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1、第八章 可编程控制器的程序设计第三节 顺序控制设计法与顺序功能图一、顺序控制设计法一、顺序控制设计法顺顺序序控控制制就就是是按按照照生生产产工工艺艺预预先先规规定定的的顺顺序序,在在各各个个输输入入信信号号的的作作用用下下,根根据据内内部部状状态态和和时时间间的的顺顺序序,在在生生产产过过程程中中各各个个执执行行机机构构自自动动地地有有序序地地进进行行工工作作。使使用用顺顺序序控控制制设设计计法法时时首首先先根根据据系系统统的的工工艺艺过过程程，画画出出顺顺序序功功能能图图，然然后后根根据据顺顺序序功功能能图画出梯形图。图画出梯形图。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图系统工艺过程顺序功能图梯形
2、图顺序控制设计法思路二、顺序控制设计法的设计步骤二、顺序控制设计法的设计步骤1 1、步的划分、步的划分 2 2、转换条件的确定、转换条件的确定 3 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制 4 4、梯形图的绘制、梯形图的绘制第三节 顺序控制设计法与顺序功能图1 1、步的划分、步的划分 步步的的定定义义：将将系系统统的的工工作作过过程程划划分分成成若若干干个个顺顺序序相相连的阶段，这些阶段称为连的阶段，这些阶段称为“步步”。步步的的划划分分：步步是是根根据据PLCPLC输输出出量量的的状状态态划划分分的的。只只要要系系统统的的输输出出量量状状态态发发生生变变化化，系系统统就就从从原原来来的的步步进
3、进入入新新的的步步。在在每每一一步步内内PLCPLC各各输输出出量量状状态态均均保保持持不不变变，但但是相邻两步输出量总的状态是不同的。是相邻两步输出量总的状态是不同的。例：例：第三节 顺序控制设计法与顺序功能图步与动作步与动作 步步将将系系统统的的一一个个工工作作周周期期，按按输输出出量量的的状状态态变变化化，划划分分为为若若干干个个顺顺序序相相连连的的阶阶段段，每每个个阶段叫做步。阶段叫做步。“步步”用用编编程程元元件件（如如辅辅助助存存储储器器或或状状态态继继电器电器S S）表示）表示 与系统的初始状态对应的步叫与系统的初始状态对应的步叫“初始步初始步”，用双线方框表示用双线方框表示 当
4、当系系统统正正处处于于某某一一步步所所在在的的阶阶段段时时，该该步步处处于活动状态，称该步处于于活动状态，称该步处于“活动步活动步”。步步处处于于活活动动状状态态时时，相相应应的的动动作作被被执执行行；处处于于不不活活动动状状态态时时，相相应应的的非非存存储储型型动动作作被被停停止止执执行。行。2 2、转换条件的确定、转换条件的确定转转换换条条件件是是使使系系统统从从当当前前步步进进入入下下一一步步的的条条件件。常常见见的的转转换换条条件件有有按按钮钮、行行程程开开关关、定定时时器器和和计计数数器器的的触触点点的的动动作作（通通/断断）等等。转转换换条条件件也也可可以是若干个信号的逻辑组合。以
5、是若干个信号的逻辑组合。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图3 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的特性的一种图形一种图形。顺序功能图主要由顺序功能图主要由步、有向连线、转换、转换条步、有向连线、转换、转换条件件和和动作（命令）动作（命令）组成。组成。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图顺序功能图顺序功能图:三要素三要素 是一种通用的技术语言。主要由步、有向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。转换条件转换条件步步动作或命令动作或
6、命令将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段每一步所完成的工作使系统由前级步进入下一步的信号称为转换条件转换有向线段一个简单的顺序功能图（状态转移图）1动作12动作2条件3条件1条件23 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制步：步在顺序功能图中用矩形框表示，一般用代表该步的编程元件（步：步在顺序功能图中用矩形框表示，一般用代表该步的编程元件（MM和和S S）的元件号作为步的编号，如）的元件号作为步的编号，如M0M0等，这样在根据顺序功能图设计梯等，这样在根据顺序功能图设计梯形图时较为方便。形图时较为方便。当系统正工作于某一步时，该步处于活动状态，称为当系统正工作于某一步时，该步处于活动
7、状态，称为“活动步活动步”。步处。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非保持于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非保持型动作被停止执行。型动作被停止执行。控制过程刚开始阶段的活动步与系统初始状态相对应，称为控制过程刚开始阶段的活动步与系统初始状态相对应，称为“初始步初始步”，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。在顺序功能图，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。在顺序功能图中初始步用双线框表示，每个顺序功能图中至少应有一个初始步。中初始步用双线框表示，每个顺序功能图中至少应有一个初始步。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图3 3、
8、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制“动作动作”是指某步活动时，是指某步活动时，PLCPLC向被控系统发出的命令，向被控系统发出的命令，或被控系统应执行的动作。动作用矩形框中的文字或符或被控系统应执行的动作。动作用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某号表示，该矩形框应与相应步的矩形框相连接。如果某一步有几个动作，可以用下图中的两种画法来表示，但一步有几个动作，可以用下图中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。是并不隐含这些动作之间的任何顺序。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图3 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制步的活动状态进展是按有向连线规定的
9、路线进行。有向连线上无箭步的活动状态进展是按有向连线规定的路线进行。有向连线上无箭头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。如果不是上述方向，头标注时，其进展方向是从上到下、从左到右。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明方向。应在有向连线上用箭头注明方向。步的活动状态进展是由步的活动状态进展是由转换转换来完成。转换是用与有向连线垂直的来完成。转换是用与有向连线垂直的短短划线划线来表示，步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转来表示，步与步之间不允许直接相连，必须有转换隔开，而转换与转换之间也同样不能直接相连，必须有步隔开。换与转换之间也同样不能直接相连，必须有步隔开。转换条件是与转
