任务3 顺序控制指令的应用
子任务1 单流程控制
一、目标
通过项目教学，让学生了解顺序控制指令，掌握顺序控制指令的单流程控制。
二、要求
（1）了解顺序控制指令。
（2）了解单流程控制的结构。
（3）掌握顺序控制指令的单流程控制。
三、知识链接
1.顺序控制指令：（LSCR、SCRT、SCRE）
S7-200中的顺序控制指令LSCR、SCRT、SCRE是专门用于编制顺序控制程序的。顺序控制程序被划分为LSCR与SCRE指令之间的若干个SCR段，一个SCR段对应于顺序功能图中的一个步。顺序控制指令的格式如表4-3所示。
表4-3 顺序控制指令的格式
（1）对顺序控制指令说明如下：
① 装载顺序控制指令“LSCR S-bit”用来表示一个SCR段（顺序功能图中的步）的开始。指令中的操作数S-bit顺序控制继电器“S”的位地址。顺序控制继电器为“1”状态时，执行对应的SCR段中的程序；反之，不执行。
② 顺序控制结束指令SCRE用来表示SCR段的结束。
③ 顺序控制转移指令“SCRT S-bit”用来表示在SCR段之间进行转移，即活动状态的转移。当SCRT线圈“得电”时，SCRT指令中指定的顺序控制继电器变为“1”状态，同时，当前活动的顺序控制继电器被复位为“0”状态。
（2）使用顺序控制指令时应注意以下几点：
① 不能在同一段程序中使用相同的状态继电器位。
② 不能在SCR段之间使用JMP及LBL指令，即不能用跳转的方法跳入或跳出SCR段。
③ 不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。
2.单流程控制的定义
单流程控制就是每一个步后面仅有一个转换，每一个转换后面仅有一步，其结构如图4-7所示，是顺序控制三种基本结构中最简单的。
四、设计举例（演示教学）
液体混合装置的结构如图4-8所示，上限位、中限位和下限位液位传感器被液体淹没时为ON，电磁阀A、B和C的线圈通电时打开，线圈断电时关闭。初始状态时容器是空的，各阀门均关闭，各传感器均为OFF。按下启动按钮后，打开阀A，液体A流入容器，当中限位传感开关I0.2变为ON时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器。液面到达上限位时，关闭阀B，搅拌电动机开始运行，搅拌液体，60s后停止搅伴，打开阀C，放出混合液，液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀C，完成混合工作。
图4-7 单流程控制
图4-8 液体混合装置
1.PLC的I/O分配及功能表（见表4-4）
表4-4 PLC的I/O分配及功能表
2.液体混合装置的控制线路（见图4-9）
3.根据控制要求画出顺序功能图（见图4-10）
图4-9 液体混合装置的控制线路
图4-10 液体混合装置的顺序功能图
4.液体混合装置的顺序控制程序（见图4-11）
图4-11 液体混合装置的控制程序
5.操作步骤
（1）按如图4-9所示的线路连接液体混合装置的控制线路。
（2）接通PLC的电源。
（3）启动编程软件，单击工具栏“停止”按钮（▇）使PLC处于STOP（停止）状态。
（4）将如图4-11所示的控制程序下载到PLC中。
（5）单击工具栏“运行”按钮（►）使PLC处于RUN（运行）状态。
（6）按下启动按钮SB1，电磁阀A打开，液体A流入容器，液面上升，当液面到达中限位开关时，关闭阀A，打开阀B，液体B流入容器，液面到达上限位开关时，关闭阀B，搅拌电动机开始运行，60s后停止搅拌，打开阀C，放出混合液，液面降至下限位开关之后再过5s，容器放空，关闭阀C。
子任务2 选择结构流程控制
一、目标
通过项目教学，让学生了解什么是选择结构流程控制，掌握顺序控制指令的选择结构流程控制。
二、要求
（1）了解选择结构流程控制。
（2）掌握顺序控制指令的选择结构流程控制。
图4-12 选择结构流程控制
三、知识链接
（1）选择结构流程控制的定义：
在多个分支结构中，根据不同的转移条件来选择其中的某一个分支流程，这就是选择结构流程控制。
（2）其结构如图4-12所示。
四、设计举例（演示教学）
运输带控制系统的PLC控制。
图4-13中的3条运输带顺序相连，为了避免运送的物料在2号和3号运输带上堆积，按下启动按钮I0.0，3号运输带开始运行，4s后2号运输带自动启动，再过6s后1号运输带自动启动。停机的顺序与启动的顺序刚好相反，按下停止按钮I0.1后，先停止1号运输带，4s后停止2号运输带，再过4s停止3号运输带。
