■应知点:

了解顺序控制继电器指令的使用。

■应会点:

掌握使用顺序控制继电器指令进行程序设计的方法。

一、任务简述

图10－10所示为自动送料装车系统示意图。其工作方式如下:

图10－10　自动送料装车系统示意图

初始状态，红灯L2灭，绿灯L1亮，表示允许汽车进来装料。料斗出料阀门K2，传送带电机M1、M2、M3皆为OFF。当汽车到来时(用S2开关接通表示)，L2亮，L1灭，电机M3先运行，电机M2在M3启动3 s后开始运行，电机M1在M2启动3 s后开始运行。再等待3 s后，K2打开出料。当汽车装满后(用S2断开表示)，K2关闭，等待3 s后，电机M1停止，电机M2在M1停止3 s后停止，电机M3在M2停止3 s后停止。L1亮，L2灭，表示汽车可以开走。S1是料斗中料位检测开关，其闭合表示料满，出料阀K2可以打开，其分断表示料斗未满，此时进料阀K1打开，而K2关闭。

二、相关知识

在上一个任务中我们已经掌握了顺序控制法和顺序功能图对一个复杂的PLC控制系统进行设计，S7－200系列PLC还专门提供了一类用于顺序控制系统设计的指令，即顺序控制继电器指令，在本次任务中，我们将学习顺序控制继电器指令及其程序设计。

1.顺序控制继电器指令

用梯形图或语句表方式编写程序固然广为电气技术人员接受，但对于一个复杂的控制系统，尤其是顺序控制程序，由于内部的连锁、互动关系极其复杂，其梯形图往往长达数百行，通常要由熟练的电气工程师才能编制出这样的程序。另外，如果在梯形图上不加注释，则这种梯形图的可读性也会大大降低。

近年来.许多新生产的PLC在梯形图语言之外加上了顺序控制指令，采用一般编程语言，用于编制复杂的顺序控制程序。利用这种编程方法，使初学者也很容易偏写出复杂的顺序控制程序.即便是熟练的电气工程师用这种方法后也能大大提高工作效率。另外这种方法也为调试、试运行带来许多方便。

S7－200CPU含有256个顺序控制继电器用于顺序控制。S7－200包含顺序控制指令。它可以模仿控制进程的步骤，对程序逻辑分块。可以将程序分成单个流程的顺序步骤，也可同时激活多个流程。可以使单个流程有条件地分成多支单个流程，也可以使多个流程有条件地重新汇集成单个流程。从而对一个复杂的工程可以十分方便地编制控制程序。

S7－200的顺序控制包括三个指令:即顺控开始指令(SCR)，顺控转换指令(SCRT)和顺控结束指令(SCRE)。顺控程序段是从SCR开始到SCRE结束。

1)顺控开始指令

顺控开始指令的表示:顺控开始指令由顺控开始指令助记符(SCR)和顺控继电器Sn组成，其中n为顺控继电器的位号。其梯形图和语句表表示如图10－11(a)所示。

顺控开始指令的操作:当顺控继电器Sn＝1时，启动SCR n段的顺控程序，顺控程序从标记SCR n开始，到SCRE指令终止。在执行到SCR n之前一定要使Sn置位才能进到SCR n顺控程序段。顺控程序段一定要从SCR n开始。

数据范围:n＝0.0~31.7

图10－11　SCR指令的梯形图及语句表格式

2)顺控转换指令

顺控转换指令的表示:顺控转换指令由顺控转换指令助记符(SCRT)和顺控继电器Sn组成，其中n为顺控继电器的位号。其梯形图和语句表表示如图10－11(b)所示。

顺控转换指令的操作:在执行到SCRE之前，顺序控制转换(SCRT)指令确定要启动的下一个SCR位(将要设定的下n位)。事实上在执行SCRT指令，就终结了前一个SCR程序段(即本段的Sn被复位)，而启动下一SCR程序段(即下一段顺控继电器被置位)。只等执行到SCRE指令时就过渡到下一个顺控程序段。

