一、引言
在设计可编程控制器的梯形图时，许多人采用经验法，这种方法没有固定的步骤可遵循，且有很大的试探性和随意性。对于各种不同的控制系统，设计者需重复设计。特别是在设计复杂系统的梯形图时，需要大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能，考虑的因素较多，它们往往又交织在一起，分析起来比较困难，很容易遗漏一些应考虑的问题。且修改某一局部电路时，经常是“牵一发而动全身”，对控制系统其他部分产生意想不到的影响。另外，用经验法设计出的梯形图往往比较复杂，程序维护人员很难读懂，给PLC控制系统的维护和改进带来很大困难。本文通过实例介绍一种根据顺序功能图完成PLC梯形图程序的顺序控制设计法。
二、顺序功能图描述和梯形图的形成
合理的控制程序取决于正确梯形图的构成，而梯形图形成的最优化的方法是通过顺序功能图的转换来实现。首先根据控制过程的要求，给出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图，用图形编程器将梯形图(或转换成指令代码)写入PLC。
1、顺序功能图描述
顺序功能图(Sequential Function Chart)也称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，是设计PLC控制程序的有利工具。它并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言，可供进一步设计和不同专业人员之间进行技术交流。
PLC
（1）SFC的结构
SFC主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作(或命令)组成。有单序列、选择序列和并行序列三种基本结构，如图1所示。任何复杂的顺序功能图都可由上述三种序列组合而成。
图1 SFC基本结构
（a）单序列 （b）选择序列 （c）并行序列
图1a所示的单序列由一系列相继激活的步组成，每一步后面仅接一个转换，每一个转换后面只有一步。在图1b所示的选择序列中，序列的开始称为分支，转换条件只能标在水平连线之下，有多少分支就有多少条件，一般只能同时选择一个条件对应的分支序列，序列的结束称为合并，N个选择序列合并到一个公共序列时需要相同数量的转换条件，且其条件只能标在水平连线之上。在图1c所示的并行序列中，其特点是当转换的实现导致几个序列同时被激活(分支)，激活后每个序列中活动步的进展将是独立的，当并行序列结束时（合并），只有当合并前的所有前级步(R8、RA)为活动步，且转换条件满足(XB=1)时，才会发生步R8、RA到步RB的进展，为了强调转换的同步实现，在功能图中水平连线用双线表示。
PLC
（2）SFC中转换实现的基本规则
在SFC中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换的实现必须同时满足下列条件，即该转换所有的前级步都是活动步且相应的转换条件得到满足。转换的实现使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步，而使所有前级步都变为不活动步。以上规则可以用于任意结构中的转换，是设计梯形图的基础。但是，对于不同结构，其区别如下：
在单序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步。
在并行序列的分支处，转换有几个后续步，在转换实现时应同时将它们变为几个活动步(对应的编程元件置位)。
在并行序列的合并处，转换有几个前级步，它们均为活动步时才有可能实现转换，在转换实现时应将它们变为不活动步(对应的编程元件复位)。
