PLC梯形图程序设计常用的方法 n PLC梯形图程序设计常用的方法主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、逻辑设计法、顺序控制设计法等.5.1 经验设计法 5.2 继电器控制电路转换为梯形图法 5.3 逻辑设计法5.4 顺序控制设计法第一页，共40页。5.1 梯形图经验设计法 n在一些典型电路典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的要求，通过增加一些中间编程元件和触点等方法，不断修改和完善梯形图。n这种方法没有规律没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。n经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等；下面对这些典型的电路进行介绍。第二页，共40页。5.1.1 梯形图基本电路 q 起动、保持和停止电路（起保停电路）I0.0I0.1Q0.0q电机正反控制电路正转反转停止第三页，共40页。5.1.1 梯形图基本电路 q 定时器计数器电路I0.0Q0.17s9sT38常开触点T37常开触点延时接通、断开电路电路用I0.0控制Q0.1，I0.0的常开触点接通后，T37开始定时，9s后T37 的常开触点接通，使Q0.1变为ON，I0.0为ON时其常闭触点断开，使T38复位。I0.0变为OFF后T38 开始定时，7S后T38的常闭触点断开，使Q0.1变为OFF，T38亦被复位。第四页，共40页。5.1.1 梯形图基本电路q 定时器计数器电路:闪烁电路I0.0T37的常开接点T38的常开接点2s3sQ0.0I0.0的常开触点接通后，T37的IN输入端为1状态，T37开始定时。2S后定时时间到，T37的常开触点接通，使Q0.0变为ON，同时T38开始计时。3s后T38的定时时间到，它的常闭触点断开，使T37的IN输入端变为0状态，T37的常开触点断开，Q0.0变为OFF，同时使T38的IN输入端变为0状态，其常闭触点接通，T37又开始定时，以后Q0.0的线圈将这样周期性地“通电”和“断电”，直到I0.0变为OFF，Q0.0线圈“通电” 时间等于T38的设定值，“断电”时间等于T37的设定值。 第五页，共40页。5.1.1 梯形图基本电路q 定时器计数器电路定时范围扩展电路第六页，共40页。 1 按下右行起动按钮SB2或左行起动按钮SB3后，要求小车在左限位开关和右限位开关之间不停地循环往返，直到按下停止按钮SB1。 5.1.2 经验设计法例子第七页，共40页。 5.1.2 经验设计法例子n2 时序控制电路。按下起动按钮I0.1后，n要求Q0.0，Q0.1按以下时序工作。第八页，共40页。q 3 常闭触点输入信号的处理 5.1.2 经验设计法例子第九页，共40页。5.2 继电器控制电路转换为梯形图法n（1）熟悉现有的继电器控制线路。n（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。n（3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。n（4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。第十页，共40页。举例：电动机Y/减压起动控制n图为电动机Y/减压起动控制主电路和电气控制的原理图。n（1）工作原理如下：按下启动按钮SB2,KM1、KM3、KT通电并自保，电动机接成Y型起动，2s后，KT动作，使KM3断电，KM2通电吸合，电动机接成型运行。按下停止按扭SB1，电动机停止运行。第十一页，共40页。举例：电动机Y/减压起动控制n（2）I/O分配 n 输入 ： 停止按钮SB1：I0.0 起动按钮SB2：I0.1 过载保护FR：I0.2n输出KM1：Q0.0 KM2： Q0.1 KM3：Q0.2 n （3）梯形图程序n转换后的梯形图程序如图所示。按照梯形图语言中的语法规定简化和修改梯形图。为了简化电路，当多个线圈都受某一串并联电路控制时，可在梯形图中设置该电路控制的存储器的位，如M0.0。第十二页，共40页。梯形图程序第十三页，共40页。5.2.1 注意事项n1.梯形图语言中的语法规定n2. 设置中间单元： 在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器的位，这类似于继电器电路中的中间继电器。 n3. 尽量减少可编程控制器的输入信号和输出信号n4. 外部联锁电路的设立。 为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路，应在PLC外部设置硬件联锁电路。 n5.外部负载的额定电压。 PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压AC 220V的负载，交流接触器的线圈应选用220V的。 第十四页，共40页。梯形图语言中的语法规定n（1）程序应按自上而下，从左至右的顺序编写。n（2）同一操作数的输出线圈在一个程序中不能使用两次，不同操作数的输出线圈可以并行输出。n（3）线圈不能直接与左母线相连。如果需要，可以通过特殊内部标志位存储器SM0.0（该位始终为1）来连接。n（4）适当安排编程顺序，以减少程序的步数。