不按停止按钮,则机械臂一直工作下去.如果按了停止按钮,则不管 何时按,机械臂最终都要停止在原始位置.再次按动启动按钮后,系统可以再次 从头开始循环工作.
第六章 S7-200PLC顺序控制指令及应用
培训要求与内容 理解功能图的基本概念;掌握PLC功能图的主要类型和编程 方法;掌握S7-200PLC顺序控制指令及其应用. 6.1 功能图的产生及基本概念 包括:功能图的产生;功能图的基本概念;功能图的构成 规则. 6.2 顺序控制指令 包括:顺序指令介绍;举例说明;使用说明. 6.3 功能图的主要类型 包括:单流程;可选择的分支和联接;并联分支和联接; 跳转和循环. 6.4 顺序控制指令应用举例
6.2 顺序控制指令
6.2 顺序控制指令
6.2.3 使用说明 (1)顺控指令对元件S有效,顺控继电器S也具有一般继电 器的功能,所以对它能够使用其他指令. (2)SCR段程序能否执行取决于该状态位S是否被置位, SCRE与下一个LSCR之间的指令逻辑不影响下一个SCR段程 序的执行. (3)不能把同一个S位用于不同程序中,例如:如果在主程 序中用了S0.1,则在子程序中就不能在使用它. (4)在SCR段中不能使用JMP和LBL指令,就是说不允许跳 入,跳出或在内部跳转,但可以在SCR段附近使用跳转和标 号指令. (5)在SCR段中不能使用FOR,NEXT和END指令. (6)在状态发生转移后,所有的SCR段的元件一般也要复位, 如果希望继续输出,可使用置位/复位指令. (7)在使用功能图时,状态器的编号可以不按顺序编排.
6.1 功能图的产生及基本概念
(1)初始状态 初始状态是功能图运行的起点,一个控制系 统至少要有一个初始状态.初始状态的图形符号为双线的矩 形框,如图6-2所示.在实际使用时,有时也是画单线矩形框, 有时画一条横线表示功能图的开始. (2)工作状态 工作状态是控制系统正常运行时的状态.根 据系统是否运行,状态可分为动态和静态两种.动状态是指 当前正在运行的状态,静状态是没有运行的状态.动状态和 静状态的概念不在此深入讨论.
6.1 功能图的产生及基本概念
(3)状态与转移,转移与状态之间的连接采用有向线段,从 上向下画时,可以省略箭头;当有向线段从下向上画时,必 须画上箭头,以表示方向; (4)一个功能图至少要有一个初始状态. 下面用一个例子来说明功能的绘制.
6.1 功能图的产生及基本概念
某一冲压机的初始位置是冲头抬起,处 于高位;当操作者按动启动按钮时,冲头 向工件冲击;到最低位置时,触动低位行 程开关;然后冲头抬起,回到高位,触动高 位行程开关,停止运行.图6-5所示为功能 图表示的冲压机运行过程.冲压机的工 作顺序可分为三个状态:初始,下冲和 返回状态.从初始状态到下冲状态的转 移须满足启动信号和高位行程开关信号 同时为ON时才能发生;从下冲状态到 返回状态,须满足低位行程开关为ON 时才能发生. 从该例可以进一步知道,功能图就是由 许多个状态及连线组成的图形,它可以 清晰地描述系统的工序要求,使复杂问 题简单化,并且使PLC编程成为可能, 而且编程的质量和效率大大提高. 功能图有多种类型,具体举例见后面.
6.1 功能图的产生及基本概念
转移是一种条件,当此条件成立时,称为转移使能.该转移 如果能够使状态发生转移,则称为触发.一个转移能够触发 必须满足:状态为动状态及转移使能.转移条件是指使系统 从一个状态向另一个状态转移的必要条件,通常用文字,逻 辑方程及符号来表示. 6.1.3 功能图的构成规则 控制系统功能图的绘制必须 满足以下规则: (1)状态与状态不能相连, 必须用转移分开. (2)转移与转移不能相连, 必须用状态分开.