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7学习情境7:简易红绿灯控制系统的设计与调试


电气控制与PLC

学习情境7 学习情境7:简易红绿灯控制系统的设计与调试

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Date: 2012-3-25 Page: 1

电气控制与PLC

模块一 状态转移图及步进顺控指令
一、顺序控制设计法 二、状态转移图(顺序功能图) 三、步进指令 四、步进梯形图

五、步进指令的表示及其动作

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一、顺序控制设计法 1.顺序控制 1.顺序控制
对于流程作业的自动化控制系统而言, 对于流程作业的自动化控制系统而言,一般都包 流程作业的自动化控制系统而言 状态( 工序),当条件满足时, 含若干个状态 也就是工序),当条件满足时 含若干个状态(也就是工序),当条件满足时,系统 能够从一种状态转移到另一种状态, 能够从一种状态转移到另一种状态,我们把这种控制 叫做顺序控制 对应的系统则称为顺序控制系统 顺序控制。 顺序控制系统或 叫做顺序控制。对应的系统则称为顺序控制系统或流 程控制系统。 程控制系统。 典型 顺序控制系统

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2.顺序控制设计法思路 2.顺序控制设计法思路

系统工艺过程

顺序功能图

梯形图
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3. 状态转移图(顺序功能图) 状态转移图(顺序功能图)
是一种通用的技术语言。主要由步 是一种通用的技术语言。主要由步、有向 连线、转换、转换条件和动作(命令)组成。 连线、转换、转换条件和动作(命令)组成。
有向线段 转换 每一步所 完成的工 作



动作或命令 转换条件
使系统由前 级步进入下 一步的信号 称为转换条 件 安徽工程技术学校

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4. 步与动作
步——将系统的一个工作周期,按输出量的状态变 ——将系统的一个工作周期, 将系统的一个工作周期 划分为若干个顺序相连的阶段,每个阶段叫做步。 化,划分为若干个顺序相连的阶段,每个阶段叫做步。 用编程元件( 辅助存储器M “步”—用编程元件(如辅助存储器M和状态继电器 S)表示。 表示。 与系统的初始状态对应的步叫“初始步”,用双线 与系统的初始状态对应的步叫“初始步” 初始状态对应的步叫 方框表示 表示。 方框表示。 当正系统处于某一步说在的阶段时, 当正系统处于某一步说在的阶段时,该步处于活动 状态,称该步处于“活动步” 状态,称该步处于“活动步”。 步处于活动状态时,相应的动作被执行; 步处于活动状态时,相应的动作被执行;处于不活动 状态时,相应的非存储型动作被停止执行。 状态时,相应的非存储型动作被停止执行。
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5. 顺序控制设计法的设计基本步骤

1) 步的划分 2) 转换条件的确定 3) 顺序功能图的绘制 4) 梯形图的绘制
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1.步的划分 1.步的划分
步是根据PLC输出量的状态划分的,只要系统的 输出量状态发生变化,系统就从原来的步进入新的步。 在每一步内PLC各输出量状态均保持不变,但是相邻 两步输出量总的状态是不同的。

2.转换条件的确定 2.转换条件的确定
转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。 常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数 器的触点的动作(通/断)等。
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3. 顺序功能图的绘制
针对顺序控制要求,PLC提供了顺序功能图(SFC)语言支 持。顺序功能图又称状态转移图,由一系列状态(用S表示)组 成。系统提供S0—S999共1000个状态供编程使用,其中:
S0—S9:初始状态专用 S 10—S S10 S19:原点复位用 20—S S20 S499:一般用 500—S S500 S899:停电保持用 900—S S900 S999:报警用

以红绿灯控制为例, 其对应的顺序功能图如左 图所示。
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顺序功能图主要有以下几种结构: 顺序功能图主要有以下几种结构:
单序列结构 选择序列结构 并行序列结构 子步结构

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二、步进指令
FX系列PLC提供了一对步进指令。

STL 是利用内部软元件(状态S )在顺控程序上进行工序步

进式控制的指令。
RET是用于状态(S)流程的结束,实现返回主程序(母线)