在选择序列的分支与合并处，一个转换实际上也只有一个前级步和一个后续步，但是一个步可能有多个前级步或多个后续步，只能选择其一。
2、梯形图的编制
根据SFC设计梯形图时，通常用编程元件代表步。当某步为活动步时，对应的编程元件为“1”态，当该步之后的转换条件满足时，转换条件对应的触点或电路接通，因此可以将该触点或电路与代表前级步的编程元件的常开触点串联，作为与转换实现的两个条件同时满足对应的电路，当此电路接通时应使代表前级步的编程元件复位，同时使代表后续步的编程元件置位(变为“1”态)并保持，即起保停电路。图2是图1b所示选择序列功能图对应的梯形图。在图2中R3之后有一个选择序列的分支，设步R3是活动步，当它的后续步R4或R5变为活动步时，它都应将R3变为不活动步(“0”态)，所以应将R4和R5的常闭触点与R3的线圈串联。步R6之前有一个选择序列的合并，当步R3是活动步且转换条件X6满足，或者步R5是活动步且转换条件X7满足，步R6都应为活动步，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由R4、X6和R5、X7的常开触点串联而成。并行序列和上述选择序列梯形图的编制有所不同，在图1c中，步R7之后有一个并行序列的分支，当步R7是活动步且转换条件X9满足，步R8、R9应同时变为活动步，这时用R7和X9的常开触点串联作为R8、R9的起动电路，与此同时步R7应变为不活动步，所以只需将R8或R9的常闭触点与R7的线圈串联即可。对于并行序列的合并(步RB之前)，该转换实现的条件是所有的前级步(步R8、R9)都是活动步和XB条件满足。由此可知，应将R8、R9和XB的常开触点串联，作为控制RB的起保停电路的起动电路。
图2 图1b所对应的梯形图
三、实例
图3是采用一台日本松下F0C14RS控制单元和一台E16RS扩展单元PLC控制一台轮胎内胎硫化机的顺序功能图。它包含有跳步、循环、选择序列等基本环节，一周期由初始、合模、反料、硫化、放气、开模以及报警等七步组成。它们与辅助继电器R10～R16相对应。在反料和硫化阶段，Y2接通，蒸气进入模具。在放气阶段，Y2断开，放出蒸气。反料阶段允许打开模具，硫化阶段则不允许。急停按扭X0可以停止开模操作，也可以将合模改为开模。
图3 实例控制顺序功能图
由图3可知，初始状态步R10有两个前级步(R15、R16)和一个起动信号R9013(PLC开始运行时应将R10置为“1”态，否则系统无法工作，所以将R9013初始闭合继电器作为起动信号，即R9013只在程序运行中第一次扫描时合上，从第二次扫描开始断开并保持断开状态)，因此，R10的起动电路由三条支路并联而成，其起保停电路的逻辑表达式为：
顺序控制系统的特点及设计思路
1．特点顺序控制系统是指按照预定的受控执行机构动作顺序及相应的转步条件，一步一步进行的自动控制系统。其受控设备通常是动作顺序不变或相对固定的生产机械。这种控制系统的转步主令信号大多数是行程开关（包括有触点或无触点行程开关、光电开关、干簧管开关、霍尔元件开关等位置检测开关），有时也采用压力继电器、时间继电器之类的信号转换元件作为某些步的转步主令信号。
为了使顺序控制系统工作可靠，通常采用步进式顺序控制电路结构。所谓步进式顺序控制，是指控制系统的任一程序步（以下简称步）的得电必须以前一步的得电并且本步的转步主令信号已发出为条件。对生产机械而言，受控设备任一步的机械动作是否执行，取决于控制系统前一步是否已有输出信号及其受控机械动作是否已完成。若前一步的动作未完成，则后一步的动作无法执行。这种控制系统的互锁严密，即便转步主令信号元件失灵或出现误操作，亦不会导致动作顺序错乱。
2．设计思路本文提出的4种简易设计方法都是先设计步进阶梯，在步进阶梯实现由转步主令信号控制辅助继电器得失电；然后根据步进阶梯设计输出阶梯，在输出阶梯实现由辅助继电器控制输出继电器得失电。这4种设计法所设计的梯形图电路结构及相应的指令应适用于大多数PLC机型，具有通用性。
