14第五章 顺序控制系统解析
顺序控制原理
顺序控制原理
顺序控制原理是指通过各种控制手段和设备按照预定的时间顺序和步骤来完成某项任务或达到某种目标的原理。
在实际应用中，顺序控制原理被广泛应用于自动化生产线、机械设备、工业过程控制等领域。
顺序控制原理的实现通常涉及到以下几个方面的内容：
1. 时序控制：通过定时器和计数器等设备实现时间顺序控制。
通过设定特定的时间参数，可以使得各个步骤按照预定的顺序进行。
2. 逻辑控制：通过逻辑电路和控制器等设备实现逻辑条件控制。
根据不同的条件和输入信号，可以触发不同的输出信号，从而控制各个步骤的执行顺序和内容。
3. 运动控制：通过驱动器和执行器等设备实现运动控制。
可以根据需要控制电机、气缸等执行器的启停、运动方向、速度和位置等参数，以实现相应的步骤和动作。
4. 通信控制：通过通信接口和协议等设备实现通信控制。
可以与上位机或其他设备进行数据交换和信息传递，以实现步骤的同步和协调。
通过上述控制手段的组合和协调，可以实现复杂的顺序控制任务。
同时，随着技术的发展和应用场景的不断拓展，顺序控制原理也在不断演化和创新，以满足各种自动化需求。
顺序控制
3.顺序功能图的绘制
顺序功能图主要有以下几种结构:
3 d 4 e 5
5 d
6 m n 12
5
e
9
f
11 p 6 9
e 11
6
9 d
11
12
单序列
选择序列
并行序列
3.顺序功能图的绘制
a
2.1 a b d 2.2 c 2.3 2.4
2 g
f
子步
d 2.5 g
4.梯形图的绘制
使用起保停电路设计顺序控制梯形图的方法
设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件
根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级 步为活动步并且满足相应的转换条件。步M0.1变为活动 步的条件是步M0.0为活动步，且二者之间的转换条件 I0.0=1。
起动条件：将代表前级步的M0.0的常开触点和代表转换 条件的I0.0的常开触点串联后，作为控制M0.1的起动电 路。 停止条件：将所有代表后续步的存储器位的常闭触点串 联作为控制前级步的停止电路。
例：按下起动按钮I0.0后，应先开引风机，延时5S后再开鼓风机。按下 停止按钮I0.1后，应先停鼓风机，5S后再停引风机。
仅有两步的闭环处理
原因在于步M2既是步M3的前级步，又是它的后续步。 解决方法在小闭环中增设一步就（如图 c），这一步没有 什么操作，它后面的转换条件“=1”相当于逻辑代数中的 常数1，即表示转换条件总是满足的，只要进入步M10，将 马上转换到步M2去。图d是根据图c画出的梯形图。
顺序控制继电器结束(Sequence Control Relay End)指令SCRE用来表 示SCR段的结束。
顺序控制继电器转换(Sequence Control Relay Transition)指令SCRT n 用来表示SCR段之间的转换，即步的活动状态的转换。
顺序控制 PPT
2、子组级基本逻辑
受驱动级控制的设备除了其自身的基本逻辑外，当它们 结合在一起组成工艺系统时，往往有一些动作逻辑是相对固 定不变的，这就是驱动级的上一级----子组级的基本逻辑。 根据动作规律，子组级基本逻辑可分为：子组启动，停止基 本逻辑；互为备用型基本逻辑；选线控制基本逻辑等。
子组级和驱动级两者既是相互独立的，又是具有一 定的关系，它们之间的关系见下图：
2、驱动级
驱动级基本逻辑一般由信号及指令处理逻辑、控制指令形成 逻辑、状态显示逻辑三部分组成，如下图
信号及指令处理逻辑是对外部信号、其他子组级或驱动级联 系信号、后备手操信号、键盘指令等进行逻辑处理，确定各 指令的优先级，形成对驱动级的控制指令。
控制指令形成逻辑是对信号和指令处理逻辑送来的驱动级控 制指令，针对被控设备控制方式，控制该被控设备具体的动 作过程，最终转换成被控设备能够接受的具体指令信号，并 对动作过程的正确和错误作出判断。如：发长脉冲还是短脉 冲指令信号，动作过程正在进行还是已经完成，动作完成后 取消还是保持控制指令等逻辑。
(二) 基本逻辑的组成及功能
1、子组级
