梯形图设计和编程方式.pptx

第第5章章 梯形图程序的设计方法梯形图程序的设计方法 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，最后的结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系。所以有人把这种设计方法叫做经验设计法，它可以用于较简单的梯形图（如手动程序）的设计。一、经验设计法一、经验设计法送料小车在左限位开关x4处装料，10s后装料结束，开始右行，碰到右限位开关X3后停下来卸料，15s后左行，碰到x4后又停下来装料，这样不停循环工作，直到按下停止按钮x2。按钮 x0 起动小车右行 x1 起动小车左行。举例：举例：x0 x1X2:停止停止Y2:装料装料Y3:卸料卸料二、梯形图的顺序控制设计法二、梯形图的顺序控制设计法1、用经验法设计梯形图存在的问题、用经验法设计梯形图存在的问题 （1）设计设计方法方法很很难难掌握，设计掌握，设计周期周期长长 用经验法经验法设计系统的梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性试探性和随意性随意性对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多它们往往又交织交织在一起分析分析起来非常因难因难，并且很容易遗漏掉一些应该考虑的问题。修改修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全牵一发而动全身身，对系统的其他部分产生意想不到的影响，因此梯形图的修改也很麻烦，往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。（2）装置交付使用后装置交付使用后维修困难维修困难 用经验法设计出的梯形图往往非常复杂复杂，对于其中某些复杂的逻辑关系，即使是设计者设计者，分析起来都很困难分析起来都很困难，更不用说维修人员了，给可编程序控制器控制系统的维修和改进带来了很大的困难。2、顺序控制设计法、顺序控制设计法 所谓顺序控制，就是按照生产工艺工艺预先规定的顺序顺序，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秩序地进行操作。顺序控制设计法又称步进控制设计法，它是一种先进的设计方法，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。二、梯形图的顺序控制设计法二、梯形图的顺序控制设计法三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制 顺序功能图顺序功能图SFC（Sequential Function Chart）又叫做状态转移图或功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计可编程序控制器的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）组成。三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制1、步、初始步、步、初始步u 在该系统的顺序功能图中，用矩形方框矩形方框表示步步，方框中可以用数字表示该步的编号，也可以用代表该步的编程元件的元件号元件号作为步的编号，如M0 等，这样在以后用顺序功能图设计梯形图时较为方便。u 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起动命令的相对静止的状态。初始步初始步用双线方框双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。示例：示例：顺顺序序功功能能图图 小车在初始状态初始状态时停在中间，限位开关x0，为ON，按下起动按钮x3，小车按图所示顺序运动，最后返回并停在初始位置。三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制2、与步对应的动作或命令与步对应的动作或命令v一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图所示。v图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。3、活动步活动步 当系统正处于某一步所在的阶段时，叫做该步处于活动状态，称该步为“活动步”。处于活动步时，相应的动作被执行。三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制4、有向连线与转换条件、有向连线与转换条件v有向连线有向连线 在画顺序功能图时，将代表各步的方框各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线有向连线将它们连接连接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右从上到下或从左至右。在这两个方向有向连线上的箭头可以省略省略。如果不是上述的方向。应在有向连线上用箭头注明进展方向。v转换转换 转换用有向连线上与有向连线垂直的短画线短画线来表示。转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。v转换条件转换条件 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、布尔代数表达式或圈形符号标注标注在表示转换的短线的旁边短线的旁边。使用得最多的转换条件表示方法是布尔代数表达式布尔代数表达式，例如转换条件（X0 C0）表示X0与C0的常开触点同时闭合。三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制5、顺序功能图的基本结构、顺序功能图的基本结构v单序列单序列 单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换。每一个转换的后面只有一个步。v选择序列选择序列 选择序列的开始称为分支（图b），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一个公共序列时，用需要重新组合的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。