小車多地裝、卸料循環控制系統設計目錄教學目的項目控制要求與分析項目預備知識項目實現研討與訓練1.基本知識目標掌握順序功能圖的組成要素和基本結構。2.技能培養目標1)會根據工藝要求繪制單序列順序功能圖。2)會利用“起-保-停”的編程方法將單序列順序功能圖轉換為梯形圖。一、教學目的目錄教學目的項目控制要求與分析項目預備知識項目實現研討與訓練送料小車工作過程示意圖如圖1所示為。小車開始停在右側限位開關X001處，按下起動按鈕X003，打開儲料斗的闡門，開始裝料（Y002)，8s后關閉儲料斗的閘門，小車開始左行(Y001)。碰到左側限位開關X002后停下來卸料(Y003)，10s后開始右行(Y000)，碰到限位開關X001后返回初始狀態。再次按下啟動按鈕，小車再運行一個周期。項目控制要求與分析二、項目控制要求與分析圖1送料小車工作過程示意圖項目要求用PLC控制小車多地裝卸料循環運動，用單序列的順序功能圖編程。Y001左行Y000右行X003起動按鈕小車X002X001儲料斗Y003卸料卸料處卸料處Y002裝料目錄教學目的項目控制要求與分析項目預備知識項目實現研討與訓練順序控制設計法實際上是用輸入信號X控制代表各步的編程器件（如輔助繼電器M和狀態繼電器S)，再用它們控制輸出信號Y，“步”是根據輸出信號Y的狀態來劃分的。順序控制設計法又稱為步進控制設計法。所謂順序控制，就是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，在生產過程中各個執行機構自動有秩序地進行操作。三、項目預備知識1.順序控制設計法在使用順序控制設計法時，首先應根據系統的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據順序功能圖畫出梯形圖。順序功能圖主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作（或命令)5大要素組成,如圖2所示。圖2順序功能圖三、項目預備知識

2.順序功能圖的組成要素初始步步1步2動作1動作2轉換轉換條件3轉換條件2轉換條件1有向連線(1)步及其劃分順序控制設計法最基本的思想是分析被控制對象的工作過程及控制要求，根據控制系統輸出狀態的變化將系統的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步(Step)，可以用編程器件（如輔助繼電器M和狀態繼電器S)來代表各步。步是根據PLC輸出量的狀態變化來劃分的,在每一步內，各輸出量的“ON/OFF”狀態均保持不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態是不同的。只要系統的輸出量狀態發生變化，系統就從原來的步進入新的步。三、項目預備知識步初始步結束步活動步非活動步(2)與步對應的動作或命令為了敘述方便，將命令或動作統稱為動作。步并不是PLC的輸出觸點動作，步只是控制系統中的一個穩定狀態。在這個狀態，可以有一個或多個PLC的輸出觸點動作，但是也可以沒有任何輸出觸點動作。“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統發出的命令或被控系統應執行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應與相應步的矩形框相連接。如果某一步有多個動作，就可以用如圖3所示的兩種畫法來表示，但是并不隱含這些動作之間的任何順序。三、項目預備知識a)畫法一圖3多個動作的兩種畫法步2動作1動作2步1動作1動作2b)畫法二(3)有向連線、轉換和轉換條件如圖4所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉換將步分隔開。步的活動狀態進展按有向連線規定的路線進行。在有向連線上無箭頭標注時，其進展方向是從上而下，從左到右。如果不是上述方向，就應在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態進展是由轉換來完成的。轉換用與有向連線垂直的短畫線來表示，步與步之間不允許直接相連，必須有轉換隔開，而轉換與轉換之間也同樣不能直接相連，必須有步隔開。三、項目預備知識圖4送料小車工作過程順序功能圖步轉換條件有向連線(3)有向連線、轉換和轉換條件轉換條件是與轉換相關的邏輯命題。轉換條件可以用文字語言、布爾代數式或圖形符號標在表示轉換的短畫線旁邊，如圖5所示。三、項目預備知識圖5轉換與轉換條件觸點a與b同時閉合a·babba&(3)有向連線、轉換和轉換條件在順序功能圖中，步的活動狀態的進展是由轉換來實現的。轉換的實現必須同時滿足兩個條件:①該轉換所有的前級步都是活動步;②相應的轉換條件得到滿足。當同時具備以上兩個條件時，才能實現步的轉換。如果轉換的前級步或后續步不止一個，那么轉換的實現稱為同步實現,如圖6所示。為了強調同步實現，有向連線的水平部分用雙橫線表示。三、項目預備知識圖6轉換的同步實現X005+X001M10M11M12M13根據步與步之間轉換的不同情況，順序功能圖有3種不同的基本結構形式，即單序列結構、選擇序列結構和并行序列結構。本項目所應用的順序功能圖為單序列結構，如圖7所示。順序功能圖的單序列結構形式沒有分支，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。每一步的后面只有一個轉換,每一個轉換后面只有一步。三、項目預備知識圖7單序列結構