的指令。
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三、步进梯形图
用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图, 用步进指令可以将顺序功能图转换为步进梯形图,也可以直接 编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点: 编写步进梯形图。对梯形图和顺序功能图应注意以下几点: 1.状态的动作与输出的重复使用 状态编号不可重复使用。 如果如果状态触点接通,则与其 相连的电路动作;如果状态触点 断开,则与其相连的电路停止工 作。 在不同状态之间,允许对输出元 件重复输出,但对同一状态内不 允许双重输出。
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2.定时器的重复使用 2.定时器的重复使用
定时器线圈与输出线圈一样, 定时器线圈与输出线圈一样, 线圈与输出线圈一样 也可对在不同状态的同一软元件编 在相邻的状态中不能编程。 程,但在相邻的状态中不能编程。 如果在相邻状态下编程, 如果在相邻状态下编程,则工序转 移时定时器线圈不能断开, 移时定时器线圈不能断开,定时器 当前值不能复位。 当前值不能复位。

3.输出的互锁 3.输出的互锁
在状态转移过程中,由 于在瞬间( 个扫描周期) 于在瞬间 ( 1 个扫描周期 ) , 两个相邻的状态会同时接通, 两个相邻的状态会同时接通, 因此为了避免不能同时接通的 一对输出同时接通, 一对输出同时接通,必须设置 软件互锁。 外部硬接线互锁或软件互锁 外部硬接线互锁或软件互锁。

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4.输出的驱动方法 4.输出的驱动方法
如右图所示, 如右图所示 , 在状态内 的母线将 LD 或 LDI 指令写入后, 指令写入后 , 对不需要触点的驱动就不能 对不需要触点的驱动就 不能 再编程, 再编程 , 需要按下图方式进 行变换。 行变换。



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5.状态的转移方法 5.状态的转移方法
OUT指令与 SET 指令对于STL OUT 指令与SET 指令对于 STL 指 指令与 SET指令对于 STL指 令后的状态具有同样的功能, 都 令后的状态具有同样的功能 , 将原来的状态自动复位。 此外, 将原来的状态自动复位 。 此外 , 还有自保持功能。 但是, 还有自保持功能 。 但是 , 在使用 OUT指令时 指令时, OUT 指令时 , 用于向状态转移图 中的分离状态转移。 中的分离状态转移。

6.可在状态内处理的指令 6.可在状态内处理的指令

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四、步进指令的表示及其动作
1.步进指令的顺序功能图表示及其动作

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四、步进指令的表示及其动作
2.步进指令的梯形图表示及其动作

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状态转移图和状态梯形图的对应关系
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自动门的状态转移图和梯形图
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模块二 单流程结构顺序功能图的编程方法

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一、单流程结构
从头到尾只有一条路可走,称为单流程结构。 从头到尾只有一条路可走,称为单流程结构。 单流程结构 控制程序, 如 红 绿 灯 控制程序 , 虽然是 循环控制, 但都以一定顺序 循环控制 , 逐步执行且没有分支 , 所以 属于单一顺序流程。 属于单一顺序流程。

执行完后即结束。 图中在S21执行完后即结束。 在步进阶梯图中,以复位 ( RST ) 正在执行的 步阶来结 束步进动作。 束步进动作。
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【应用系统设计】 简易红绿灯控制系统

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X0

T0

T1

T2

T3

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SET在步进梯形图 STL与SET指令之间 STL为状态动作的

中,作为状态转 的部分为该状态所 需做的动作 动作。 动作 移指令使用。

步进起始指令

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用LD或LDI指令设 用OUT指令设 置转移条件 以STL指令开始 用SET指令 置动作 设置动作母线 设置状态

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本章小结
本章主要介绍了步进指令、顺序功能图类型及设计步 本章主要介绍了步进指令 、 顺序功能图到步进梯形图的转换方法、 骤 、 顺序功能图到步进梯形图的转换方法 、 步进梯形图设 计注意事项。并结合实例详细分析了单流程设计。 计注意事项。并结合实例详细分析了单流程设计。

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