三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制5、顺序功能图的基本结构、顺序功能图的基本结构v并列序列并列序列 并行序列的开始称为分支（图c），当转换的实现导致几个序列同时激活，这些序列称为并行序列。并列序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。剪板机示意图剪板机示意图Y1Y0Y2示例：示例：剪剪板板机机顺顺序序功功能能图图启动按钮：启动按钮：x10压力继电器：压力继电器：x4Y3Y4三、顺序控制设计法中的三、顺序控制设计法中的顺序功能图顺序功能图绘制绘制6、绘制顺序功能图时的注意事项、绘制顺序功能图时的注意事项v两个步步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。v两个转换转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。v顺序功能图中的初始步初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有什么输出处于ON状态，因此有的初学者在画顺序功能图时很容易遗漏掉这一步。初始步是必不可少的，一方面该步与它的相邻步相比，从总体上说输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。v自动控制系统应能多次重复重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环闭环，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返回初始步，系统停留在初始状态；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。v只有当某一步所有的前级步都是活动步活动步时，该步才有可能变成活动步。四、顺序控制梯形图的编程方式四、顺序控制梯形图的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式1、单序列的编程方式、单序列的编程方式 起保停电路是一种起保停电路是一种通用的编程方式通用的编程方式，可以用于任意型号的可编程，可以用于任意型号的可编程序控制器。序控制器。示例：示例：使用起保停电路的编程方法使用起保停电路的编程方法（一）使用起保停电路的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式2、选择选择序列的编程方式序列的编程方式3、并列并列序列的编程方式序列的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式4、仅有两步的闭环的处理、仅有两步的闭环的处理 如果在顺序功能图中有仅由两步组成的小闭环，用起保停电路设计的梯形图不能正常工作。例如在M2 和X2 均为ON 时，M3起动电路接通，但是这时与它串联的M2 的常闭触点却是断开的，所以M3 的线圈不能“通电”。出现这个问题的原因在于步M2既是步M3 的前级步，又是它的后续步。（一）使用起保停电路的编程方式（一）使用起保停电路的编程方式5、应用举例（、应用举例（1）：）：液体混合装置如图所示,上限位、下限位和中限位液位传感器被液体淹没时为ON，阀A、阀B和阀C为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。开始时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为OFF。按下起动按钮x3后，打开阀A，液体A流入容器，中限位开关变为ON时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器。当液面到达上限位开关时，关闭阀B，电机M开始运行，搅动液体，6s后停止搅动,打开阀C，放出混合液，当液面降至下限位开关之后再过2s，容器放空，关闭阀C，打开阀A,又开始下一周期的操作。按下停止按钮x4，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作(停在初始状态).顺顺序序功功能能图图梯梯形形图图 M10用来实现在按下停止按钮后不用来实现在按下停止按钮后不马上停止工作，而是在当前工作周期的马上停止工作，而是在当前工作周期的操作结束后，才停止运行。操作结束后，才停止运行。5、应用举例（、应用举例（2）：）：可编程序控制器由STOP状态进入RUN状态时，初始初始化脉冲M8002将M0置为ON，车道绿绿灯和人行道红红灯亮，禁止行人通行。若行人按人行道按钮X0或或X1，系统从初始步M0进入步M21和M30，交通灯状态未变状态未变，T0开始定时，30s后车道车道变为黄黄灯，再过10s后车道变为红红灯。T2定时5s后人行人行道道变为绿绿灯，T3定时15s后人行道绿灯开始闪烁闪烁，在步M32时绿灯暗，在步M33时绿灯亮。闪烁次数用C0控制控制，不到5次时步M33返回步M32。闪了5次次后，进入步M34，人行道绿灯灭，红灯亮，5s后返回初始状态初始状态。交通信号灯控制程序的编程实验 5、应用举例（、应用举例（2）：）：四、顺序控制梯形图的编程方式四、顺序控制梯形图的编程方式（二）以（二）以转换为中心转换为中心的编程方式的编程方式1、单序列的编程方式、单序列的编程方式示例：示例：动力头控制系统的顺序功能图与梯形图动力头控制系统的顺序功能图与梯形图（二）以（二）以转换为中心转换为中心的编程方式的编程方式、选择选择序列和序列和并列并列序列的编程方式序列的编程方式（二）以（二）以转换为中心转换为中心的编程方式的编程方式、应用举例应用举例剪板机示意图剪板机示意图Y1Y0Y2剪剪板板机机顺顺序序功功能能图图作业：作业：1、图中的3条运输带顺序相连，按下起动按钮3号运输带开始运行，5s后2号自动起动，再过5s后1号自动起动。停机的顺序与起动的顺序刚好相反，间隔仍然力5s。画出顺序功能图，分别用起保停电路和以转换为中心的两种编程方式设计出梯形图程序。2、在交通灯的控制实验中，分别用起保停电路和以转换为中心的两种编程方式设计出梯形图程序。3、在机械手的控制实验中，分别用起保停电路和以转换为中心的两种编程方式设计出梯形图程序。