2.4 送料小车控制程序的设计
2.4.1 任务导入
图2-27为某送料小车控制示意图。送料小车初始位置在最右端，右限位SQ1压合；按下起动按钮，小车开始装料，25s后，小车装料结束，开始左行；当碰到左限位SQ2后，小车停止左行开始卸料，20s后，小车卸料完毕开始右行；当碰到右限位，小车停止右行开始装料，如此循环，试设计程序。
图2-27 送料小车控制示意图
2.4.2 起保停电路编程法
本小节案例属于顺序控制，2.3节讲到解决此类问题有4种方法，分别为起保停电路编程法、置位复位指令编程法、顺序控制继电器指令编程法和移位寄存器指令编程法，那么先看第一种方法。
编者有料
起保停电路编程法，其中间编程元件为辅助继电器M，在梯形图中，为了实现当前级步为活动步且满足转换条件时，才进行步的转换，总是将代表前级步的辅助继电器的常开触点与对应的转换条件触点串联，作为激活后续步辅助继电器的起动条件；当后续步被激活，对应的前级步停止，所以用代表后续步的辅助继电器的常闭触点与前级步的电路串联作为停止条件。
2.3节也讲到顺序功能图有3种基本结构，因此起保停电路编程法也因顺序功能图结构不同而不同，本小节先讲解单序列起保停电路编程法。单序列顺序功能图与梯形图的对应关系，如图2-28所示。在图2-28中，Ma-1，Ma，Ma+1是顺序功能图中连续3步。Ia，Ia+1为转换条件。对于Ma步来说，它的前级步为Ma-1，转换条件为Ia，因此Ma的起动条件为辅助继电器的常开触点Ma-1与转换条件常开触点Ia的串联组合；对于Ma步来说，它的后续步为Ma+1，因此Ma的停止条件为Ma+1的常闭触点。
2.4.3 起保停电路编程法任务实施
起保停电路编程法的实施步骤如下：
图2-28 顺序功能图与梯形图的转化
1）根据控制要求，进行I/O分配，见表2-3。
表2-3 送料小车控制的I/O分配
2）根据控制要求，绘制顺序功能图，如图2-29所示。
图2-29 送料小车控制的顺序功能图
3）将顺序功能图转化为梯形图，如图2-30所示。
4）送料小车控制顺序功能图转化梯形图过程分析：
图2-30 送料小车控制的梯形图程序
以M0.0步为例，介绍顺序功能图转化为梯形图的过程。PLC刚运行时，应将初始步M0.0激活，否则系统无法工作，所以初始化脉冲SM0.1为M0.0的一个起动条件；当按下停止按钮，将M0.1～M0.4这4步中间编程元件及输出动作复位，同时给初始步M0.0一个起动信号，为下次使用该控制系统做准备，那么这个停止信号I0.1作为初始步的另一个起动条件；以上两个起动条件都能使初始步激活，两者是或的关系，因此这两个起动条件应并联。
为了保证活动状态能持续到下一步活动为止，还需并上M0.0的自锁触点。当M0.0、I0.0、I0.2的常开触点同时为1时，步M0.1变为活动步，M0.0变为不活动步，因此将M0.1的常闭触点串入M0.0的回路中作为停止条件。此后，M0.1～M0.4步梯形图的转换与M0.0步梯形图的转换一致，故不赘述。
下面介绍顺序功能图转化为梯形图时输出电路的处理方法，分以下两种情况讨论：
① 某一输出量仅在某一步中为接通状态，这时可以将输出量线圈与辅助继电器线圈直接并联，也可以用辅助继电器的常开触点与输出量线圈串联。在图2-30中，Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5分别仅在M0.2、M0.4、M0.1、M0.3步出现一次，因此将Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5的线圈分别与M0.2、M0.4、M0.1、M0.3的线圈直接并联；
② 某一输出量在多步中都为接通状态，为了避免双线圈问题，将代表各步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出量线圈。
5）送料小车控制梯形图程序解析，如图2-31所示。
图2-31 送料小车控制起保停电路编程法梯形图程序解析
2.4.4 置位复位指令编程法
与起保停电路编程法一样，置位复位指令编程法同样因顺序功能图结构不同而不同，本小节先讲解单序列置位复位指令编程法。单序列顺序功能图与梯形图的对应关系，如图2-32所示。在图2-32中，当Ma-1为活动步，且转换条件Ia满足，Ma被置位，同时Ma-1被复位，因此将Ma-1和Ia的常开触点组成的串联电路作为Ma步的起动条件，同时它有作为Ma-1步的停止条件。这里只有一个转换条件Ia，故仅有一个置位复位电路块。
图2-32 置位复位指令编程法顺序功能图与梯形图的转化
需要说明的是，输出继电器Qa线圈不能与置位、复位指令直接并联，原因在于Ma-1与Ia常开触点组成的串联电路接通时间很短，当转换条件满足后，前级步立即复位，而输出继电器至少应在某步为活动步的全部时间内接通。处理方法为：用所需步的常开触点驱动输出线圈Qa，如图2-33所示。
图2-33 置位复位指令编程方法注意事项
编者有料
置位复位指令编程法，其中间编程元件仍为辅助继电器M，当前级步为活动步且满足转换条件的情况下，后续步被置位，同时本步被复位。