数据范围:n＝0.0~31.7。

3)顺控结束指令

顺控结束指令的表示:顺控结束指令由顺控结束指令助记符(SCRE)构成。其梯形图和语句表表示如图10－11(c)所示。

顺控结束指令的操作:执行到SCRE意味着本SCR n程序段的结束。紧接着要执行下一个(或几个)等于1的顺控继电器开始的顺控程序段，一个顺控程序段要用SCRE结束。

理解SCR指令:

顺序控制为应用程序设计提供组织操作或顺序进入程序段的一项技术。用户程序的分段区域允许更简单地进行编程及监控。对于顺序控制指令，由SCR与SCRE指令之间的全部逻辑组成SCR段，能否执行顺控程序段取决于S n的值。SCRT指令设定S位，启动下一个SCR段，并复位本部分的S位。

图10－12　状态转移图应用范例

不能在多个程序内使用相同的S位。例如，如果在主程序内使用S0.1，则不能再在子程序内使用。

不能在SCR段内使用JMP及LBL指令。这意味着不允许转入、转内或转出SCR段。可以围绕SCR段使用跳转及标签指令。

不能在SCR段内使用FOR，NEXT，或END指令。

2.状态转移图

S7－200的顺序控制继电器(S)的状态在顺序控制过程中反映了各个顺控程序段是否应该被执行。从这个意义上讲顺序控制继电器的状态代表了工程中各个工作过程的状态，而工程状态的变化也就是顺序控制继电器状态的转移。状态转移图可以很方便地把工程状态用顺序控制继电器的状态描述出来，因而它也很容易地转换成梯形图或语句表程序。

状态转移图应用实例见图10－12。图中，当S0.0＝1时，系统进入S0.0顺控程序段。在这一程序段中，使Q0.0输出1，使Q0.1置位。当I0.1＝l时，状态由S0.0转为S0.1。由状态转移图过渡到梯形图或语句表程序是很方便的。从图中可以看到一个SCR顺控程序段起始于SCR指令，终止于SCRE指令。在执行到SCRE之前一定要有顺控转移指令SCRT。还应该注意到，在一个顺控程序段中用OUT指令的输出只能在本程序段内保持，为了在本程序段也能保持的输出，应该使用置位指令S。还应该注意到顺控转移条件(I0.1)和顺控转移指令(SCRT)的编程方法及语句的位置。

三、应用实施

自动送料装卸系统的关键是如何控制三级传送带的运行和停止。三级传送带的启动必须是最下面的最先启动，最上面的最后启动，而停止则反过来。这就是所谓的“顺序启动，逆序停止”，所不同的是，这次是以时间为参量，实现自动控制。

1.PLC选型

从上面的分析可知本控制系统有2路输入信号，即两个限位开关。有7路输出信号，包括两个指示灯、两个电磁阀和三个接触器(分别控制三级传送带的电动机)。输入输出信号均为开关量。所以控制系统可选用CPU224，集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，满足控制要求，而且还有一定的余量。

2.I/O编址

自动送料装车系统的I/O地址分配见表10－3。

表10－3　自动送料装车系统的I/O地址分配表

3.PLC外部接线图(www.daowen.com)

自动送料装车PLC控制系统的外部接线图见图10－13。

4.顺序功能图

自动送料装车PLC控制系统的顺序功能图见图10－14。

图10－13　自动送料装车PLC控制系统的外部接线图

图10－14　自动送料装车PLC控制系统的顺序功能图

5.梯形图程序

自动送料装车系统的梯形图程序如图10－15所示。

图10－15　自动送料装车PLC控制系统的梯形图(一)

图10－15　自动送料装车PLC控制系统的梯形图(二)

图10－15　自动送料装车PLC控制系统的梯形图(三)

程序说明:

网络1~网络5:程序段S0.0，初始状态，绿灯L1亮，红灯L2灭，允许小车进来装料，当限位开关S2发出信号(S2闭合表示)时，转向、程序段S0.1。

网络6~网络9:程序段S0.1，绿灯L1灭，红灯L2点亮，表示小车正在装料，第三级传送带M3先运行，同时开始计时，3秒钟时间一到转向程序段S0.2。

网络10~网络13:程序段S0.2，间隔3 s后，第二级传送带M2再运行，同时开始计时，3 s时间一到转向程序段S0.3。

网络14~网络17:程序段S0.3，间隔3 s后，第一级传送带M1最后运行，同时开始计时，3秒钟时间一到转向程序段S0.4。

网络18~网络21和网络34:程序段S0.4，间隔3 s后，料斗出料阀打开，开始装料。此时首先要判断料斗中是否有料，如果有，S1闭合，出料阀打开装料，如果没有，S1断开，料斗进料阀先进料，此时出料阀是关闭的，当小车装满后，S2发出信号(S2断开表示)，转向程序段S0.5。

网络22~网络25:程序段S0.5，料斗出料阀先关闭，同时开始计时，3秒钟时间一到转向程序段S0.6。

网络26~网络29:程序段S0.6，间隔3 s后，第一级传送带M1先关闭，同时开始计时，3秒钟时间一到转向程序段S0.7。

网络30~网络33:程序段S0.7，间隔3 s后，第二级传送带M2再关闭，同时开始计时，3秒钟时间一到转向程序段S0.0，此时的状态和初始状态相似，即第三级传送带M3最后关闭，绿灯L1亮，红灯L2灭，表示小车可以开走。

6.程序调试

检查完后将程序下载到PLC，运行调试，如有问题，检查排除故障。

四、操作技能考评

通过对本任务相关知识的了解和应用操作实施，对本任务实际掌握情况进行操作技能考评，具体考核要求和考核标准如表10－4所示。

表10－4　任务操作技能考核要求和考核标准

教学小结

在工程上，用梯形图或语句表的一般指令编程，程序简洁但需要一定的编程技巧，特别是对于一个工艺过程比较复杂的控制系统，如一些顺序控制过程，各过程之间的逻辑关系复杂，会给编程带来较大的困难。此时。若利用顺序功能图(SFC－Sequential Function Chart)语言来编制顺序控制程序会比较简单。各种型号的PLC的编程软件，一般都为用户提供了一些顺序控制指令。S7－200系列PLC的编程软件有三条顺序控制继电器指令，结合顺序控制继电器S(称状态元件)，即可用功能图的方法进行编程。

思考与练习

图10－16　剪板机示意图

1.图10－16中是某剪板机的示意图，其工作过程如下:开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关被压下，压钳限位开关(I0.0)和剪刀限位开关(I0.1)的状态为ON。按下起动按钮(Il.0为ON)，工作过程如下:首先板料右行(Q0.0为ON)至右限位开关I0.3动作，然后压钳下行(Q0.1为ON并保持)，压紧板料后，压力继电器l0.4为ON，压钳保持压紧，剪刀开始下行(Q0.2为ON)。剪断板料后，I0.2变为0N，压钳和剪刀同时上行(Q0.3和Q0.4为ON，Q0.1和Q0.2为OFF)，它们分别碰到各自的上限位开关I0.0和I0.1后，分别停止上行。当压钳和剪刀都停止上行后，开始下一周期的工作，剪完l0块料后停止工作并停在初始状态。

2.根据要求设计钻床加工圆盘状零件PLC程序。

图10－17　钻床加工圆盘状零件示意图

控制要求:某专用钻床用来加工圆盘状零件上均匀分布的6个孔如图10－17所示。开始自动运行时两个钻头在最上面的位置，限位开关I0.3和I0.5均为ON。操作人员放好工件后，按下启动按钮I0.0，Q0.0变为ON，工件被夹紧，夹紧后压力继电器I0.1为ON，Q0.1和Q0.3使两只钻头同时开始工作，分别钻到由限位开关I0.2和I0.4设定的深度时，Q0.2和Q0.4使两只钻头分别上行，升到由限位开关I0.3和I0.5设定的起始位置时，分别停止上行，设定值为3的计数器C0的当前值加1。两个都上升到位后，若没有钻完3对孔，C0的常闭触点闭合，Q0.5使工件旋转120。旋转到位时限位开关I0.6为ON，旋转结束后又开始钻第2对孔。3对孔都钻完后，计数器的当前值等于设定值3，C0的常开触点闭合，Q0.6使工件松开，松开到位时，限位开关I0.7为ON，系统返回初始状态。