由于各种PLC机型的编程元件代号及其编号不尽相同，为便于阐述，本文约定：所有梯形图中的输入继电器、输出继电器、辅助继电器（又称内部继电器）的代号分别为：X、Y、M。设计中所用到的某些功能指令，如置位指令约定为S×，复位指令为R×；移位指指令为SR×。其中的“×”表示编程元件的编号，用十进制数表示。用这些方法设计实际的控制系统时，应将编程元件代号和编号变换成所选用的PLC机型对应的代号和编号。
图1 顺序控制流程
下面分别介绍各种设计方法。其中，前3种方法的设计依据都是图1所示的顺序控制流程。图中，步1的转步主令信号X0为连接启动按钮的输入继电器（为简明起见，后述的转步主令信号均省去“输入继电器”几个字，只提输入信号），X1为原位开关信号，X2、X3、X4分别为步2、3、4的转步主令开关信号。M1～M5分别为各步的受控辅助继电器。Y1～Y4分别为各步受控的输出继电器。
一、逐步得电同步失电型步进顺序控制系统设计法
如图2所示，这种设计方法是根据“与”、“或”、“非”的基本逻辑关系，设计成串联、并联或串、并联复合的电路结构。
图2 逐步得电同步失电步进顺控梯形图
1．步进阶梯的设计步进阶梯的结构
如图2a所示。步1的M1得电条件是受控机械原位开关X1处于压合状态（若受控机械有多个执行机构，则要求每个执行机构的原位开关均处于压合状态），满足原位条件后按起动按钮X0才能得电。M1得电后自锁，并为步2提供步进条件信号（M1的常开触点）。步1的执行动作完成时触发的行程开关信号X2作为步2的转步条件信号。步2的M2的输入满足其步进条件和转步条件后得电自锁，并为步3提供步进条件信号。按此规律即可实现后续每一工作步辅助继电器的得电和自锁。停止步M5的步进条件信号和转步条件信号分别为：最后一个工作步M4发出的步进条件信号（M4的常开触点）和该步动作完成时所触发的转步信号X1。由于M5的得电信号令控制系统失电，所以M5的回路不自锁，而且要将其常闭触点串联在步1回路的最左端。从步2起后续各个步的回路构成分支回路。一旦M5得电便使整个系统失电。如不用分支回路的结构，也可采用图3所示的回路。即把M5常闭触点分别串联在每步辅助继电器的回路上。应该注意的是：无论工作步还是停止步，如果某步的转步主令信号有多个，则应将多个转步主令信号互相串联。
图3 逐步得电同步失电梯形图
2．输出阶梯的设计输出阶梯
如图2b所示。其设计方法是：（1）在控制流程图中，找出某输出继电器M在哪一步开始得电和在哪一步开始失电，以此确定其得电信号（步进阶梯中使M开始得电的辅助继电器常开触点）和失电信号（步进阶梯中使M开始失电的辅助继电器常闭触点）；（2）将得电信号、失电信号和受控输出继电器线圈串联。如果某个输出继电器在一个工作循环中多次得电失电，则将每次得失电的串联信号互相并联即可。例如，图1中输出继电器Y1要求在步1和步3得电，在其余步失电。在图2b画其控制回路时，将图1所示的第一次得电信号M1和第一次失电信号M2串联，第二次得电信号M4和第二次失电信号串联，然后将二者并联起来，再与Y1的线圈串联便构成Y1的控制回路。其余依此类推。
二、逐步得电逐步失电型步进顺序控制系统设计法
1．步进阶梯设计
按图1所示的控制流程，采用逐步得电逐步失电型顺序控制系统设计法设计的步进阶梯如图4a所示，其电路结构与图3的不同点之一是每步的失电由下一步辅助继电器的常闭接点控制；之二是步1回路必须串联步2至最后工作步4的辅助继电器常闭触点。以防电路工作时，因误操作再次起动而导致控制顺序错乱。其余的电路结与图3相同。
2．输出阶梯设计输出阶梯如图4b所示，输出继电器的控制回路根据控制流程直观确定。例如，输出继电器Y1要求在步1、3得电，则将步1、3的辅助继电器M1、M3的常开触点并联，再与Y1的线圈串联即可。其余输出继电器的控制回路构成方法与此相同。
