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1 附录4:顺序控制 S1 T1 T4 S2 S5 S6 T2 T5 S4 T3 目录 页码
目录 页码 顺序控制任务 顺序控制的结构 顺控器的原理 命令输出的原理 顺控器的表达和结构(1) 顺控器的表达和结构(2) 顺序控制“加工流水线”的设计 FC108中顺控器的结构 练习1: 编写顺序控制程序 ….… 练习2: 程序测试 ……… … 用S7- GRAPH 编程顺序控制系统 顺序控制小结 … 练习答案 ……… – 22 T3

2 顺序控制任务 预备 初始位置 传送带向前 钻 传送带向前 铣 传送带向前 终检 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 钻 铣 终检
顺序控制 上面的任务同以前的控制任务相比类型不同。这种任务的过程被分解成步，按一定的顺序运行，适于用顺序控制来实现。 顺序控制的典型例子是洗衣机和汽车洗涤流水线，或交通信号系统。即：传统方法中采用步进传动装置或定时盘来实现的控制过程。 相反，电梯控制是采用逻辑操作控制的典型例子，在这种控制中不存在按一定顺序重复的“步”。 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 初始位置 传送带向前 钻 传送带向前 铣 传送带向前 终检

3 命令输出 在这个部分中，由顺控器决定的步序以及从系统过程来的封锁信号来激活输出。
顺序控制的结构 启动 停止 自动方式 单步方式 键控方式 应答 方式选择 顺控器使能 初态状态 顺控器 故障信号 和 运行信号 转换条件 步序标志 手动控制 顺序控制 一个完整的顺序控制系统分四个部分： 的结构 - 方式选择 - 顺控器 - 命令输出 - 故障信号和运行信号 在本章中，我们主要是弄清顺控器的原理。 方式选择 在运行方式选择部分中，处理各种运行方式的条件和封锁信号。运行方式在操作台上通过选择开关或按钮设置和显示。设置的结果形成使能信号或封锁信号来影响“顺控器”和“命令输出”。通常，基本的运行方式如下： 在“自动”方式下，顺控器中确定的控制顺序在起动后不需操作人员的干预自动执行。 “单步”方式使系统的安装调试变得简单，并可以在顺控器出现故障时使用，在这种方式下可以由手动一步一步地执行顺控器的程序。 在“键控”方式下，各执行机构（输出端）可以由手动控制且不依靠PLC程序。 在我们这个任务中，方式选择部分缩减到在自动方式下，仅对顺控器进行开/关控制。一步一步地管理程序执行的顺序，可以给每个步编写一个等待时间或者一个监控时间，这两个时间被当作转换条件和/或故障信号来处理。 命令输出 在这个部分中，由顺控器决定的步序以及从系统过程来的封锁信号来激活输出。 故障信号和状态信号 在“信号部分”中产生状态信号和故障信号。例如对当前步的显示。 互锁条件 命令输出 驱动执行机构

4 顺控器的原理 顺控器启动 顺控器停止 置/复位步序标志 最后一步的标志 & & R R S R & & S R R -Sequencer
ON & & R -Sequencer ON -SM0 -SM1 R -SM1 -SMx S R -SM0 -SMx 置/复位步序标志 最后一步的标志 & & -SM0 -SMx - Transition from S0 to S1 S -SM1 R -Final inspection -SMx 顺控器的启动 如果其它的步都没有激活，那么信号“Sequencer ON”确定顺控器的初始状态，初始步被置位。这样，既可以启动顺控器，也可以在最后一个步标志SMx复位后使顺控器重新启动。 顺控器的停止 当“Sequencer ON”信号的状态为“0”时，所有的步标志SM0到SMx必须复位。如果需要从中断点继续进行控制，必须通过一个附加程序来实现（暖起动）。 步序标志的置位/复位 为从一个已激活的步准确地进入下一步，必须对这个已激活的步标志和进入下一步的转换条件进行AND运算，得出的逻辑信号使下一个步标志置位，并使原来正在运行步标志复位。 到了最后一步SMx时，转换条件只是使最后一步标志SMx复位，第一步步标志SM0在所有的步标志被处理之后而重新置“1” （参见顺控器的起动）。 R -SM0 SM.. = Step Marker S.. = Step

5 命令输出的原理 & >=1 & & = -SFx -Automatic -Manual -Jog FORWARD Safety
Safety interlocks = -Output 现行步的命令输出 命令输出根据运行方式是“自动”还是“手动”将有所不同，对于不同的运行方式，必须考虑使用不同的安全封锁信号。 在顺序控制中，对具有存贮功能的赋值输出（S Qx.y）应该小心，因为，用这种赋值在顺控器的控制出现故障时，在后面的步中复位条件可能不满足。