图4-13 运输带的工作示意图
1.PLC的I/O分配及功能表（见表4-5）
表4-5 PLC的I/O分配及功能表
2.PLC的外部接线图（见图4-14）
3.根据控制要求画出顺序功能图（见图4-15）
图4-14 运输带的工作示意图
图4-15 运输带控制系统的顺序功能图
4.运输带的顺序控制梯形图程序（见图4-16）
图4-16 运输带的顺序控制梯形图程序
5.操作步骤
（1）按如图4-14所示的线路连接运输带的控制线路。
（2）接通PLC的电源。
（3）启动编程软件，单击工具栏“停止”按钮（▇）使PLC处于STOP（停止）状态。
（4）将如图4-16所示的控制程序下载到PLC中。
（5）单击工具栏“运行”按钮（►）使PLC处于RUN（运行）状态。
（6）按下启动按钮SB1，3号运输带启动运行，4s后2号运输带启动运行，6s后1号运输带启动运行。
① 若在3号运输带启动后，马上按停止按钮SB2时，则立即停止3号运输带。
② 若在3号和2号运输带启动后，按停止按钮SB2，则立即停止2号运输带，4s后再停止3号运输带。
③ 若在1、2和3号运输带都启动运行时按停止按钮SB2，则立即停止1号运输带，4s后停止2号运输带，再过4s停止3号运输带。
子任务3 并行结构流程控制
一、目标
通过项目教学，让学生了解什么是并行结构流程控制，掌握顺序控制指令的选择结构流程控制。
二、要求
（1）了解并行结构流程控制。
（2）掌握顺序控制指令的并行结构流程控制。
三、知识链接
（1）并行结构流程控制的定义：
在多个分支结构中，当满足某个条件后使多个分支同时执行的多分支流程，称为并行结构流程。在并行结构流程中，要等所有分支都执行完毕后，才能同时转移到下一个状态。
（2）结构如图4-17所示。
图4-17 并行结构流程控制
四、设计举例（演示教学）：人行横道处各交通灯的PLC控制
人行横道处各交通灯的工作波形图如图4-18所示，车道交通灯和人行道交通灯是同时工作的，在一个周期（120s）中。
图4-18 人行横道交通灯工作波形示意图
1.PLC的I/O分配及功能表（见表4-6）
表4-6 PLC的I/O分配及功能表
2.PLC的外部接线图（见图4-19）
图4-19 人行横道交通灯的PLC的外部接线图
3.根据控制要求画出顺序功能图（见图4-20）
图4-20 人行横道交通灯控制系统的顺序功能图
4.根据顺序功能图编写梯形图程序（见图4-21）
图4-21 梯形图程序
图4-21 梯形图程序（续）
5.操作步骤
（1）按如图4-19所示的线路连接运输带的控制线路；
（2）接通PLC的电源；
（3）启动编程软件，单击工具栏“停止”按钮（▇）使PLC处于STOP（停止）状态；
（4）将如图4-21所示的控制程序下载到PLC中；
（5）单击工具栏“运行”（►）使PLC处于RUN（运行）状态；
（6）按下启动按钮SB1，车道红灯和人行道绿灯亮，40s后人行道绿灯闪烁，5s后车道红灯和人行道绿灯熄灭，人行道红灯和车道绿灯亮，60s后车道绿灯闪烁5s熄灭，车道黄灯亮，10s后人行道红灯和车道黄灯熄灭：
① 若未按停止按钮SB2，则车道红灯和人行道绿灯亮，重复前面的动作；
② 若之前按了按钮SB2，则系统停止工作。
练习
1.用经验法设计满足如图4-22所示波形的梯形图。
图4-22 梯形图
2.设计一单按钮控制程序并画出梯形图，其控制时序图如图4-23所示。
图4-23 控制时序图
3.有3台电动机，其控制要如下：
（1）按下启动按钮I0.0，M1启动；5min后，M2自行启动；M2启动3min后，M3自行启动。
（2）按下停止按钮I0.1，M1停止；5min后，M2停止；M2停止2min后，M3停止。
4.小车在初始状态时停在中间，限位开关I0.2为ON，按下启动按钮I0.0，小车按如图4-24所示的顺序运动，最后返回并停留在初始位置。画出控制系统的顺序功能图。
5.冲床的运动示意图如图4-25所示，初始状态时机械手在最左边，I0.4为ON；冲头在最上面，I0.3为ON；机械手松开（Q0.0为OFF）。按下启动按钮I0.0，Q0.0变为ON，工件被夹紧并保持，2s后Q0.1变为ON，机械手右行，直到碰到右限位开关I0.1，以后将顺序完成以下动作；冲关下行，冲头上行，机械手左行，机械手松开（Q0.0被复位），系统返回初始状态，各限位开关和定时器提供的信号慢相应步之前的转换条件。画出控制系统的顺序功能图。
图4-24 运动顺序图
图4-25 冲床的运动示意图
参考答案
1.
2.
3.
4.
5.
