PLC原理及应用讲义3.docx
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PLC原理及应用讲义3
PLC原理及应用（讲义）
目
录
1
第一章．
P
LC
概
论.......................................................................2
第二章．
第三章．
PLC的组成及工作原理........................................................................2
三菱FX2NPLC指令系统.....................................................................2
第四章．
P
LC
应用实例.......................................................................2
第五章．
PLC程序设计的功能表图方法............................................................2
第一节.
概
述......................................................................................................................2
第二节.
一．
二．
三．
四．
第三节.
一．
二．
第六章．
第一节．
一．
二．
三．
第二节．
一．
二．
三．
功能表图的基本概念...............................................................................................3
步.....................................................................................................................................................3
有向线和转移.................................................................................................................................4
功能表图的构成规则.....................................................................................................................4
功能表图的基本形式.....................................................................................................................4
用梯形图实现功能表图的程序设计........................................................................7
步的进入.........................................................................................................................................7
步的退出.........................................................................................................................................7
PLC应用中的若干问题......................................................................10
PLC的使用及其型号选择.....................................................................................10
PLC型号的选择...........................................................................................................................10
开关量I/O模块的选择................................................................................................................11
编程手段的选择...........................................................................................................................12
降低PLC系统费用的方法....................................................................................12
减少模块的数量...........................................................................................................................12
减少输入点...................................................................................................................................12
减少输出点...................................................................................................................................15
参考书：
.....................................................................................................................16
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PLC原理及应用（讲义）
2
第一章．P
L
C
概
论
见
《PLC原理及应用（讲义）》上
第二章．PLC的组成及工作原理
见
《PLC原理及应用（讲义）》上
第三章．三菱FX2NPLC指令系统
见
《PLC原理及应用（讲义）》中
第四章．P
见
L
C应用实例
《PLC原理及应用（讲义）》中
第五章．PLC程序设计的功能表图方法
第一节.
概述
功能表图（FunctionChart）亦称顺序功能表图（SequenceFunctionChart），简
称SFC。
在前面我们已经系统地介绍了梯形图设计方法，这种方法绝大多数是采用经验
设计方法，是从传统的继电器逻辑设计方法继承而来，它的基本设计思想是：
被
控制过程由若干个状态所组成，每个状态都由输入的某些命令信号建立，辅助继
电器用于区分状态且构成执行元件的输入变量，而辅助继电器的状态由输入的命
令信号控制，正确找出辅助继电器、命令信号及执行元件之间的逻辑关系，也就
基本完成了程序设计任务。
经验法仅适用于简单的单一顺序问题的程序设计，且设计无一定的规律可循，
对稍复杂的程序设计起来显得较为困难，而对具有并发顺序选择顺序的问题就更
显得无能为力，故有必要寻求一种能解决更广泛顺序类型问题的程序设计方法。
功能表图是一种能很好解决上述问题的程序设计方法，它是描述控制系统的控
制过程、功能、特性的一种图形，它最初很象一种工艺性的流程图，它并不涉及
所描述的控制功能之具体技术，是一种通用的技术语言。
这种设计方法很容易被
初学者接受，对有一定经验的技术人员而言也会提高设计效率，有资料称这种设
计方法可减少2/3的设计时间，且用此法设计出的程序调试、修改、阅读也很容易。
这种设计方法是在80年代初由法国科技人员最先提出的，因为它有许多优越
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性，很快得到了推广，法、德等国并对此推出了相关的国家标准，IEC了于88年
公布了类似的国际标准，我国也已在86年颁布了功能表图的国标。
功能表图法在PLC程设中有两种用法：
1）直接根据功能表图的原理研制PLC，即将功能表图作为一种编程语言直接
使用，目前已有此类产品，多数应用在大、中型PLC上，其编程主要通过CRT终
端，直接使用功能表图输入控制要求。
2）用功能表图说明PLC所要完成的控制功能，然后再据此找出逻辑关系并画
出梯形图。
这种应用法较多，本节主要讨论这种方法。
第二节.
