PLC梯形图的顺序控制设计法.pdf

经验与技巧 P L C 梯形图的顺序控制设计法 中南民族大学计算机科学学院樊金荣 张志俊 r 编程序控制器 P L c 编程简单 ，可靠性高， 一J 通用性好及控制功能 强等优点使其在交 通、机械、能源、石油和化工等行业 中得 到充 分的应用。虽然P L C已经从开关量控制发展到可 以实现模拟量控制 ，但逻辑控制仍然是P L C最基 本、最广泛的应用领域。逻辑控制的梯形图设计 主要有时序 法、逻辑法 、经验法和顺序控制 法。顺序控制法依据控制工艺预先规定的顺序， 在各个输入 信号的作用 下 ，根据 内容状 态和时 间 的顺序 ，控制生产过程中的各个执行机构自动有 步骤地运作。该方法逻辑明确、有规律可循，程 序的阅读和改进也比较容易，可极大地提高程序 的设计效率。对复杂的工艺控制，更能显示其优 越性。 顺序控制概述 顺序控制程序设计的方法中最常用的是顺序功 能图 S F C 设计法。顺序功能图又称顺序功能流程 图1 P L c 外部接线图 图 ，主要 由步 、转 车道上红灯 换 、转换条件、有向 R D 连线 即路径 和动作 车道上黄灯 或命令 组成。 Y E 1 步的划分。 车道上绿灯 顺序控制设计法最基 G N O 本的思想是将系统的 人行道红灯 一个工作周期划分成 ， R D 若干个顺序相连的阶 人行道绿灯 段 ，这些 阶 段 称 为 r GN1 “ 步”，并且用编程 元件 中间继电器 来 表示各步。 2 转 换 条 件 A 2 0 J电号日 寸 代 2 0 0 8 年 第3 期 自 动化系统工程专 辑 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P L C内部产生的信号，如定时器、计数器 触点的通／ 断，也可能是上述多个信号的与、或、 非逻辑组合。 3 功能图的绘制。根据以上分析和被控对象 工作的内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表 图，这是顺序控制设计法中最关键的一个步骤。 用 矩形 框 表 示各 步 ，框 内的 数 字是 步 的编 号。初始步使用双线框 ，每个功能表图都有一个 初始步 。每 步的动 作内容放在该 步旁 边的框 中， 步 与步 之间用有 向线 段相连 ，箭头表 示步的转换 方向 简单的功能表图可不画箭头 。步与步之间 的短横线旁标注转换条件。 实例分析 1 ． 控制要求 交通情况为东西方向是车道 ，南北方向是人 行道。正常情况下，车道上有车辆行驶，如果有 行 人要 过交通路 口，先要按动按 钮 ，等到绿灯 亮 时方可通过，此时东西方向车道上红灯亮。延时 一 段时间后 ，南北方向红灯亮 ，东西方向绿灯 亮。对这个控制系统，可采用顺序控制设计法。 2 ． U O分配及P L c 外部接线 根据上述要求可见 ，系统所需车道 东西方 向 红、绿、黄各2 只信号灯 ，人行道 南北方向 红、绿各2 只信号灯，南北方向各需一只按钮 S Bl S B 2 。由于信号灯功率较小，可以将同一方向 的灯并联接在一个输出点，这样系统需要2 个输入 点 ，5 个输 出点。采用欧姆 龙C J 1 M系 IJ P L C，外 部接线如图l 所示。 维普资讯 经验与技巧 3 ． 单序结构系统设计 如果把车道方向和人行道方向信号灯的动作 视为一个顺序动作过程，其中每一个时序同时有 两个输出，一个输出控制车道方向的信号灯，另 一 个输出控制人行道方向的信号灯，这样就可以 按单流程进行编程，其功能顺序图如图2 所示。 4 ． 