图4 逐步得电逐步失电型顺控系统梯形图
三、置位/复位指令型顺序控制系统设计法
1．步进阶梯设计图5a为用置位/复位指令设计的顺序控制系统步进阶梯。其设计依据也是图1所示的控制流程。该步进阶梯结构的特点是每步的辅助继电器都有一个置位线圈和一个复位线圈，二者编号相同。步1利用置位指令S使辅助继电器M1置位（即M1线圈得电后内部自锁），建立步1程序，并为步2提供步进条件信号。当步2的转步主令信号发出（X2闭合），指令S使M2置位，建立步2程序，同时复位指令R使M1复位，撤销步1程序。同理可画出后续各步继电器置位/复位梯形图。当最后一步完成并回到原位（X1闭合）时，指令R使M4复位，系统的工作循环结束。
2．输出阶梯设计图5b为输出阶梯结构，与图4b完全相同，不再赘述。
图5 置位/复位指令型顺序控制电路
四、移位指令型顺序控制系统设计
1．步进阶梯设计设计依据如图6所示。图7a为按图6所示要求采用移位指令设计法设计的顺序控制系统步进阶梯，这种步进阶梯由一个8位移位寄存器（由移位指令定义辅助继电器M20～M27而成）作为控制元件。该移位寄存器中的IN为移位数据输入端，CP为移位脉冲输入端，R为复位端。这三个输入端的输入信号均为脉冲上升沿有效。对顺序控制系统来说，输入IN的信号必须是一个单脉冲信号，即移位数据为“1”。起动步1时，IN和CP同时输入按钮信号X0的脉冲上升沿后，在IN端生成的移位数据“1”便移入移位寄存器的M20位，此时该位有输出（即输出M20的常开触点闭合信号），建立步1程序，并为步2提供步进条件信号；M20的常闭触点即时断开IN输入端和CP的步1输入端，完成数据“1”输入和移位脉冲输入。从步2起，本步的转步主令信号一发出（X2接通），便输入一个移位脉冲上升沿，使原来移入M20位的数据“1”移入M21位，建立步2程序，并为步3提供步进条件信号。移位后，M20位的状态变为0，即其相应的步1被撤销，输出为0。依此类推便可实现整个步进阶梯逐步得电和逐步失电。最后一步完成并回到原位（X1接通）时，接通移位寄存器的复位端R，使移位寄存器复位清零，整个控制系统失电停止。
图6 移位顺序控制流程图
图7 移位指令型顺序控制电路
设计这种步进阶梯时要注意以下问题：（1）在一个自动工作循环内，移位寄存器的移位数据输入端IN只允许起动时输入一个单脉冲信号。也就是说起动时只能输入移位数据“1”。步进阶梯的工作原理就是根据输入的数据“1”，在移位寄存器中逐步向高位移位来实现逐步得电和逐步失电。所以输入端IN要串联每个移位输出位的常闭触点；（2）移位寄存器对移位脉冲输入端开关的抖动非常敏感。若开关抖动一次，相当于多输入了一个移位脉冲，移位数据“1”随之多移了一位。由于接点式开关被触发时难免产生抖动。为消除这种影响，在移位脉冲输入端的步1输入回路，必须串联移位寄存器0位（本例为M20）的常闭触点，一旦移位数据移入M20位，便断开步1的输入回路；而从步2开始，每步的输入回路也要串联上一位的常开触点。例如步2的输入回路要串联上一位M20的常开触点。这样，当移位到步2转步主令信号对应的M21位时，便立即断开步2的输入回路。采用这样的移位脉冲输入回路结构，可确保每步的转步输入信号持续时间只有PLC的一个扫描周期（一般只有几Mｓ），因开关的抖动时间远大于PLC的一个扫描周期。所以可有效地消除开关抖动的影响。
2．输出阶梯设计图7b为输出阶梯，其结构与图4b相同，只是辅助继电器编号不同而已。
结束语
上述4种PLC顺序控制系统设计方法的共同特点是：
（1）由输入继电器控制辅助继电器（包括由置位/复位指令和移位指令定义的辅助继电器），按此构成步进阶梯；
（2）由辅助继电器控制输出继电器，以此构成输出阶梯；
