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顺序控制设计法


青岛大学-西门子先进自动化技术联合实验室
顺序控制步的划分(动力头的进给过程为例) 步序节拍
阶段(步序) 转换条件 黑线→红线(初始段)SM0.1 ON 红线→蓝线(快进段) I0.0 ON OF 蓝线→绿线(工进段) I0.1 ON 绿线→粉红(快退段) I0.2 ON
输出状态变化 Q0.0 OF Q0.1 OF Q0.2 OF Q0.0 ON Q0.1 ON Q0.2
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Q0.0 OF Q0.1 ON Q0.2 OF Q0.0 OF Q0.1 OF Q0.2 ON
与系统的初始状态 相对应的步称为初始步, 初始状态一般是系统等 待起动命令的相对静止 的状态。
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当系统正处于某一步所在的阶段时,该 步处于活动状态,称该步为“活动步”。步 处于活动状态时,相应的动作被执行;处于 不活动状态时,相应的非存储型动作被停止 执行。
(4)步间的短横线旁边的逻辑条件表示转换条件
使系统由当前步进入 下一步的信号称为转换条 件。转换条件可以是外部 的输入信号,如按钮、指 令开关、限位开关的接通 /断开等;也可以是可编 程序控制器内部产生的信 号,如定时器、计数器常 开触点的接通等。转换条 件还可能是若干个信号的 与、或、非逻辑组合。
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步的活动状态习惯 的进展方向是从上到下或 从左至右,在这两个方向 有向连线上的箭头可以省 略。如果不是上述的方向, 应在有向连线上用箭头注 明进展方向。在可以省略 箭头的有向连线上,为了 更易于理解也可以加箭头。
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(3)步间的短横线表示转换
3
4
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S5
2、选择序列
2
S10
1
S8
h
k
S9
j
S11 n
S6
规则 • 用水平线下连接多个转 换,表示步骤选择开始, 称分支。 • 转换上的数字1、2表示 转换同时成立时的优先 度,无数字左先。 • 多数个转换被连接在下 面的水平线上,表示选 择结束,称合并。
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组合机床的动力头进给运动的顺序功能图