子组级基本逻辑由信号及指令处理逻辑和状态显示逻辑两部 分组成；如下图框内所示。
信号及指令处理逻辑是对外部信号、其他子组级或驱动级的 联系信号、键盘操作指令等进行逻辑处理。确定各个指令的 优先级，形成有条件的最终控制指令形式(长脉冲或短脉冲)。
状态显示逻辑是把信号及指令处理逻辑送来的状态信号经过 逻辑处理、运用色彩变化、闪/平光、文字指示、音响提示等 显示处理方法在显示屏上为运行人员提供子组运行状态。
根据被控设备的控制方式及工艺系统的运行规律，子组级和 驱动级的控制逻辑可分为两种。可变逻辑是与工艺系统运行 相关的逻辑，依工艺系统运行方式的不同而改变;基本逻辑是 接受SCS系统控制的典型被控设备固有的控制方式和相对固 定的动作逻辑，每种被控设备都有相对应的基本逻辑。
顺序控制设计法与顺序功能
设计控制程序
选择编程语言
根据控制要求和所使用的控制器，选择合适的 编程语言。
设计程序结构
根据顺序功能图，设计程序的结构，包括主程 序、子程序等。
编写程序代码
根据程序结构，编写程序代码，实现控制逻辑。
程序调试与优化
调试程序
通过模拟或实际运行，调试程序代码， 确保控制逻辑的正确性。
优化程序
根据调试结果，优化程序代码，提高 程序的运行效率和稳定性。
案例二：智能家居照明系统的控制设计
总结词
智能家居照明系统的控制设计是顺序功能的一个实例 ，通过预设的顺序控制不同区域的灯光，提供舒适和 节能的照明环境。
详细描述
智能家居照明系统的控制设计采用了顺序功能的概念 。通过预设不同的灯光场景和顺序，系统可以根据时 间和人员活动情况自动调节和控制不同区域的灯光。 例如，在晚上，系统可以自动打开卧室和走廊的灯光 ，而在白天，当阳光充足时，系统可以自动关闭灯光 或调至较暗的模式，以节约能源。这种设计不仅提供 了舒适和人性化的照明环境，还有助于节能减排，保 护环境。
顺序控制设计法的优势与局限 性
优势
结构清晰
顺序控制设计法采用模块化的结构，使得整个系统的设计变得清晰 明了，易于理解和维护。
可扩展性强
由于采用模块化的设计，当需要增加新的功能或对现有功能进行修 改时，只需添加或修改相应的模块，而不会影响到其他模块。
可靠性高
由于每个模块的功能明确，当某个模块出现故障时，可以迅速定位并 修复，不会影响到整个系统的运行。
在智能家居中的应用
智能家电控制
通过顺序控制设计法，实现对智能家电的集中控制和远程控制， 提高家居生活的便利性和舒适性。
智能照明系统
顺序控制设计法
步或状态的图形符号
项目三 可编程控制器的分析与应用
步与动作 初始步：初始步对应于控制系统的初始状态，是系统运行 的起点。一个控制系统至少有一个初始步，初始步用双线 框表示 。
编号或代码
初始步或状态的图形符号
项目三 可编程控制器的分析与应用
步与动作 动作：一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统。 对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”；对于施 控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”， 将动作或命令简称为动作。 动作的表示：用与相应的步相连的矩形框中的文字或符 号表示。
项目三 可编程控制器的分析与应用
步与动作 步（状态）：步是控制系统中的一个相对不变的性质，它 对应于一个稳定的状态。在功能流程图中步通常表示某个 执行元件的状态变化。步用矩形框表示，框中的数字是该 步的编号，编号可以是该步对应的工步序号，也可以是与 该步相对应的编程元件（如PLC内部的通用辅助继电器、 步标志继电器等）。
选择序列合并（启动条件）：如果某一步之前有N个转换，代 表该步的启动条件由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对 应的存储器位 的常开触点与相应的转换条件对应的触点或电路并 联而成。
项目三 可编程控制器的分析与应用
并行序列的编程方法
并行序列分支（停止条件）：由于并行序列是同时变为活动步 的，因此 只需将并行序列中某条分支的常闭触点与该前级步线圈
（a）跳步 （b）重复 （c）循环