（3）无论步进阶梯还是输出阶梯，都是很有规律的回路结构。不管要设计的顺序控制系统有多少步，也不管其输入输出点数有多少，只要弄清各种设计方法所设计的步进阶梯和输出阶梯的回路结构的规律性，根据设计依据，套用其中任一种设计方法的回路结构，就能快速地一次成功设计出较复杂的PLC顺序控制系统。
基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序
2008-9-9 19:39:00 来源： 网友评论 0条 点击查看
摘要：本文基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计，提出五种PLC程序设计方法，对各种设计方法的思路和特点，作了全面的阐述和归纳总结，并对它们进行了比较。
关键词：PLC，顺序控制，顺序功能图， 梯形图，指令。
1 引言
在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以松下电工FP0系列PLC为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种PLC程序设计方法。
2 系统控制要求[1]
运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1所示，小车在启动前位于原位A处，一个工作周期的流程控制要求如下：
1）按下启动按钮SB1，小车从原位A装料，10秒后小车前进驶向1号位，到达1号位后停8秒卸料并后退；
2）小车后退到原位A继续装料，10秒后小车第二次前进驶向2号位，到达2号位后停8秒卸料并再次后退返回原位A，然后开始下一轮循环工作；
3）若按下停止按钮SB2，需完成一个工作周期后才停止工作。 图3运料小车自动往返顺序控制系统顺序功能图
4．1 经验设计法[3]
经验设计法是根据生产机械的工艺要求和生产过程，在典型单元程序的基础上，做一定的修改和完善。使用经验设计法设计的梯形图程序，如图4所示。根据系统控制要求小车在原位A（X2）处装料，在1号位（X3）和2号位（X4）两处轮流卸料。小车在一个工作循环中有两次前进都要碰到X3，第一次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时要继续前进，因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器R1，区分是第一次还是第二次碰到X3。小车在第一次碰到X3和碰到X4时都应停止前进，所以将它们的常闭触点与Y2的线圈串联，同时，X3的常闭触点并联了内部继电器R1的常开触点，使X3停止前进的作用受到R1的约束，R1的作用是记忆X3是第几次被碰到，它只在小车第二次前进经过X3时起作用。它的起动条件和停止条件分别是小车碰到X3和X4，当小车第一次前进经过X3时，R1的线圈接通，使R1的常开触点将Y2控制电路中X3的常闭触点短接，因此小车第二次经过X3时不会停止前进，直至到达X4时，R1才复位。此外，将R1的另一对常开触点与X0并联，为第二次驱动Y0装料做准备。
图5 置位/复位指令设计的梯形图
4．2 置位/复位指令设计法
使用置位/复位指令设计的梯形图程序，如图5所示。在程序中，每个过程对应一个内部继电器，用前级步对应的内部继电器的常开触点与转换条件对应的触点串联，作为后续步对应的内部继电器置位的条件，用后续步所对应的内部继电器的常开触点，作为有前级步对应的内部继电器复位的条件。如小车在原位A处，按下SB1，X0接通，R1置位驱动Y0，开始装料并定时，用R1的常开触点与T0的常开触点串联作为R2的置位条件，用R2的常开触点作为R1的复位条件，当定时时间一到，R2置位驱动Y1，小车前进，R1复位。为使系统能周期性循环工作，用R8（R8置位驱动Y3，小车后退）和R0的常开触点串联，与X0并联作为R1再次置位的条件。对简单顺序控制系统也可直接对输出继电器置位或复位。该方法无需再增加内部继电器来记忆小车经过X3的次数，逻辑顺序转换关系十分明确，对于初学者编程时，更加容易理解和掌握。
