江西西门子S7-1200PLC模块代理经销商

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PLC顺序功能图顺序设计法的一般步骤

    (1)分析控制要求，将控制过程分成若干个工作步，明确各步的功能，弄清分支的结构（如单序列、选择序列、并行序列），确定各步的转换条件，将控制要求用功能图表示出来。

    (2)确定所需的I/O点数，选择PLC机型，进行I/O分配。

    (3)给每个步分配一个控制位。对于S7-200系列PLC，可以选择顺序控制继电器S、内部标志位存储器M的位。

    (4)根据顺序功能图，设计出梯形图程序，根据某些特殊要求，添加部分控制程序。

    【例7-6】完成图7-20所示的某组合机床动力头进给运动的控制程序设计。

    (1)程序设计过程：

    ①绘制顺序功能图，如图7-21所示。

    ②进行I/O分配，见表7-9。根据输入需要4点，输出需要3点，可以选择S7 CPU221 AC/DC/继电器型PLC。

    ③给每步分配辅助继电器。初始步的辅助继电器为M0.0，第1步的辅助继电器为M0.1，第2步的辅助继电器为M0.2，第3步的辅助继电器为M0.3。

    表7-9    动力头控制系统的I/O分配表

    ④根据顺序功能图，画出梯形图。

    (2)梯形图工作过程分析：

    ①初始步动力头在原位等待，系统上电时激活初始步，辅助继电器M0.1～M0.3均不得电。

    ②第1步是系统快进步。在初始步M0.0激活的情况下，按启动按钮后，该步就成为活动步。

    ③第2步是系统工进步。在第1步正在执行（M0.1为“ON”）的条件下，压下限位开关SQ1，该步变成活动步。

    ④第3步是系统快退步。在第2步正在执行(M0.2为“ON”)的条件下，压下限位开关SQ2，该步变成活动步。该步的关断条件为退回原位，压下SQ3。该步为系统一步，当关断条件满足时，回到初始状态。

    在工业自动化生产中．无论是自动化单机还是组合机床以及自动化生产线，经常要用到机械手，以完成工件的取放。对于片状材料，所谓“手”，既可以是真空吸盘，也可以是电磁铁；对于棒形等材料，“手”既可以是夹钳，也可以是夹具。对机械手的控制主要是位置识别、运动方向控制以及对物料是否存在的判别。

    【例7-7】某机械手的结构和工作过程如图7-27所示。它的任务是将A工作台的工件搬运到B工作台上。机械手是由能提供上下、左右运动的机械组成，上下与左右运动分别由双线圈两位电磁阀驱动气缸来实现。一旦某个方向电磁阀得电，机械手沿相应方向运动。当该方向电磁阀失电，机械手保持当前位置直至另一方向电磁阀得电为止。放松／夹紧是由一个单线圈两位电磁阀驱动气缸来实现的。当线圈得电时即为夹紧，失电时即为放松。由于夹紧操作中不使用限位开关，因此，当夹紧电磁阀得电后，就启动定时器计时，持续一定时间即认定为已经夹紧。同样，放松操作也是由定时器控制实现的。现要求完成PLC用于机械手控制的程序设计。机械手的工作过程如下：

    (1)机械手位于初始位置（压合SQ2、SQ4）时，按下启动按钮SB，下降电磁阀YV1得电，机械手下降直至压合SQ1为止。

    (2)夹紧电磁阀YV2得电，同时启动定时器，2.3s后工件夹紧。

    (3)上升电磁阀YV3得电，机械手抓起工件上升，直至压合SQ2为止。

    (4)机械手右移电磁阀YV4得电，机械手右移直至压合SQ3。

    (5)YV1得电，机械手下降直至压合SQ1。

    (6)夹紧电磁阀YV2失电，放工件到B台，2s后认定已放松。

    (7)YV3得电，机械手上升，直至压合SQ2。

    (8)机械手向左电磁阀YV5得电，机械手左移，直至压合SQ4，机械手回到原点，完成一个循环。

    下面根据上述要求设计机械手控制的PLC程序。

    (1)根据控制要求，画出顺序功能图，如图7-28所示，控制过程为单一顺序过程。

    (2)进行I/O分配，如表7-10所示。根据输入5点、输出5点，选择S7 CPU222 AC/DC/继电器型。

    (3)根据顺序功能图，画出梯形图。

    顺序功能图从结构上可分为单一顺序结构、选择顺序结构、并发顺序结构和循环结构4种。

    (1)单一顺序结构：顺序功能图中没有分支，每个步后只跟有1个转移，1个转移后也仅连接1个步。当上一步为活动步且转移条件满足时，下一步激活，同时上一步变成不活动步。图7-21所示的就是1个单一顺序结构的功能图。