项目三 可编程控制器的分析与应用
作业 (画顺序功能图)
项目三 可编程控制器的分析与应用
顺序功能图转梯形图的方法
一、 顺序功能图转梯形图的编程方式 二、 顺序功能图的结构及其编程
项目三 可编程控制器的分析与应用
第5章 第1节 顺序功能图1
第1节顺序功能图学案1班级：姓名：制作人：孙英学习目标1、掌握顺序功能图语言结构形式、三要素、编程方法2、会用顺序功能图编写顺序控制任务知识梳理一、顺序控制1、顺序控制系统：是指按照生产工艺预先规定的顺序，在各个的作用下，根据和，控制。
二、顺序功能图1、典型案例分析控制要求：某设备有3台电动机，按下起动按钮，第一台电动机M1起动；运行5s后，第二台电动机M2起动；M2运行15s后，第三台电动机M3起动。
按下停止按钮，3台电动机全部停机。
（1）找出控制元件，被控制对象（控制元件、被控制对象分配接线点）（4）用工序图描述三台电动机的起动流程。
（5）依据工序图改画为顺序功能图2、观察顺序功能图（1）概念：顺序功能图是描述控制系统的、和的一种语言，专门用于编制程序。
（2）组成三要素：、和。
①步：顺序功能图中的步是控制过程中的一个。
步又分为步和步，在每一步中要完成一个或多个。
初始步表示一个控制系统的，初始步可以。
在功能图中，初始步用表示，工作步用表示。
②转移条件：步与步之间的转移条件用与有向连线来表示，将相邻两状态隔开。
当条件得以满足时，可以实现。
转移通常用、、表示。
③有向线段：步与步之间用连接。
当系统的控制顺序是从上向下时，可以箭头；若控制顺序是从向时，必须要标注箭头。
3、活动步与状态继电器（1）活动步：。
要使该步为活动步，必须同时满足两个条件：①该转移所有的前级步都是；②相应的转移条件。
当该步为活动步后，其前级步为。
注意：当该步后的动作输出是置位的保持型动作，当该步处于不活动步是，动作停止。
（2）状态继电器S：初始步用命名；工作步用命名。
4、绘制顺序功能图的注意事项针对绘制顺序功能图时常见的错误提出的注意事项：（1）两个步绝对不能，必须用一个将它们隔开。
（2）顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，必须用作为转移条件，在开机时将初始步置为步。
（3）顺序功能图用GX软件编辑时，在结构上一般分为两部分：块和块；程序需要增加一些功能时，可以在块中增加。
顺序控制
如上图当辅助设备的接触器KM1启动后， 主要设备的接触器KM2才能启动，主设备 KM2不停止，辅助设备KM1也不能停止。 但辅助设备在运行中应某原因停止运 （如FR1动作），主要设备也随之停止运行。
常见故障错，接成常闭 接点 二、KM1常开和KM2常闭位置接错， KM1吸合时KM2还未 吸合，KM2的辅助常开时断 开的，所以KM1不能自锁。
顺序控制线路
在装有多台电机的生产机械上，各 电动机有时需要按照一定的顺序启动或 者停止才能保证操作过程的合理和工作 的安全可靠。这种要求几台电动机启动 或者停止按一定顺序来完成的控制方式， 叫做电动机的顺序控制。
顺序控制
顺序启动 逆序停止
顺序启动、停止控制电路是在一个设备启动之 后另一个设备才能启动运行的一种控制方法，常 用于主、辅设备之间的控制。
常见故障；4、SB1不能停止；分析处理： 检查线路发现KM1接触器用了两个辅助常开 检查线路发现KM1接触器用了两个辅助常开 接点，KM2只用了一个辅助常开接点，SB1 两端并接的不是KM2的常开而是KM1的常开， 由于KM1自锁后常开闭合所以SB1不起作用。
常见故障；2、不能顺序启动KM2可以先启动； 分析处理：KM2先启动说明KM2的控制电路 有电，检查KM2先启动说明KM2的控制电路有 电，检查 FR2有电，这可能是FR2接点上口的7号线， 错接到了FR1上口的3号线位置上了，这就使 得KM2不受KM1控制而可以直接启动。常见故障； 3、不能顺序停止KM1能先停止；分析处理： KM1能停止这说明SB1起作用，并接的KM2常 开接KM1能停止这说明SB1起作用，并接的 KM2常开接 点没起作用。分析原因有两种。一、并接在
顺序控制设计法和顺序功能图