4．3 保持指令设计法
使用保持指令设计的梯形图程序，如图6所示，该编程技术与以置位/复位指令的编程技术基本类似。不同之处是：保持指令的置位控制端不能有多个触点并联输入，因此增加了一个内部继电器R9，初始启动或循环工作时，R9置位，从而使R1置位；另外，使用保持指令所编制的程序步数要比置位/复位指令所编制的程序步数要少得多，占用的内在大为减少。
SR左移位寄存器指令的功能只能为内部继电器WR的16位数据左移1位。该指令主要是对数据输入，移位脉冲输入，复位输入信号的处理。数据在移位脉冲输入的上升沿逐位向高位移位一次，最高位溢出，当复位信号输入到来时，寄存器的所有内容清零[4]。
使用SR左移位寄存器指令设计的梯形图，如图7所示，SR指令的数据输入控制端为R1的常开触点，移位脉冲输入控制端为R2的常开触点，复位信号输入控制端由X2、R37（R37置位驱动Y3，小车后退）的常开触点和R0的常闭触点串联组成。起初在原位A处，由于WR3的所有位均为0，R1置位，当X0接通，R0置位，R2接通一个周期，1被移入末位，R30置位驱动Y0，开始装料并定时，同时R1复位；当定时时间一到，R2再接通一个周期，R31置位驱动Y1，小车后退；只要R2得到信号一次，就把内部寄存器内WR3中各位的数据依次向左移位一次，使R30至R37依次得电，系统以此按顺序工作，直至完成一个周期，R1重新置位，系统开始下一轮周期的工作。
当X1接通时，R0复位，，系统完成本周期的工作后，WR3的所有内容清零，系统停止工作。
该方法设计的梯形图看起来简洁，设计的效率也得到进一步的提高，容易被初学者理解和接受。这种设计方法不仅可以用于送料小车自动往返顺序控制电路中，在彩灯顺序控制电路中的应用也十分广泛。
4．5 步进指令设计法
步进指令是专门为顺序控制设计提供的指令，步进指令按严格的顺序分别执行各个程序段，每个步进程序段都是相对独立的，只有执行完前一段程序后，下一段程序才能被激活。在执行下一段程序之前，PLC要将此前步进过程复位，为下一段程序的执行做准备。在各段程序中所用的输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等都不允许出现相同编号，否则按出错处理。
使用步进指令设计的梯形图程序，如图8所示，
X0与X2串联作为启动步进信号，X2与R0常闭触点串联作为步进结束信号，X2与R0常开触点串联作为周期性循环工作步进启动信号，T0、X3、T1、X2、T0、X4、T1分别作为过程0～过程7之间的转换控制信号。
图8 步进指令设计的梯形图
这种编程技术很容易被初学者接受和掌握，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很容易，使用方便，在顺序控制设计中应优先考虑，该法在工业自动化控制中应用较多。
5 结束语
本文提出基于运料小车自动往返顺序控制系统的五种PLC程序设计方法各有特点，在实际应用中，可根据实际情况选择一种来设计程序，以适应不同场合的控制要求。实践表明，这些程序设计方法很容易被设计者接受和掌握，用它们可以得心应手地设计出任意复杂的顺序控制程序，从而提高设计的效率和缩短生产周期。
课题十二PLC顺序控制系统程序设计
•教学目标
1．学会绘制功能图的方法。
2．熟悉功能图转换成梯形图的方法。
3．掌握顺序控制系统程序设计原则。
4．掌握系统程序调试的一般规律。
•课题重点
1．如何绘制功能图
2．功能图转换成梯形图原则。
•难点释疑
功能图转换成梯形图方法。
•教学内容