6 顺控器的表达和结构(1) 生产线的控制系统流程图(符合IEC 848) >=1 Sequencer ON
I8.4 Acknowledge final inspection Sequencer ON R Step 0 I 1.7 START Q 8.1 Initial position 1 NS Q 5.5 Conveyor motor R Step 1 NSD Monitoring time 5 s 表达方式 顺控器的结构与生产过程中一步一步的控制功能相对应。用图形表达时，可以使用两种不同的表达方式： 1．控制系统流程图，按照IEC848（上图）。从这个控制系统流程图出发，顺控器的各个步可以用STL方式编程。 2．宏观结构图，按照标准IEC848（准备中的DIN）。在编程器上可以用系统程序S7-GRAPH直接输入粗结构（宏观结构图）， 也可以直接输入微观结构。 I 8.6 Initiator 2 2 NS Drilling R Step 2 NSD Waiting time 4 s

7 顺控器的表达和结构(2) T 108 Waiting time over 3 NS Q 5.5 Conv.FORWARD R Step 3
NSD Monitoring time 5 s I 8.7 Initiator 3 4 NS Milling R Step 4 NSD Waiting time 4 s T 109 Waiting time over 5 NS Q 5.5 Conv.FORWARD R Step 5 NSD Monitoring time 5 s 转换条件 转换条件（步使能条件）决定从一步到执行下一步所需的条件。该条件由控制过程决定，它们可以是来自控制站的信号，限位开关，温度检测器，压力检测器等等，以及定时器发出的信号，这些信号通常进行AND逻辑运算，这就是为什么根据IEC848的控制系统流程图中仅有AND运算，当通过逻辑运算得出的转换条件满足以后，相应的步标志被置位，这个步被激活。 步 一个步标志被置位后，它的控制命令被送给执行器。执行器可以是开关装置，阀门，接触器等等，由这些执行器的动作引起的系统中的变化，影响下一步的转换条件。 编程时可以给每个步编定等待时间和监控时间，等待时间作为下一步的转换条件参加逻辑运算，监控时间被当作故障信号或封锁信号处理。 I 8.0 Light barrier obstructed 6 NS Enable final inspection R NSD Reset step6 Step 6

8 顺序控制“加工流水线”的设计 OB 1 FC 104 选择方式 系统启动 手动方式 自动方式 (启动顺控器) : :BE
:JU FC FC 106 顺序控制 FC 108 顺控器 检查初始状态 :JU FC 命令输出 步序指示 :BE 步序标志 步序转换 等待时间 监视时间 :BE :JU FC 即使本章只是从原理上来处理顺序控制，也应该对所给的任务编写出典型的程序框架，使它包含顺序控制的各个部分，即：程序块FC104同以前的FC15一样，里面编写运行方式部分，FC106中主要编写命令输出、显示和信息，对于顺控器本身选择顺序块FC108。 FC104运行方式 FC104中编写系统开/关，手动方式和自动方式，顺控器用“自动方式”信号(Q4.3)起动，并编写闪烁信号M100.0(1Hz)。 FC106顺序控制 在这个程序块中，还必须定义下列条件，以便课程中的任务能够统一： 1．初始状态：当INI 1 （I 8.5） = “1”，INI 2（I 8.6）和INI 3（I 8.7）= “0” 时，达到初始状态。 初始状态在输出端Q8.1上显示。 2．跳转到FC108 3．命令输出：需要编写下列输出赋值语句 由步1、3和5的步标志：传送带电机向前（Q8.5）。 步2：4S钻加工（T108，SD），Q8.2上显示 步4：4S铣加工（T109，SD），Q8.3上显示 步6：终检Q8.4上显示 编写手动方式下（Q4.2=1），传送带电机的键控运行方式（I0.2）。 4．步显示，步2，4和6通过命令输出显示，用下列输出显示其它的步。 步0=Q 步1=Q 步3=Q 步5=Q4.6 :BE

9 FC108中顺控器的结构 T0 S0 T1 S1 T2 S2 T3 S3 T4 S4 T5 S = Step S5
T = Transition FC108顺控器 考虑到任务的要求，顺控器包括相应的步和转换条件。 FC108中的程序 顺控器 功能 转换条件0 当M106.1至M106.6=“0”以及Q4.3= “1”时为初始步 （M106.0= “1”） 步S0，SM0（M106.0） 没有命令输出。 转换条件T1 START= “1”（I1.7）和初始状态（Q8.1） 步S1，SM1（M106.1） 传送带电机向前 转换要件T2 到达位置2（I8.6） 步S2，SM2（M160.2） 钻加工4秒钟（T108） 转换条件T3 等待时间T108到达 步S3，SM3（M106.3） 传送带电机向前 转换条件T4 到达位置3（I8.7） 步S4，SM4（M106.4） 铣加工4秒钟（T109） 转换条件T5 等待时间T109到达 步S5，SM5（M106.5） 传送带电机向前 转换条件T6 光电传感器（I8.0）被断开 步S6，SM6（M106.6） 终检 一个控制循环结束 用按钮S4（I8.4）对终检进行应答 顺控器OFF（Q4.3= “0”）M106.0至106.6复位（在步0处起动） T6 S6