功能表图的基本概念
功能表图是一种描述顺序控制系统过
程、功能和特性的图形表示方法。
主要由步、
转移，有向线等元素组成。
一．步
n
如
n为序号
图5-1步的符号
10
步是控制系统中一相对不变的状态，在功能表图中，步通常表示某个或某些执
行元件的状态，其符号见图5-1。
步又分成起始步、动步、静步。
1．起始步：
起始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行的起
点。
一个控制系统至少要有1个起始步，起始步的符号
见图5-2
2．动步、静步
静步是指控制系统当前没有运行的步。
动步是指控制系统当前正在运行的步。
动步用1个小黑点放在步的方框图中表示，见图5-3。
动步、静步是系统分析时用的术语，平时进行程设时
N
N为序号
图5-2起始步
N
·
并不用。
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图5-3动步符号
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4
3．步对应的动作
步是一个稳定的状态，表示过程中的一个动作。
在该步的右边用1个矩形框表
示，见图5-4，当一个步对应多个动作时，可用图5-5表示。
N
动作
N
动作A
动作B
N
动作A动作B
图5-4与步对应动作的表示方法
二．有向线和转移
图5-5一步对应多个动作的表示方法
1．有向线
在控制系统中动步是变化的，会向前转移的，转移的方向
是按有向线规定的路线进行，习惯上是从上到下、由左至右；
如不是上述方向，应在有向线上用箭头标明转移方向。
必要时为了便于理解也可加箭头。
a+b
c.d
图5-6
2．转移条件
动步的转移是有条件的，转移条件在有向线上划一短横线表
示，见图5-6，横线旁边注明转移条件。
若同一级步都是动步，且该步后的转移条件满足，则实现转移，即后一静步
变为动步，原来的动步变为静步。
三．功能表图的构成规则
画控制系统功能表图必须遵循以下规则：
1）步与步不能直接相连，必须用转移分开。
2）转移与转移不能相连，必须用步分开。
3）步与步之间的连接采用有向线，从上→下或由左→右画时，可以省略箭头。
当有向线从下→上或由右→左时，必须画箭头，以明示方向。
4）至少有1个起始步。
四．功能表图的基本形式
3
d
5
7
8
12
1.单一序列
单一序列由一系列前后相继
4
5
e
6
e
9
f
11
g
m
13
n
p
激活的步组成，每步的后面紧接
一个转移，每个转移后面只有一
（a）
（b）
（c）
图5-7单一序列与选择序列
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5
个步，见图5-7（a）。
2.选择序列
选择序列的开始称为分支，见
图5-68（b），转移符号只能标在水平
连线之下。
如果步5是活动的，并且转移条件e＝1，则发生由步5→步6的进展。
如果步5是活动的，并且f＝1，则发生由步5→步9的进展。
一般只允许同时
选择一个序列。
选择序列的结束称为合并，见图5-7（c）。
几个选择序列合并到一个公共序列时，
转移符号和需要重新组合的序列数量相同，转移符号只允许标在水平连线之上。
如果步7是活动步，并且转移条件m＝1，则发生由步7→步13的进展。
如果步8
是活动步，并且n=1,则发生由步8→步13的进展。
3.并发序列
并发序列的开始称为分支，见图5-8（a）。
当转移的实现导致几个序列同时激活
时，这些序列称为并发序列。
当步3是活动的，并且转移条件d＝1时，
3
2
5
7
d
e
4
6
（a）
8
9
（b）
图5-8并发序列的分支与合并
步4、步6、步8这三步同时变为活动步。
同时步3变为静步。
为了强调转移的同
步实现。
水平连线用双线表示。
步4、步6、步8被同时激活后，每个序列中活动
步的进展将是独立的。
在表示同步的水平双线之上。
只允许有一个转移符号。
并发序列的结束称为合并，见图5-8（b）。
在表示同步的水平双线之下，只
允许有一个转移符号。
当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且转
移条件e=1时，才会发生步2、步5、步7到步9的进展，即步2、步5、步7同
时变为静步，而步9变为活动步。
并发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。
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例如：
图5-9是一个三工位钻床的工作台示意图。
图5-10是该工作台控制系统
的功能表图。
步1是初始步，按下起动按钮后，三个工位同时工作。
一个工位将
工件送到圆形工作台上，然后送料推杆退回。
另一个工位将工件夹紧并钻孔，钻
完后钻头向上返回初始位置并松开工件。
在第三个工位用深度计测量加工的孔
是否合格：
如果合格，则测量头上升，并自动卸下加工好的工件。
然后卸料杆返
回；如果不合格，测量头返回后人工取走次品，并用按钮发出人工卸料完成的信
号。
三个工位的操作都完成以后，工作台顺时针旋转120℃，最后系统返回初始
步。
步4、步9、步14并不完成什么动作，是为同
时结束三个并发步而设置的等待步。
图5-10中水平
双线之下的转移条件“=1”表示转移条件总是满足
的，即只要步4、步9、步14都是活动的，就会发
钻孔
卸工件
生步4、步9、步14到步17的转移，步4、步9、
步14变为静步，而步17变为活动步。
返回
装工料
返回
图5-9工作台示意图
1
起动
2
送料推杆推
5
夹具夹紧
10
测头下探定时2，2.1秒
3
料到位
送料推杆返回
6
已夹紧
钻到位
下钻
探到底,且2探到底,但T<2.0秒
或T≥2.1秒
推杆初始位
7
提钻
11
测头上升
15
测头上升
升到顶
升到顶
升到顶
4
8
夹具松开
12
卸料杆拨
16
人工卸料
↑
9
已松开
13
卸毕
卸料杆返回
卸完按钮
卸料杆初始位
14
=1
17
工作台旋转
120°
图5-10
三工位钻床控制系统功能表图
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7
第三节.