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(1)矩形单线方框代表步(双线方框代表初始 步)
框内可用编号代表步序,也可用位存储单元作为 程序进入该步的标志。 步是根据输出量的状态变化来划分的,在任何 一步之内,各输出量的ON/OFF状态不变,但是相 邻两步输出量的状态是不同的。
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顺序功能图主要由步、 有向连线、转换、转换条 件和动作(命令)组成。
下面我们以组合机床的 动力头进给运动为例来 绘制其顺序功能图。
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组合机床的动力头进给运动
I0.3
I0.1
I0.2
初始位置停在左边 (由限位开关I0.3指示) 按下启动按钮,向右快进(Q0.0和Q0.1控制) 到限位开关I0.1后,转入工作进给 (Q0.1控制) 到限位开关I0.2后,快速返回(Q0.2控制)至初始 位置(I0.3)停下
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(2)步间的连接线称为有向连线 在顺序功能图中,随 着时间的推移和转换条件 的实现,将会发生步的活 动状态的进展,这种进展 按有向连线规定的路线和 方向进行。在画顺序功能 图时,将代表各步的方框 按它们成为活动步的先后 次序顺序排列,并用有向 连线将它们连接起来。
顺序控制的典型事例:电镀自动生产线
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电镀流程概述
在上主产线前要求毛坯无严重缺陷,并经过滚磨或 磨光前处理。经吹尘后,上线用弱碱性溶液,采用 阴极电解除油。时间控制在 10 ~ 15S ,电流密度为 3 ~ 5A / dm2 ,清洗后,用氢氟酸溶液浸蚀 5s ,提高 镀层附着力。预镀是关键一环,采用预镀氰化铜的 方法,在零件表面形成一层完全覆盖,致密区附着 良好的镀层。水洗后,镀镍 5min 。其中,除油,预 镀铜,镀镍的槽温控制在 50 ~ 60℃,镀铜和镀镍要 求初始用高密度电流冲击 2min ,之后镀镍再用涓流 镀 3min ,同时阴极移动,用于搅拌电镀溶液,以保 证镀层均匀,致密,不起皮。为了节能,必须是镀 件进入镀槽后,才能接通电流排。
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电镀线上的输入输出设备
输出设备: 上升/下降继电器。前进/后退继电器。抓紧继电器。 喷淋,加热,吹尘继电器。阴极移动继电器。电流 排通断接触器及原点指示灯和声光报警器。
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对于此类顺序控制的PLC实例,可以采用顺 序控制设计法来进行PLC程序的设计。 有的可编程序控制器则提供了顺序功能图编程 语言,用户在编程软件中生成顺序功能图后便完成 了编程工作,如西门子S7-300/400 PLC中的S7 Graph编程语言。
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顺序控制的实质是面对两类对象:步序标志和操作 动作。
这类似接力赛,参赛人一定要取得接力棒才能进入 比赛,任何时刻只能一人参赛,,交棒后,前一个 参赛人要及时退出比赛。交棒就是步序发生过程。 随之才是运动员的各自奔跑。
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顺序控制的三个要点
快进
练习3 工进
快退
I0.1
I0.2
I0.3
设动力头初始状态停在左边,按下启动按钮I0.0后, Q0.0和Q0.2为1,动力头向右快速进给,碰到I0.2 后,变为工作进给Q0.0为1,碰到限位I0.3后,暂 停5s;5s后Q0.2和Q0.1为1,工作台快速退回,返 回初始位置停止运动。画出顺序功能图。
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刘华波
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8.2 顺序功能图
所谓顺序控制,就是按照生产工艺预先规定 的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状 态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自 动地有秩序地进行操作。
例如电镀自动生产线就是一个典型的顺序控 制过程。
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电镀线上的输入输出设备
方式转换开关:设手动、单步、单周期、自动四个 方式。 对手动方式,还配有上/下,进/退,抓/放三种 运动选择开关,供操作人员控制天车的运动。 另设有起动,停止,急停和复位四个按钮。 位置检侧元件:有上限 ,下限,左限,右限及 2 位~8位限。分别用限位开关俭测。 控制检测元件有:除油,预镀,电镀槽位的温度检 测。
SM0.1 M0.3 I0.3
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Q0.0
Q0.1
Q0.1
Q0.2
转换用有向 连线上与有向连线 垂直的短划线来表 示,转换将相邻两 步分隔开。步的活 动状态的进展是由 转换的实现来完成 的,并与控制过程 的发展相对应。
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SM0.1
M0.0 I0.0 M0.1 I0.2 Q0.0 Q0.2
M0.2
I0.3 M0.3 T37 M0.4
Q0.0
T37(5s)
Q0.1
Q0.2
I0.1
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顺序功能图(SFC)的其他形式

2
1、单序列
规则 转换与步骤交互连 接。每一步的后面 仅有一个转换,每 一个转换后面仅有 一步。
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SM0.1 M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 Q0.1
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、布尔代数表达 式或图形符号标注在 表示转换的短线的旁 边,使用得最多的是 布尔代数表达式。
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M0.0 I0.0 M0.1 I0.1 M0.2 I0.2 M0.3 I0.3 Q0.2 Q0.1 Q0.0 Q0.1
绘制顺序功能图时的注意事项
1. 两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们 隔开; 2. 两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔 开; 3. 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,这一步可能没有什么输出处于ON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。初始步是必不可少的,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。
顺序控制设计法是一种先进的设计方法,
很容易被初学者接受,对于有经验的工程师,也会 提高设计的效率,程序的调试、修改和阅读也很方 便。
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什么是顺序功能图?
顺序功能图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顺序控制程序的有 力工具。 顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体 技术,它是一种通用的技术语言,可以供进一步设 计和不同专业的人员之间进行技术交流之用。
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4.自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程, 因此在顺序功能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,应从最后一步返回初始步,系统停留 在初始状态。
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5.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,进入RUN工作方式 时,它们均处于OFF状态,必须用初始化脉冲 SM0.1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。如果系统有自动、手动两种工作方式, 顺序功能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。
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