5.2 顺序控制设计法与顺序功能图 5.2.1 顺序控制设计法顺序控制设计法将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段（步，Step)，用编程元件(例如M)来代表各步。
在任何一步内输出量的状态不变，相邻两步输出量总的状态是不同的，步与各输出量有着极为简单的逻辑关系。
使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。
顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制输出。
I0.1I0.2I0.3Q 4.0Q 4.1Q 4.2I0.0 I0.1I0.2I0.3M 0.0M 0.1M 0.2M 0.3 初始工进快进暂停 快进M 0.4快退暂停55图5-13 动作动作A动作A 动作B动作BM2.1I2.3I0.1+I2.0+I2.0S5I0.0I2.1S5I0.0I2.1&I3.5& I3.5当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。
非存储型动作与存储型动作。
5.2.4 顺序功能图的基本结构图5-15 单序列、选择序列与并行序列(d )123d e(a)(b )3465710iefgw(c)4．复杂的顺序功能图举例工件工件大钻头小钻头I0.2I0.3I0.4I0.54.14.2Q Q图5-16 组合钻床示意图图5-17 组合钻床的顺序功能图5.2.5 顺序功能图中转换实现的基本规则1．转换实现的条件在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。
转换实现必须同时满足两个条件：(1) 该转换所有的前级步都是活动步； (2) 相应的转换条件得到满足。
如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称为同步实现(见图5-18)。
为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。
2. 转换实现应完成的操作转换实现时应完成以下两个操作：（1）使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步；（2）使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。
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二、顺序控制系统的控制范围 控制范围：和机、炉、电关系密切的所有辅机、阀门、 档板等。 SCS功能组：将属于同一系统相关联的设备组合在一 起，构成一个功能组。一般是以某一台重要辅机为中 心。 例如引风机功能组，是以引风机为中心将引风系统中 和引风相的设备构建成一个功能组。 引风机功能组具体设备：引风机及其轴承冷风机、风 机和马达的润滑油泵、引风机进/出口烟道档板、除 尘器进口烟道档板等。 其他SCS由PLC（可编程）实现：输煤、除灰、化学 补给水处理、凝结水处理、锅炉吹灰、锅炉定期排污 等，本书不讨论。
第五章 顺序控制系统
第一节 顺序控制系统的功能与控制范围 一、功能 电厂的过程控制一般分两大类：模拟量控制系统（也 称为调节控制）：利用反馈方法将被调节量和给定数 值进行比较，然后根据比较结果改变被调节量，使得 被调节量始终和给定数值相等。 特点：在系统运行过程中，反馈调节周期周而复始 不断进行。 开关量调节系统（也称为顺序控制系统）：根据生产 过程的工况和被调节设备的状态等条件，按预先设定 好的顺序去启、停、开、关被控设备。 特点：检测、运算的全部为开关量信号；一般的反馈 调节仅进行一次。
设备级：运行人员手动控制级，当SCS逻辑分析需要 手动设备条件满足时，可以手动此设备。和没有SCS 的纯手动是有区别的，纯手动时，操作条件是否满足 是运行人员自己观察分析看操作条件是否满足与许可。
MODI COM9 84B MOD-300通讯接口 逻辑I/O 逻辑I/O 逻辑I/O
逻辑I/O
逻辑I/O