一、何谓功能图（系统状态）设计法
系统程序设计一般有两种思路：一是针对某一具体对象（输出）来考虑（就像我们前面所用到的方法），另一种就是本课题所要介绍的功能图设计法。它把整个系统分成几个时间段，在这段时间里可以有一个输出，也可有多个输出，但他们各自状态不变。一旦有一个变化，系统即转入下一个状态。给每一个时间段设定一个状态器，利用这些状态器的组合控制输出。
例如前面介绍的工作台自动往复控制系统，我们可以画出它的状态图：
二、状态转移的实现
状态转移的实现，必须满足两个方面：
一是转移条件必须成立，二是前一步当前正在进行。
二者缺一不可，否则程序的执行在某些情况下就会混乱。
三、画功能图一般步骤
（1）分析控制要求和工艺流程，确定功能图
结构（复杂系统需要）。
（2）工艺流程分解若干步，每一步表示一稳定状态。
（3）确定步与步之间转移条件及其关系。
（4）确定初始状态。（可用输出或状态器）
（5）解决循环及正常停车问题。
（6）急停信号的处理。
例1．两种液体混合装置控制系统。（组态模拟画面演示）
要求：有两种液体A、B需要在容器中混合成液体C待用，初始时容器是空的，所有输出均失效。按下启动信号，阀门X1打开，注入液体A；到达I时，X1关闭，阀门X2打开，注入液体B；到达H时，X2关闭，打开加热器R；当温度传感器达到60℃时，关闭R，打开阀门X3，释放液体C；当最低位液位传感器L=0时，关闭X3进入下一个循环。按下停车按钮,要求停在初始状态。
启动信号X0，停车信号X1，H（X2），I（X3），L（X4），温度传感器X5，阀门X1（Y0），阀门X2（Y1），加热器R（Y2），阀门X3（Y3）
画出该系统的功能图。
练习1 气压成型机控制
要求：开始时，冲头处在最高位置（XK1闭合）。按下启动按钮，电磁阀1DT得电，冲头向下运动，触到行程开关XK2时，1DT失电，加工5秒时间。5秒后，电磁阀2DT得电，冲头向上运动，直到触到行程开关XK1时，冲头停止。按下停车按钮，要求立即停车。
启动信号X0，停车信号X1，XK1（X2），XK2（X3），1DT（Y0），2DT（Y1）。
画出该系统的功能图。
四、功能图转换成梯形图
（1）给出输入信号与输出信号地址分配。
（2）除了初始步除外，每一步用一个辅助继电器来表示步状态。
QA：该步前的转移条件
TA：该步后的转移条件
J：该步的辅助继电器
Y：该步对应输出继电器
（3）为确保严格顺序执行，启动条件变成：QA•Ji-1
（4）除最后一步外，每一步采用下一步辅助继电器Ji+1作为本步的关断条件。
（5）每步输出用对应步辅助继电器表示。
（6）连续启动信号用最后一步的启动信号与上停止相关信号。
（7）急停信号作为每一步状态器停止信号。
例2．两种液体混合装置控制系统。
根据例1画出的功能图，将其转换成梯形图，并上机调试。
（1）给出输入信号与输出信号地址分配
输入：
启动信号：X0 停止信号：X1 急停信号：X2 H：X3 I：X4 L：X5 温度传感器：X6
输出：
阀A：Y0 阀B：Y1 阀C：Y3 加热器：Y2
步状态器：
第二步：R0 第三步：R1 第四步：R2 第五步：R3
（2）根据功能图转换成梯形图。
（3）上机调试程序
练习2 气压成型机控制
将上练习1转换成梯形图，并上机调试。
例3．设计喷泉电路。（主要解决步状态器后带多输出情况）
要求：喷泉有A、B、C三组喷头。启动后，A组先喷5秒，后B、C同时喷，5秒后B停，再5秒C停，而A、B又喷，再2秒，C也喷，持续5秒后全部停，再3秒重复上述过程。
（1）给出I/O地址
输入：启动：X0 停止：X1 急停：X2
输出：A组：Y0 B组：Y1 C组：Y2
辅助继电器：2步：R0 3步：R1 4步：R2 5步：R3 6步：R4 7步：R5
（2）画出功能图如下：
（3）转换成梯形图
（4）上机调试