需要注意的是，置位复位指令也称以转换为中心的编程法，其中有一个转换就对应有一个置位复位电路块，有多少个转换就有多少个这样电路块。
2.4.5 置位复位指令编程法任务实施
置位复位指令编程法任务实施前两步与起保停电路编程法一样，这里不再赘述，关键是第三步将顺序功能图转化为梯形图与起保停电路编程法不同。
1）将顺序功能图转化为梯形图，如图2-34所示。
图2-34 送料小车控制置位复位指令编程方法梯形图程序
2）送料小车控制置位复位指令编程法程序解析，如图2-35所示。
下面以M0.1步为例讲解置位复位指令编程法顺序功能图转化为梯形图的过程。由顺序功能图可知，M0.1的前级步为M0.0，转换条件为I0.0·I0.2，因此将M0.0的常开触点和转换条件I0.0·I0.2的常开触点串联组成的电路，作为M0.1的置位条件和M0.0的复位条件，当M0.0的常开触点和转换条件I0.0·I0.2的常开触点都闭合时，M0.1被置位，同时M0.0被复位。
图2-35 送料小车控制置位复位指令编程法程序解析
使用置位复位指令编程法时，不能将输出量的线圈与置位复位指令直接并联，原因在于置位复位指令所在的电路只接通一个扫描周期，当转换条件满足后前级步马上被复位，该串联电路立即断开，这样一来输出量线圈不能在某步对应的全部时间内接通。鉴于此，在处理梯形图输出电路时，用代表步的辅助继电器的常开触点或者常开触点的并联电路来驱动输出量线圈。
编者有料
1.使用置位复位指令编程法时，当前级步为活动步且满足转换条件的情况下，后续步被置位，同时前级步被复位。置位复位指令也称以转换为中心的编程法，其中有一个转换就对应有一个置位复位电路块，有多少个转换就有多少个这样电路块。
2.输出继电器Q线圈不能与置位复位指令并联，原因在于前级步与转换条件常开触点组成的串联电路接通时间很短，当转换条件满足后，前级步立即复位，而输出继电器至少应在某步为活动步的全部时间内接通。具体处理方法为：使用所需步的常开触点驱动输出线圈Q。
2.4.6 SCR指令编程法
与其他的PLC一样，西门子S7-200 SMART PLC也有一套专有的编程法，即SCR指令编程法，它用来专门编制顺序控制程序。SCR指令编程法通常由SCR指令实现。
SCR指令不能与辅助继电器M联用，只能和状态继电器S联用才能实现顺序控制功能。
1.SCR指令指令格式
SCR指令指令格式，见表2-4。
表2-4 SCR指令指令格式
2.单序列SCR指令编程法
SCR指令编程法单序列顺序功能图与梯形图的对应关系，如图2-36所示。在图2-36中，当Sa-1为活动步，从Sa-1步开始，线圈Qa-1有输出；当转换条件Ia满足时，Sa被置位，即转换到下一步Sa步，Sa-1步停止。对于单序列程序，每步都是这样的结构。
图2-36 SCR指令编程法顺序功能图与梯形图的转化
2.4.7 SCR指令编程法任务实施
SCR指令编程法I/O分配与前两种方法一样，顺序功能图的绘制和顺序功能图与梯形图的转化与前两种方法不同。
送料小车控制的顺序功能图的绘制，如图2-37所示。将顺序功能图转化为梯形图，如图2-38所示。
图2-37 送料小车控制的顺序功能图
图2-38 送料小车控制SCR指令编程方法梯形图程序
2.4.8 移位寄存器指令编程法
单序列顺序功能图中的各步总是顺序通断，且每一时刻只有一步接通，因此可以用移位寄存器指令进行编程。使用移位寄存器指令，在顺序功能图转化为梯形图时，需完成4步，如图2-39所示。
图2-39 使用移位寄存器指令的编程步骤
2.4.9 移位寄存器指令编程法任务实施
送料小车控制的顺序功能图与起保停电路编程法、置位复位指令编程法的顺序功能图一致。送料小车控制移位寄存器指令编程法顺序功能图与梯形图的转化，如图2-40所示。
图2-40所示梯形图中，用移位寄存器M0.1～M0.4代表装料、左行、卸料、右行4步。移位寄存器的移位输入端由若干串联电路并联而成，每条串联电路由某一步的辅助继电器的常开触点和对应的转换条件组成。网络1和网络2的作用是使M0.1～M0.4清零，使M0.0置1。M0.0置1使数据输入端DATA移入1。当右限位I0.2为1时，按下起动按钮I0.0，移位输入电路第一行接通，使M0.0中的1移入M0.1中，M0.1被激活，M0.1的常开触点使输出量T37、Q0.4接通，送料小车装料25s。同理，各转换条件T37、I0.3、T38和I.2接通产生的移位脉冲使1状态向下移动，并最终返回M0.0。在整个过程中，M0.1～M0.4接通，它们的相应常闭触点断开，使接在移位寄存器数据输入端DATA的M0.0总是断开的，直到右限位I0.2接通产生移位脉冲使1溢出。右限位I0.2接通产生移位脉冲另一个作用是使M0.1～M0.4清零，这时网络2M0.0所在的电路再次接通，使数据输入端DATA移入1，当再按下起动按钮I0.0时，系统重新开始运行。
编者有料
移位寄存器指令编程法只适用于单序列程序，这点读者需注意。
图2-40 送料小车控制的移位寄存器指令编程法