10、换相关的逻辑命题。转换条件是与转换相关的逻辑命题。转换条件可以用文字语言、布转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线旁边。例如。例如 转换转换条件条件X X和和X X分别表示当分别表示当X X从从“1 1”（接通）到（接通）到“0 0”（断开）和从（断开）和从“0 0”到到“1 1”状态时条件成立。状态时条件成立。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图3 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制步与步之间实现转换应同时具备两个条件：步与步之间实现转换应同时具备两个条件：(1)(1)前级步必须是活动步。前级步必须是活动步。(
11、2)(2)对应的转换条件成立。对应的转换条件成立。当同时具备以上两个条件时，才能实现步的转换。即所当同时具备以上两个条件时，才能实现步的转换。即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，而所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都步，而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。变为不活动步。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图3 3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制根据步与步转换的不同情况，顺序功能图有以下几种结根据步与步转换的不同情况，顺序功能图有以下几种结构形式：构形式：单序列结构单序列结构选择序列结构选择序列结构并
12、行序列结构并行序列结构子步结构子步结构跳步、重复和循环序列结构跳步、重复和循环序列结构第三节 顺序控制设计法与顺序功能图第三节 顺序控制设计法与顺序功能图顺序功能图的单序列结构形式最为简单，它由一系列顺序功能图的单序列结构形式最为简单，它由一系列按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有按顺序排列、相继激活的步组成。每一步的后面只有一个转换，每一个转换后面只有一步一个转换，每一个转换后面只有一步 。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图选择序列有开始和结束之分。选择序列的开始称为分支，选择选择序列有开始和结束之分。选择序列的开始称为分支，选择序列的结束称为合并。序列的结束称为合并。选择序列的分
13、支是指一个前级步后面紧接着有若干个后续步可选择序列的分支是指一个前级步后面紧接着有若干个后续步可供供选择选择，各分支都有各自的转换条件。分支中表示转换的短划，各分支都有各自的转换条件。分支中表示转换的短划线只能标在水平线之下。线只能标在水平线之下。选择序列的合并是指几个选择分支合并到一个公共序列上。各选择序列的合并是指几个选择分支合并到一个公共序列上。各分支也都有各自的转换条件，转换条件只能标在水平线之上。分支也都有各自的转换条件，转换条件只能标在水平线之上。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图并行序列也有开始和结束之分。并行序列的开始也称为分并行序列也有开始和结束之分。并行序列的开始也称为分支
14、，并行序列的结束也称为合并。支，并行序列的结束也称为合并。并行序列的分支指当转换实现后将并行序列的分支指当转换实现后将同时同时使多个后续步激活。使多个后续步激活。为了强调转换的为了强调转换的同步实现同步实现，水平连线用双线表示。，水平连线用双线表示。并行序列的合并。当直接连在双线上的所有前级步都为活并行序列的合并。当直接连在双线上的所有前级步都为活动步时，且转换条件成立，才能使转换实现。动步时，且转换条件成立，才能使转换实现。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图在绘制复杂控制系统顺序功能图在绘制复杂控制系统顺序功能图时，为了使总体设计时容易抓住时，为了使总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，能更简洁
15、地表系统的主要矛盾，能更简洁地表示系统的整体功能和全貌，通常示系统的整体功能和全貌，通常采用子步的结构形式，可避免一采用子步的结构形式，可避免一开始就陷入某些细节中。开始就陷入某些细节中。所谓子步的结构是指在顺序功能所谓子步的结构是指在顺序功能图中，某一步包含着一系列子步图中，某一步包含着一系列子步和转换。和转换。跳步、重复和循环序列结构实际上都是选择跳步、重复和循环序列结构实际上都是选择序列结构的特殊形式序列结构的特殊形式 。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图第三节 顺序控制设计法与顺序功能图绘制顺序功能图的注意事项：绘制顺序功能图的注意事项：（1 1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换
16、将它们隔开；两）两个步绝对不能直接相连，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。个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。（2 2）顺序功能图中的初始步一般对应于）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态系统等待起动的初始状态，初始步可能没有输出处于初始步可能没有输出处于ONON状态，但初始步是必不可状态，但初始步是必不可 少的。少的。（3 3）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺 序序功能图中一般应有由步和有向连线组成的功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环闭环。（4 4）在
17、顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才）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。因此在进入有可能变成活动步。因此在进入RUNRUN工作方式时，必工作方式时，必 须用初始化脉冲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，否则因顺序功能的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无法工作。图中没有活动步，系统将无法工作。第三节 顺序控制设计法与顺序功能图4 4、梯形图的绘制、梯形图的绘制根据顺序功能图，采用某种编程方式设计出梯形图。根据顺序功能图，采用某种编程方式设计出梯形图。常用的设计方法有三种：起保停电路设计法、以转常用的设计方法有三种：起保停电路设计法、以转换为中心设计法、步进顺控指令设计法。换为中心设计法、步进顺控指令设计法。