练习3 设计钻床主轴多次进给控制。（学生自行练习）
要求：该机床进给由液压驱动。电磁阀DT1得电主轴前进，失电后退。同时，还用电磁阀DT2控制前进及后退速度，得电快速，失电慢速。其工作过程为：
启动信号X0，急停信号X1，XK1（X2），
XK2（X3），XK3（X4），XK4（X5），
DT1（Y0），DT2（Y1）
五、利用移位寄存器进行程序设计
（1）初始数据一般用F0指令送入，这样数据端用R9011即可。
（2）移位脉冲端用各步状态器的启动信号。
（3）复位端用急停。
例4 十字路口交通灯控制系统（用移位寄存器指令实现）
要求：按下启动按钮，按照下列要求实现控制：东西方向红灯亮，同时，南北方向绿灯亮7秒，随后南北方向绿灯闪烁3秒，之后南北方向黄灯亮2秒；紧接着南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮7秒，随后东西方向绿灯闪烁3秒，之后东西方向黄灯亮2秒，实现一个循环。如此循环，实现交通灯的控制。按下停止按钮，交通灯立即停止工作。．
（1）画出功能图（学生自己分析）
（2）给出I/O地址
（3）转换成梯形图
（4）上机调试
练习4 三自由度机械手控制系统的设计（用移位寄存器指令实现）
控制要求：
1） 1） 在初始位置（上、左、松限位开关确定）处，按下启动按钮，系统开始工作。
2） 2） 机械手首先向下运动，运动到最低位置停止。
3） 3） 机械手开始夹紧工件，一直到把工件夹紧为止（由定时器控制）。
4） 4） 机械手开始向上运动，一直运动到最上端（由上限位开关确定）。
5） 5） 上限位开关闭合后，机械手开始向右运动。
6） 6） 运行到右端后，机械手开始向下运动。
7） 7） 向下到位后，机械手把工件松开，一直到松限位开关有效（由松限位开关控制）。
8） 8） 工件松开后，机械手开始向上运动，直至触动上限位开关（上限位开关控制）。
9） 9） 到达最上端后，机械手开始向左运动，直到触动左限位开关，此时机械手已回到初始位置。
10） 10） 要求实现连续循环工作。
11） 11） 正常停车时，要求机械手回到初始位置时才能停车。
12） 12） 按下急停按钮时，系统立即停止。
（1）画出功能图（学生自己分析）
（2）给出I/O地址
（3）转换成梯形图
（4）上机调试
•课题小结
1．绘制功能图一般方法
2．功能图转换成梯形图原则
3．系统程序设计注意事项
（1）初始状态描述。
（2）连续启动信号设计。
（3）停止信号处理。
（4）状态器启动信号设计。
（5）输出信号逻辑关系的实现。
4．如何利用SRWR、F0等指令设计程序。
•课后作业（上机练习）
自动钻床控制系统
控制要求
1） 1） 按下启动按钮，系统进入启动状态。
2） 2） 当光电传感器检测到有工件时，工作台开始旋转，此时由计数器控制其旋转角度（计数器计满2个数）。
3） 3） 工作台旋转到位后，夹紧装置开始夹工件，一直到夹紧限位开关闭合为止。
4） 4） 工件夹紧后，主轴电机开始向下运动，一直运动到工作位置（由下限位开关控制）。
5） 5） 主轴电机到位后，开始进行加工，此时用定时5秒来描述。
6） 6） 5秒后，主轴电机回退，夹紧电机后退（分别由后限位开关和上限位开关来控制）。
7） 7） 接着工作台继续旋转由计数器控制其旋转角度（计数器计满2个）。
8） 8） 旋转电机到位后，开始卸工件，由计数器控制（计数器计满5个）。
9） 9） 卸工件装置回到初始位置。
10） 10） 如再有工件到来，实现上述过程。
11） 11） 按下停车按钮，系统立即停车。
（1）画出功能图（学生自己分析）
（2）给出I/O地址
（3）转换成梯形图
（4）上机调试
要求以课题大作业形式完成程序设计、程序调试并有书面报告。
沪公网安备31010802001143号