    (2)选择顺序结构：就是在某步后有若干个单一顺序等待选择，当某一顺序的转移条件满足时，则选择进入该顺序。注意，一次仅能选择进入1个顺序执行。图7-22所示的就是一个选择顺序的功能图。

    选择顺序的开始称为分支，在图7-22中步5之后有4个分支，各分支不能同时执行，只能选择其中的1个分支执行。例如，当步5为活动步且条件ab满足时，则转向6步执行；当步5为活动步且条件满足时，则转向8步执行；当步5为活动步且条件满足时，则转向9步执行；当步5为活动步且条件满足时，则转向11步执行。但是，当步6被选中执行时，步8、9和11均不能激活，同样当步8、步9或步11被选中执行时，另外3个分支也都不能激活。

    选择序列的结束称为合并。在图7-22中，不论哪个分支的一步成为活动步，且转换条件满足时都要转向步12。

    (3)并发顺序结构：是指在某一转移条件下，能同时启动若干个单一顺序的结构。并发顺序的开始也称为分支，但为了区别于选择序列结构的顺序功能图，用双线来表示并行序列分支的开始，如图7-23所示。在图7-23中，当步1为活动步且条件a满足时，则步2、步3、步4同时被激活变为活动步，而步1变为不活动步。

    并发顺序的结束也称为合并，但为了区别于选择序列结构，用双线来表示并行序列分支的合并。在图7-23中，当并发顺序各分支的一步即步5、步6和步7都为活动步且条件e满足时，则步8成为活动步，同时步5、步6和步7变为不活动步。

    (4)循环结构：当控制过程执行时，其中某些步要反复执行的结构。循环可分为全局循环和局部循环，如图7-24所示。图7-24(a)所示为全局循环的顺序功能图，当一步为活动步且转移条件sn+1变为ON时，一步停止，转到第1步执行，从而又开始整个过程，循环往复。图7-24(b)所示为局部循环的功能图，图中第5步后转移有两个，分别为d和e，当第5步为活动步且转移条件d满足时，向下执行第6步；当第5步为活动步且转移条件e满足时，则执行第3步，之后顺序向下执行，到第5步再次判断d和e哪个条件满足；当e满足时，继续循环执行第3、4、5步。

由图7-21可知，顺序功能图是由步、转移、转移条件和动作说明等4部分组成。

    (1)步：对应控制过程的一个稳定状态，表示过程中的1个动作，用矩形框表示，框内的数字表示步的编号，步右边矩形框里注明该步对应的动作。初始步对应控制系统的初始状态，其采用双线框表示。

    (2)转移：是指从一个步到另一个步的变化，用有向线段来表示。有向线段的箭头表示转移方向，由上到下转移时可省去箭头。

    (3)转移条件：是指系统从一个步向另一个步转移的必要条件。采用在有向线段上画短横线，并在短横线旁用文字、符号或逻辑表达式注明转移条件的具体内容。

    (4)活动步：是指正在执行的步。当前一步为活动步且转移条件满足时，将激活下一步运行并终止前一步的执行。
  在要求有极高可靠性的大型系统中，常采用冗余技术来保证系统的高可靠性。所谓冗余系统，是指系统中有多余的部分，没有它，系统照样工作，但当系统出现故障时，这种多余的部分能立即替代故障部分而使系统继续正常运行。各PLC生产厂家的冗余系统设计方法不同，一种是靠硬件来实现的，另一种是靠软件来实现的。

    1．靠硬件实现的冗余系统

    这种系统中有两个CPU模块在同时工作，它们执行同一个用户程序。当主模块工作时，备用模块的输出被禁止；当主模块失效时，备用模块立即投入使用。其切换过程是由冗余处理单元控制的，在接到故障信息后，冗余处理单元能立即将功能切换到备用CPU模块上。例如，OMRON的C2000H、CVM1D机等，在配备相应的工作模块（主要是双机模块）后，可以设置成这种系统。在双机运行前进行必要的设定后，两个CPU即可同时启动工作。在调试或编程时，经必要的设定后即可单机运行，比较灵活。

    2．靠软件实现的冗余系统

    这种系统也有两个CPU模块在同时运行一个程序，与靠硬件实现的冗余系统不同的是，该系统不是靠冗余处理单元对两个CPU模块进行切换的。主CPU模块通过通信口与备用CPU模块连在一起进行通信，在每个扫描周期的末了进行数据校验比较，当主CPU模块有故障时，备用CPU立即接替故障CPU模块的工作。例如，西门子公司的S5系列、S7的400系列机的冗余系统就是采用这种方式。

    冗余系统的投资费用相当大，不是十分必需场合不必使用。另外，对那些容易发生故障的模块或部件，如电源模块、输出模块等，适当地做些备份，一旦发现故障则立即更换，以限度地减小停机损失。

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