并行结构系统设计 1 并行 顺序功 能图 如果把车道方向和人行道方向信号灯的动作 视为两个并行顺序动作过程 ，就采用并行序列编 程的方法来实现人行横道信号灯的功能 其状态 转移图如图3 N示。由图可知 ，我们把车道 东西 方向 信号灯的控制作为左面的并行分支，人行道 南北方向 信号灯的控制作为并行分支的右面支 路 ，并联分支的转移条件是人行道南北两只按钮 的或关系，灯亮的时间长短利用定时器控制，人 行道绿灯闪是利用子循环加记数器了实现。 本顺序 功能 图总体上讲 为一个 并行分 支 、汇 合流程 ，只是在 3 3 处有一个循环选择性分支 ，在 编程时应引起注意。 2 小循环 在设计梯形图时，经常遇到一些需要多次重 复的操作 ，如果一次一次地编程 ，显然非常麻 烦。这时通常采用循环的方式来设计功能表图及 相应的梯形图。在本例中，要求步s 3 3 H S 3 4 组 成的过程重复5 次，即人行道上的绿灯闪烁5 下。 用计数器C NT 0 0 0 7 控制循环次数，它的设定值等 于循环次数5 。每执行一次循环 ，在步 3 3 中使 C N T 0 0 0 7 的当前值减一，这一操作是将 3 3 的常开 触点接在C N T 0 0 0 7 的计数脉冲输入端来实现的。 每次执行循环的最后一步，都根据C NT 0 0 0 7 的当 前值是否为零来判断循环是否结束 ，用定时器 T 0 0 0 5 常开触点 H C 0 0 0 7 常闭触点串联来实现。在 循环程序执行之前或执行完后，应将控制循环的 计数器复位 ，才能保证下次循环时循环计数 。复 位操作应放在循环之外。 结论 根据两种不同结构的功能图，采用通用指令 编程，单序结构程序为8 0 步，并行结构程序为9 2 步，这是因为此并行结构中包含了一个闪烁控制 的小循环结构。许多教材上对此例控制只采用并 行结构而忽略单序结构 ，本文采用两种不同顺序 系统上电 ．L [ 如 H 1 ．0 2 J车 道 绿 灯 I 1 ． 0 3 1 人行道红灯 0 0 1 0 ．0 2 1 - r ] 1 1 ． 0 2 1 车道绿灯 J S I 10 1 ．0 3 1 人行 道红 灯 T 0 o o 0 n M I 3 0 0 L T 0 0 01 _ L ． 1 2 2 ●。 。 。 ‘ 。 。 。 。 。 。 。 一 T0 o 0 2 l 2 3 - 。 ’ 。。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 T 0 0 0 3 _ L _ 1 ．0 1 『 车道黄灯 r 人 行 道 红 灯T o o 。 十 T I M 0 0 0 1 ] 1 o o I 2 4 垂一灯 l 1 ．0 3 1 人行道红灯 T 0 0 0 4 i 而 5 0 C 0 0 0 6 十 二 二 J I 1 ．0 0 f 车道红灯L 人 行 道 绿 灯L T I M 0 0 0 3 l 1 5 0 T 0 0 0 5 一 _ 图2 单序结构顺序功能图 闪烁脉冲 5 5 I 车道绿灯 7 fo o 厂 ] 人 行 道 绿 灯 _ 1 H 1 人 仃 坦 绿 刘 5 0 3 1 ．0 0 I 车道绿灯 1 ．0 3 1 人行道绿灯 0 0 0 5 l 5 0 图3 并行结构功能图 结构实现 同一控制，可以帮助P L C初学者拓展思 维，对教师的教学也有一定的借鉴意义。 S i E 收稿 日 期 2 0 0 7 ． 0 9 ． 2 6 相关文 章 P L O, 序控制程序同步化逻辑设计 电气时代2 0 0 6 年 第1 0 期 自 动化系统工程专辑 2 0 0 8 年第 3 期 电号时 代 I A2 1 维普资讯