2）关吸风机出口档板 3）启动风机马达润滑油 4）当吸风机B停运时 关闭B入口档板和出口 档板 当功能组启动命令许可条件满足时， 启动低速断路器 防止吸风机启动前对炉膛 负压的影响，如果已经有 一台引风机在工作时，不 关闭档板影响会更大。 风机正常工作前先提供润滑油
• 启动引风机的许可条件：（当许可条件不满足时不能启动， 即使出现引风机ON信号也不能启动，当许可条件不满足时 ON信号引起的启动引风机断路器会停止等待）
顺序控制系统（sequence-顺序 control-控制 SYSTEM-系统）：一般简称SCS，它的功能是对大 型火电单元机组热力系统和辅机，包括电动机、阀 门、挡板的启、停和开、关进行自动控制。例如现 场的电动或汽动闸门等设备都在SCS控制下运行。 SCS举例：上海石洞口二厂600MW机组的SCS按 工艺特点设置了40个功能组，工控制机、炉辅机93 台、阀门139个、主要挡板20台（不包含次要控制 机构）。 一般600MW机组SCS输入信号约2000~3000个、 1000多个输出信号、800个操作项目。 如此众多相互牵连的操作项目和复杂的逻辑条件运 算，手动操作很难胜任。
SCS控制设备：顺序控制的早期使用继电器组实现 各种逻辑，继电器的拒动、误动和简单的逻辑运算 是阻碍SCS系统发展的主要原因。目前以专用CPU 为核心的可编程控制器不但可以轻松的完成各种需 要的控制逻辑运算，而且具有工作可靠、逻辑组态 和修改方便等优点。目前的SCS功能比较完善。 例如北仑港电厂600MW机组的SCS系统采用美国哥 德公司的984可编程控制器，通过门电路与MOD300 微机分散控制系统进行通信。存在DCS时，SCS是 DCS组成部分，当不存在DCS时，SCS独立工作。 SCS采用的顺序控制策略是根据机组运行的客观规 律而制定的，也是长期运行经验的结晶，它相当于 一个忠实、不折不扣地按运行规程来控制热力系统 辅机的优秀运行人员。
目前火电厂SCS一般分为三个等级： 机组级：最高一级的顺序控制，也称为机组启停系统 它能在人工几乎不甘于下完成机组的启停过程。例如 从机组的启动到带负荷一直过渡到100%负荷，只要 少量的启停断点，要求运行人员对某些机组状况进行 确认后，SCS系统进行进行。 功能组级：运行人员发出某组设备的启停信号后，某 组设备能按SCS预先设计的启停过程完成某组设备的 启停。实现组设备启停功能的SCS程序称为功能组级。 或者说该SCS程序仅对机组某局部有启停功能。功能 组级可以再细分为子组级和子回路级。针对某功能系 统的子级SCS称为子组级。例如空气系统（包括空气 预热、送风、引风等。而子回路是指子组级下各种具 体设备对应的SCS控制。例如，空气系统下空气预热 器、送风机、引风机等SCS系统，都称为子回路
逻M9 84B
（1）汽轮机盘车 (2)主汽轮机液力油； (3)凝汽器真空泵； (4)汽轮机轴封汽； (5)汽轮机疏水到凝汽器扩容器； (6)汽轮机疏水到大气扩容器； (7)发电机冷却气密封油； (8)发电机定子冷却水； (9)锅炉预清洗； (10)锅炉启动充水； (11)过热器排汽； (12)省煤器和水冷壁排汽； (13)电动给水泵； (14)给水泵汽轮机BFPTA辅助油泵 (15)BFPTA液力泵；
汽轮机SCS项目
发电机SCS项目
锅炉SCS项目
(16)BFPTA盘车； (17)汽动给水泵TDBFPA轴封汽； (18)BFPTB辅助油泵； (19)BFPTB液力泵； (20)BFPTB盘车； (21)TDBFPB轴封汽； (22)密封水收集箱泵； (23)闭式冷却水泵； <24)河水升压泵； (25)凝结水补水泵； (26)凝结水泵； (27)重油泵； (28)轻油泵； (29)一次风机A； (30)一次风机B；
(31)开式冷却水泵； (32)暖风器冷凝泵； (33)雨水排水泵； (34)锅炉烟风通道； (35)送风机A； (36)送风机B； (37)引风机A； (38)引风机B； (39)BFPTS疏水阀； (40)磨煤机。
第二节 顺序控制系统功能组举例 一、吸风机A功能组
• 吸风机出现ON信号后
•当吸风机ON信号时 1）关吸风机入口档板
整个启动条件 5个条件都成立时，第一 引风机档板关或另一个条件 共分四组。 路条件方能成立。 成立，两者有一个成立，此 条件成立。