用梯形图实现功能表图的程序设计
一．步的进入
除起始步外，每步的进入用该步前的转移条件和上一步的状态相与作为启动条
件。
起始步一般用其它所有步的静步状态相与作为它的驱动条件。
二．步的退出
用后面1步的状态作为本步的退出条件
注意：
并发序列步的退出。
并发序列退出进入后一步时，必须将所有并发顺序
支路最后一步的状态相与后作为下一步进入的条件。
例如：
¤4例6中讲述的液体混合装置一例，其PLC控制原理图、功能表图如
图5-11（a）、（b）。
控制程序梯形图如图5-12。
L
N
1
启动
RUN
H
I
L
T
E+
X0
X1
X2
X3
X4
COM
Y1
Y2
Y3
Y4
YV1
YV2
YV3
R
2
3
4
RUN.L
I
H
T
开YV1
开YV2
R加热
Y1
Y2
Y4
5
开YV3
Y3
（a）
图5-11液体混合装置控制系统功能表图
L
（b）
Y1
M15
Y2Y3
X0X3
Y4
Y2
M15
Y1
*
Y1
起始步1的状态用M15表示，是用
步2～步5的静步状态相与作为它的驱
Y0
Y2
Y1
X2
X1
Y4
Y3
Y2
Y4
动条件。
Y4
M15支路在单一顺序控制中无多大
意义，可省。
但在选择/并发顺序中有
Y4
Y3
X4
X3
Y3
较明确的意义，可使程序结构清晰。
图5-12
END
液体混合装置
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PLC控制程序梯形图
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8
再如三位工位钻床的PLC控制原理图、地址分配见图5-13：
假设每步的状态用M位表示，例如M01、M09、M10、M17分别表示1、9、10、
17步的状态。
对应的梯形图如图5-14：
RUN
启动
料到位
推杆初始位
夹具已夹紧
夹具已松开
钻头钻到位
钻头升到顶
探头探到底
探头升到顶
卸毕
卸料杆初始位
旋转120°
卸完按钮
X0
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X10
X11
X12
X13
X14
E+
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y10
Y11
Y12
Y13
Y14
送料推杆推
送料推杆返回
夹具夹紧
夹具松开
钻头下钻
钻头提钻
测头下探
测头上升
卸料杆拨
卸料杆返回
工作台旋转
人工卸料灯
COM
图5-13
三位工位钻床的PLC控制原理图
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9
M02M03M04…M09M10M11…M17
X0
2
M02
M01M06
M055
M05
M01M11M15
M1010
M10
M3X2M17
M044
M04
M08X4M17
M099
M09
M13X12
M1414
M16X14
Y4
M01
并
发
进
入
并
发
的
最
后
一
步
*
*
M10M21M12
M11
M10M25M16
M15
M11X10M13
M12
M12X11M14
M13
M15X14M14
M16
M04M09M14X13
M17
M02
M03
选
择
进
入
M1515
M1212
选择顺
序的最
M1616后一步
M1717并发汇总
Y1送料推杆推
Y2
送料推杆返回
M02
X1
M04
M033
M05
Y3
夹具夹紧
M05
M06
M03
M06
X3
X5
M07
M08
M066
升级会员 