西门子S7-200SMART模块广东代理价格

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利用PLC功能表图实现顺序控制的基本思想

    功能表图是描述顺序控制过程的有效工具，利用功能表图实现顺序控制功能的方法称为顺序控制设计法。顺序控制设计法与传统的经验设计法相比有很大的优越性。

    1．顺序控制设计法与经验设计法的比较

    经验设计法实际上是试图用输入信号X直接控制输出信号Y，如图5.22 (a)所示。如果无法直接控制，或为了实现记忆、联锁、互锁等功能，只好被动地增加一些辅助元件和辅助触点。由于不同的系统的输出量Y与输入量X之间的关系各不相同，以及它们对联锁、互锁的要求千变万化，不可能找出一种简单通用的设计方法。

    顺序控制设计法是用输入量X控制代表各步的编程元件(如内部存储器位M)，再用它们控制输出量Y，如图5.22 (b)所示。工步是根据输出量y的状态划分的，M与Y之间具有很简单的“与”的逻辑关系，输出电路的设计极为简单。

    图5.22    输入／输出信号关系图

    不管系统如何复杂，代表工步的编程元件的控制回路，其设计方法都是相同的，并且很容易掌握，所以顺序控制设计法具有简单、规范、通用的优点。另一方面，由于编程元件是依次顺序变为“ON/OFF”状态的，实际上已经基本上解决了经验设计法中的记忆、联锁等问题。

    2．顺序控制梯形图的编程方法

    使用顺序控制设计法时，首先根据系统的工艺过程，画出功能表图，然后根据功能表图画出梯形图。

    有的PLC为用户提供了顺序功能图语言，在编程软件中生成顺序功能图后，便完成了编程工作。它是一种*的程序设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的设计人员，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。

    对于没有提供顺序功能图语言的PLC，利用其指令系统也可以方便地实现由功能表图到梯形图的设计。可以使用PLC指令系统中的基本指令或专门的步进指令来实现顺序控制梯形图的编程。

    那些与触点和线圈有关的基本指令，如LD、AND、OR、OUT等，任何一种PLC的指令系统中都有，用这一类指令实现顺序控制功能，是一种通用的编程方法，可以适用于任何型号的PLC。

    在利用功能表图设计顺序控制梯形图时，可以利用PLC的内部辅助继电器M来代表各工步。某一工步为活动状态时，相应的辅助继电器的状态为“1”，否则为“0”。某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为非活动步，则对应着相应辅助继电器状态的变化。

    注意：很多转换条件都是短时间存在的信号，信号存在的时间比它激活的后续步为活动步的时间要短。因此，在程序设计中应使用有记忆功能的回路或指令来控制代表步的辅助继电器的状态，如采用前面提到的启保停回路或置位、复位指令等。

    许多PLC都专门设计有用于编制顺序控制程序的指令，如Fl系列PLC等就提供有步进指令，使用这类步进指令来编制顺序控制程序更为方便。但是，由于各类PLC的步进指令存在较大差别，因此使用这类指令编制的梯形图不具有通用性。

下面是针对绘制功能表图时常见的错误提出的注意事项。

·两个步不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。

·两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。

·功能表图中的初始步一般对应于系统等待启动的初始状态，这一步可能没有什么输出处于“1”状态，因此有的初学者在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。初始步是*的，一方面因为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。

· 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在功能表图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从后一步返回初始步。在单周期操作方式下，系统停留在初始状态；在连续循环工作方式时，将从后一步返回下一工作周期开始运行的一步。

·在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用没有断电保持功能的编程元件代表各步，PLC进入运行工作方式时，它们均处于OFF状态，必须用初始化脉冲的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步否则因功能表图中没有活动步，系统将无工作。如果系统有自动、手动两种工作方式，功能表图是用来描述自动工作过程的，这时还应在系统由手动工作方式进入自动工作方式时，用一个适当的信号将初始步置为活动步。

    1．转换实现的条件

    在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足以下两个条件。

    ·该转换所有的前级步都是活动步。

    ·相应的转换条件得到满足。

    如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现，为了强调同步实现，有向连线的水平部分应用双线表示，参见图5.20 (c)。

    2．转换实现时应完成的操作

    转换实现时，应完成以下两个操作。

    ·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。

    ·使所有由有向连线与相应转换符号相连的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，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活动步；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全部变为非活动步。

    ·在选择序列的分支与合并处，一个转换实际上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。转换实现的基本规则是根据功能表图设计梯形图的基础，它适用于顺序功能图中的各种基本结构和下一节介绍的各种顺序控制梯形图的编程方法。
能表图的基本结构可分为单序列、选择序列和并行序列3种形式，如图5.20所示。同时，功能表图中的某一个工步还可以包括若干个子步和转换，以增强描述问题的层次性。

    1．单序列

    图5.20 (a)所示为单序列的结构形式。它由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。

    2．选择序列

    图5.20 (b)所示为选择序列的结构形式。选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线之下。如果步07是活动步，并且转换条件h=1，则发生由步07→步08的转换；如果步07是活动步，并且转换条件k=1，则发生由步07→步10的转换。

    注意：如果将选择条件k改为kh，则当k和h同时为成立时，将优先选择h对应的序列。一般只允许同时选择一个序列。

    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，用和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。如果步09是活动步，并且转换条件j=1，则发生由步09→步12的转换；如果步11是活动步，并且转换条件m=1，则发生由步11→步12的转换。

    3．并列序列

    当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列，用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况，其结构形式如图5.20 (c)所示。

    并行序列的开始称为分支。当步15是活动的，并且转换条件p=1时，16和19这两步同时变为活动步，同时步3变为不活动步。步16、19被同时激活后，每个序列中活动步的进展将是独立的。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示，在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。

    并行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。当直接连在双线上的所有前级步(步17、19)都处于活动状态，并且转换条件s=l时，才会发生步17、19到步20的转步，即步17、19同时变为不活动步，而步20变为活动步。

    4．子步( Microstep)

    在顺序功能图中，某一步可以包含一系列子步和转换，如图5.21所示。通常这些序列表示系统的一个完整的子功能。

    子步的使用*地方便了顺序功能图的编写，使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。

    设计者可以从简单的对整个系统的全面描述开始，然后画出更详细的顺序功能图，子步中还可以包含更详细的子步。这种设计方法的逻辑性很强，可以减少设计中的错误，缩短总体设计和查错需要的时间。

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