顺序控制
S1
S2
T1
T2
S4
T3
S6
T4
T5
S5
顺序控制任务
传送带向前 钻 传送带向前 铣 传送带向前 终检 结束
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
预备
钻
铣
终检
顺序控制的结构
启动
停止
自动方式
单步方式
键控方式
方式选择
应答
故障信号
和
运行信号
顺控器使能
初态状态
转换条件
命令输出
手动控制
互锁条件
步序标志
驱动执行机构
顺控器
顺控器的原理
-SF7
-SF1
-Automatic
-Initial state
&
顺控器启动
-Automatic
&
顺控器停止
S
R
R
-SF0
-SF1
-SF7
置/复位步序标志
最后一步的标志
-SF2
S
R
-SF3
-SF2
- Transition from
S2 to S3
&
-SF6
S
-SF7
&
-Final
inspection
SF.. = Step flag
S.. = Step
Start
R
-SF7
R
-SF6
S
命令输出的原理
>=1
&
&
&
-Output
=
-SFx
-Automatic
->MANUAL<
mode
-Jog FORWARD
Safety
interlocks
顺控器的表达和结构(1)
生产线的功能方框图(符合 DIN 40 719, Part 6)
Automatic
Step 1
1
NS
NSD
Q Conveyor motor
Monitoring time 5 s
I START
Q Initial state
R
Step 2
2
NS
NSD
Drilling
Waiting time 4 s
I Initiator 2
R
Step 3
3
NS
NSD
Q
Monitoring time 5 s
T 108 Waiting time over
R
Automatic
Step 7 (last step)
NS
Reset step 7
顺控器的表达和结构(2)
Step 4
4
NS
NSD
Milling
Waiting time 6 s
I
Initiator 3
R
Step 5
5
NS
NSD
Q
Monitoring time 5 s
T 109
Waiting time over
R
Step 6
6
NS
Enable final inspection
I
Light barrier obstructed
R
Step 7
7
NS
End of sequencer
I
Final inspection
S
顺序控制“加工流水线”的设计
OB 1
:JU FC 100
FC 100
选择方式
系统启动
手动方式
自动方式
(启动顺控器)
:
:
:BE
FC 106
顺序控制
检查初始状态
:JU FC 108
命令输出
步序指示
:BE
FC 108
顺控器
步序标志
步序转换
等待时间
监视时间
:BE
:JU FC 106
:BE
FC108中顺控器的结构
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
T1
T2
T3
T4
T5
T6
End
S = Step
T = Transition
T7
练习: 编写顺序控制程序
FC108 顺控器
Step 1
&
SEQUENCER OFF
&
S
R
R
R
Step 2
&
S
R
Step 3
&
S
R
练习: 程序测试
M
M
M
>=1
T 106
S5T#5S
I
TV
BI
BCD
R
Q
#M
M
&
=
Q
S_ODT
S
用S7- GRAPH 编程顺序控制系统
S7-GRAPH: 顺序控制的编程工具
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
S2
T1
T2
S4
T3
S6
T4
T5
S5
顺序控制小结
顺序控制的主要组成部分
运行方式部分
顺控器
命令输出
实现顺序控制的两种方法
将顺控器作为标志顺控器编程
用顺序控制软件包S7-GRAPH
目录 页码
顺序控制任务............................................................................................................................................. 2
顺序控制的结构........................................................................................................................................ 3
顺控器的原理 ............................................................................................................................................ 4
命令输出的原理 ........................................................................................................................................ 5
顺控器的表达和结构(1) .............. ............................................................................................................ 6
顺控器的表达和结构(2) ............................................................................................................................ 7
顺序控制“加工流水线”的设计.................................................................................................................... 8
FC108中顺控器的结构 ............................................................................................................................... 9
练习: 编写顺序控制程序.......................................................................................................................... 10
练习: 程序测试.............. ....................................……….......................................................................... 11
用S7- GRAPH 编程顺序控制系统............... ............................................................................................... 12
顺序控制小结.............. .............. ............................................................................................................. 13
任务 将一个具有四个工作站：预备、钻、铣和终检的加工线用顺序控制来编程。 一个工件位于预备位置上。 起动条件满足后，工件被传送到钻加工位置（步1）。 对工件进行四秒钟钻加工（步2）。 钻加工时间到达后，工件被继续送到铣加工站（步3）。 对工件进行四秒钟铣加工（步4）。 铣加工时间到达后，工件被送到终检站（步5）。 对工件进行终检（步6）后，在预备工作站上放一个新零件（或者已经有了新零 件），再按应答键，可以使过程从头开始。 从以上描述已经可以看出，加工过程由一系列步（S）或功能组成，这些步或功能按顺序由转换条件激活。
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”。
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 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。
和状态信号
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SFX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SF0到SFx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 为从一个已激活的频准确地进入下一步，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SFx时，转换条件只是使最后一步标志SFx复位，第一步步标志SF0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）。
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 ）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。
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GRAPH7直接输入粗结构（宏观结构图）， 也可以直接输入微观结构。
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。
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FC100同以前一样，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。
FC100运行方式 FC100中已经编写了系统开/关，手动方式和自动方式，顺控器用“自动方式”信号()起动。
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 ） =“1”，INI 2（I ）和INI 3（I ）=“0”时，达 到初始状态。 初始状态在输出端上显示。 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（）。 步2：4S钻加工（T108，SD），上显示 步4：4S铣加工（T109，SD），上显示 步6：终检上显示 编写手动方式下（=1），传送带电机的键控运行方式（）。
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= 步1= 步3= 步5=
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 当至=“0”以及=“1”时为初始步 （=“1”）
步S0，SF0（） 没有命令输出。
转换条件T1 START=“1”（）和初始状态（）
步S1，SF1（） 传送带电机向前
转换要件T2 到达位置2（）
步S2，SF2（） 钻加工4秒钟（T108）
转换条件T3 等待时间T108到达
步S3，SF3（） 传送带电机向前
转换条件T4 到达位置3（）
步S4，SF4（） 铣加工4秒钟（T109）
转换条件T5 等待时间T109到达
步S5，SF5（） 传送带电机向前
转换条件T6 光电传感器（）被断开
步S6，SF6（） 终检
一个控制循环结束 用按钮S4（）对终检进行应答
顺控器OFF（=“0”）至复位（在步0处起动）
要求 按给定条件设计和编写FC106的程序，设计FC108的程序。
程序测试 第一步，全清PLC。 将软件块送入PLC后，在OBI中调用程序（JU FC100，JU FC106） 第二步，首先测试自动方式。请注意下面的顺序： 系统ON（显示）， AUTO ON，顺控器ON（）， 在INI 1处将零件放在装配线上（=初始状态）， （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。
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 1131-3 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
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。