3.單序列結構形式的順序功能圖2345bcde4.用“起-保-停”電路實現的單序列的編程方法根據系統的順序功能圖設計出梯形圖的方法，稱為順序控制功能圖的編程方法。目前常用的編程方法有3種，即使用“起-保-停”電路的編程方法、使用STL指令的編程方法、以轉換為中心的編程方法。用戶可以自行選擇編程方法將順序功能圖改畫為梯形圖。“起-保-停”電路僅僅使用與觸點和線圈有關的指令，任何一種PLC的指令系統都有這一類指令，因此，這是一種通用的編程方法，可用于任意型號的PLC。三、項目預備知識⑴步的處理三、項目預備知識用輔助繼電器M來代表步，某一步為活動步時，對應的輔助繼電器為ON狀態，某一轉換實現時，該轉換的后續步變為活動步，前級步變為不活動步。由于很多轉換條件都是短信號，即它存在的時間比它激活后續步為活動步的時間短，因此，應使用有記憶（或稱保持）功能的電路（如“起-保-停”電路和置位/復位指令組成的電路）來控制代表步的輔助繼電器。⑴步的處理三、項目預備知識圖8所示的步M(i-1)、M(i)、M(i+1）是順序功能圖中順序相連的3步，X(i)是步M(i)之前的轉換條件。設計“起-保-停”電路的關鍵是找出它的起動條件和停止條件。由于轉換實現的條件是它的前級步為活動步，并且滿足相應的轉換條件，所以步M(i)變為活動步的條件是它的前級步M(i-1）為活動步，且轉換條件X(i)=1。在“起-保-停”電路中，則應將前級步M(i-1)與轉換條件X(i)對應的常開觸點串聯，作為控制M(i)的“起動”電路。圖8使用“起-保-停”電路的編程方法a)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）⑴步的處理三、項目預備知識當M(i)和X(i+1)均為“ON”時，步M(i+1)變為活動步，這時步M(i）應變為不活動步，因此，可以將M(i+1)=l作為使輔助繼電器M(i)變為OFF的條件，即將后續步M(i+1)的常閉觸點與M(i)的線圈串聯，作為“起-保-停”電路的停止電路。圖8所示的梯形圖可以用邏輯代數式表示為M(i)=(M(i-1)·x(i)+M(i))·M(i+1)圖8使用“起-保-停”電路的編程方法a)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）⑴步的處理三、項目預備知識在采用“起-保-停”電路編程方法進行編程時，相應步成為活動步和成為非活動步的條件在一個梯級中實現。該步相應的命令或動作則安排在該梯級之后，或集中安排在輸出段(見圖8)。圖8使用“起-保-停”電路的編程方法a)順序功能圖b)梯形圖M(i-1)M(i)M(i+1)Y(i)Y(i+1)X(i)X(i+1)

()M(i)

()M(i+1)

()Y(i)

()Y(i+1)M(i-1)X(i)M(i+1）M(i)M(i)M(i+1)M(i)M(i+1)X(i+1)X(i+2)051012順序控制部分輸出部分a）b）（2）輸出電路步是根據輸出量的狀態變化劃分的，它們之間的關系極為簡單，可以分為以下兩種情況來處理。1)如果某一輸出量僅在某一步中為ON時，一種方法就是將它們的線圈分別與對應的輔助繼電器的常開觸點串聯;另一種方法就是將它們的線圈分別與對應步的輔助繼電器的線圈并聯。全部用輔助繼電器來代表步具有概念清楚、編程規范、梯形圖易于閱讀和查錯的優點。2）在某一輸出繼電器在幾步中都為ON時，應將代表各有關步的輔助繼電器的常開觸點并聯后，驅動該輸出繼電器的線圈。三、項目預備知識目錄教學目的項目控制要求與分析項目預備知識項目實現研討與訓練1I/O(輸入/輸出)分配表由上述控制要求可確定PLC需要4個輸入點和2個輸出點，其I/O分配表見表1。四、項目實現表1I/O分配表輸入輸出輸入繼電器作用輸出繼電器作用X000限位開關SQ0Y000接觸器KM1小車左行X001限位開關SQ1Y001接觸器KM2小車右行X002限位開關SQ2X003起動按鈕SB02編程分析圖1可知，送料小車往復運動的一個工作周期分為一個初始步和4個工作步，分別用MO~M4來代表這5步。起動按鈕X003、限位開關X000~x002的常開觸點是各步之間的轉換條件;M8002是脈沖信號，在PLC由STOP轉為“RUN”或在“RUN”狀態上時，該脈沖在一個掃描周期內為ON狀態，用該脈沖去激活初始狀態的輔助繼電器M0，由此畫出送料小車往復運動的順序功能圖如圖9所示。四、項目實現圖9送料小車工作過程順序功能圖2編程根據上述的“起-保-停”電路編程方法和順序功能圖，可畫出小車往復運動的控制梯形圖，如圖10所示。在梯形圖中，步M1的前級步為M0，該步前面的轉換條件為X003，所以M1的起動電路由M0和X003的常開觸點串聯而成，起動電路還并聯了M1的自保持觸點。步M1的后續步是M2，所以應將M2的常閉觸點與M1的線圈串聯,作為控制M1的停止電路,當M2為ON時，其常閉觸點斷開，使Ml的線圈失電。四、項目實現圖10送料小車工作過程的控制梯形圖（M0）X001M00M1M8002ENDM4M0X001M1M2（M1）M1M3

Y000（Y000）M1X001M2M3（M2）M2X002M3M4（M3）M3X000M4M0（M4）M2M4

Y000（Y001）6111621263034（M0）X002M00M1M8002ENDM4M0X003M1M2（M1）M1M3

Y000（Y000）M1X001M2M3（M2）M2X002M3M4（M3）