10 练习1: 编写顺序控制程序 & & & & FC108 顺控器 Step 0 SEQUENCER OFF R S Step 1 Step 2
要求 按给定条件设计和编写FC104, FC106和FC108的程序。 S S R R

11 = 练习2: 程序测试 M 106.1 >=1 T 106 M 106.3 M 106.5 S S_ODT S5T#5S TV BI
BCD I 1.6 R Q #M 107.0 & M 100.0 = Q 4.0 程序测试 第一步，全清PLC。 将软件块送入PLC后，在OB1中调用程序（JU FC104，JU FC106） 第二步，首先测试自动方式。请注意下面的顺序： 系统ON（Q4.1显示）， AUTO ON，顺控器ON（Q4.3）， 在INI 1处将零件放在装配线上（Q8.1=初始状态）， I1.7（START）置“1”，零件被送走…… 运行监控 请再进行下列功能测试：在加工过程中或传送带运行过程中，将工件从传送带上取下，以模拟一个传感器不能识别的工件，控制过程会怎样？ 对于这种情况，可以给每个步编写一个监控时间，即：在监控时间到达以前，下一个步的传换条件必须满足，否则发出故障信号。 为此，步1，3和5中应该增加传送带运行的监控，如果传送带的运行时间过，那么就发出故障信号，其程序如上图。 将这段扩展程序完整地编写在FC108中（本来故障信号应编写在FC106中），如上所示测试其功能，如果需要装配线在出现故障时停车，故障信号必须作为封锁信号编入命令输出程序中的“传送带运动”段里。 注意 只有在下列情况下才能对监控时间进行这种简单的设定和起动。 a) 步不是一个一个地连接； b) 选择相同的定时时间值； c) 不需要步专用的信息显示。

12 用S7- GRAPH 编程顺序控制系统 S7-GRAPH: 顺序控制的编程工具 S7-GRAPH可以优化下列工作： 兼容IEC 1131-3
为生产需要而设计 用图形将过程分解成步骤和转换条件 步骤中包含要执行的动作 转换器用于检查转换为下一步的条件 S7-GRAPH可以优化下列工作： 计划，配置 编程 调试 维护 诊断 S1 T1 T4 S2 S5 S6 T2 T5 S4 S7-GRAPH 利用S7-GRAPH编程语言，可以清楚快速地组织和编写S7 PLC系统的顺序控制程序。 它根据功能将控制任务分解为若干步，其顺序用图形方式显示出来并且可形成图形和文本方式的文件。 在每一步中要执行相应的动作并且根据条件决定是否转换为下一步。它们的定 义、互锁或监视功能用STEP7的编程语言 LAD 来实现。 S7-300/400的S7-GRAPH软件与 IEC 标准建立的顺序控制语言兼容。 功能 该语言可提供下列功能： • 在同一个S7-GRAPH功能块中可同时存在几个顺控器 • 步序和转换条件的号码可自由分配 • 同时分支和可选分支 • 跳转 (也可以到其它顺控序列中） • 激活/保持步序就可以启动/停止顺序控制的执行 测试功能 • 显示动态的步序和有故障的步序 • 状态显示和修改变量 • 在手动、自动和单步模式间切换 用户接口 • 全局、单页或单步显示 • 互锁控制和监视条件的图形分离 T3

13 顺序控制小结 顺序控制的主要组成部分 实现顺序控制的两种方法 运行方式部分 顺控器 命令输出 将顺控器作为标志顺控器编程
用顺序控制软件包S7-GRAPH 顺序控制组成部分 顺序控制适合于可以按照严格的时间顺序划分结构的任务，顺序控制的设计和编程简单、省时。其主要组成部分有： ——运行方式部分 ——顺控器 ——命令输出 实现顺序控制的方法 顺序控制的心脏是顺控器，顺控器由发布“命令输出”的步（步标志）和用来复位已激活的步，并激活下一步的转换条件组成，实现顺序控制有两种方法： 1．将顺控器作为标志顺控器编程，需要自己编写运行方式部分； 2．使用顺序控制软件包S7-GRAPH。

14 练习答案

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