n1）输入“上重下轻”：串联多的支路应尽量放在上部n2）输入“左重右轻”：并联多的支路应靠近左母线：n3）输出“上轻下重”:把串联触点多的支路放在下面。n4）触点不能放在线圈的右边,输出线圈不能串联，可并联n5）对复杂的电路，用ALD、OLD等指令难以编程，可重复使用一些触点画出其等效电路，然后再进行编程， 第十五页，共40页。一些例子 （a）电路安排不当 （b）电路安排正确 串联多的电路应放在上面 （a）不正确 （b）正确线圈与母线的连接 （a）电路安排不当 （b）电路安排正确并联多的电路应靠近左侧母线 4-36（b） 等效电路复杂电路编程技巧输出“上轻下重”:把串联触点多的支路放在下面。第十六页，共40页。5.3 逻辑设计法n逻辑设计法是以布尔代数为理论基础，根据生产过程中各工步之间的各个检测元件（如行程开关、传感器等）状态的变化，列出检测元件的状态表，确定所需的中间记忆元件，再列出各执行元件的工序表，然后写出检测元件、中间记忆元件和执行元件的逻辑表达式，再转换成梯形图。该方法在单一的条件控制系统中，非常好用，相当于组合逻辑电路组合逻辑电路，但和时间有关的控制系统中，就很复杂。第十七页，共40页。例子：用PLC构成交通灯控制系统。n（1）控制要求：如图，起动后，南北红灯亮并维持25s。在南北红灯亮的同时，东西绿灯也亮，1s后，东西车灯即甲亮。到20s时，东西绿灯闪亮，3s后熄灭，在东西绿灯熄灭后东西黄灯亮，同时甲灭。黄灯亮2s后灭东西红灯亮。与此同时，南北红灯灭，南北绿灯亮。1s后，南北车灯即乙亮。南北绿灯亮了25s后闪亮，3s后熄灭，同时乙灭，黄灯亮2s后熄灭，南北红灯亮，东西绿灯亮，循环。 第十八页，共40页。n（2）I/O分配n输入 输出起动按钮：I0.0 南北红灯：Q0.0 东西红灯：Q0.3 南北黄灯：Q0.1 东西黄灯：Q0.4 南北绿灯：Q0.2 东西绿灯：Q0.5 南北车灯：Q0.6 东西车灯：Q0.7n（3）程序设计n 根据控制要求首先画出十字路口交通信号灯的时序图，如图5所示。第十九页，共40页。n首先，找出南北方向和东西方向灯的关系：南北红灯亮（灭）的时间=东西红灯灭（亮）的时间，南北红灯亮25S（T37计时）后，东西红灯亮30S（T41计时）后。n其次，找出东西方向的灯的关系：东西红灯亮30S后灭（T41复位）东西绿灯平光亮20S（T43计时）后东西绿灯闪光3S（T44计时）后，绿灯灭东西黄灯亮2S（T42计时）。 n再其次，找出南北向灯的关系：南北红灯亮25S（T37计时）后灭南北绿灯平光25S（T38计时）后南北绿灯闪光3S（T39计时）后，绿灯灭南北黄灯亮2S（T40计时）。n最后找出车灯的时序关系：东西车灯是在南北红灯亮后开始延时（T49计时）1S后，东西车灯亮，直至东西绿灯闪光灭（T44延时到）；南北车灯是在东西红灯亮后开始延时（T50计时）1S后，南北车灯亮，直至南北绿灯闪光灭（T39延时到）。第二十页，共40页。逻辑关系梯形图第二十一页，共40页。5.4 顺序控制设计法 顺序控制是按照生产工艺预先规定的顺序，在各输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动有序地进行操作。 顺序控制设计法：根据顺序功能图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。 此法的关键是画出顺序功能图。首先将被控制对象的工作过程按输出状态和时间的变化分为若干顺序相连的阶段，即步,并用编程元件（例如位存储器M和顺序控制继电器S）代表各步。指出工步之间的转换条件和每个工步的控制对象；根据顺序功能图可画出梯形图。 特点：有规律；调试，修改和阅读容易。第二十二页，共40页。5.4.1 顺序功能图 能完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性的一种图形，是分析、设计顺序控制程序的重要工具。它主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作组成。 1、步的概念：步是控制系统中的一个相对不变的性质，它对应于一个稳稳定的定的状态。在顺序功能图中步通常表示某个执行元件的状态变化。用编程元件（例如位存储器M和顺序控制继电器S）代表各步。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。第二十三页，共40页。步的分类：初始步n1）初始步n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PLC控制系统至少有一个初始步，初始步用双线框表示，如图（b）所示步和初始步第二十四页，共40页。步的分类：活动步与不活动步n2）活动步：当系统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。步处于活动步时，相应的动作被执行。n3）不活动步第二十五页，共40页。步的划分n步是根据输出量的状态变化来划分的：n在任何一步内，各输出量的0/1的状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的。n步的这种划分方法使得代表各步的编程元件与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系第二十六页，共40页。5.4.1.1 顺序功能图的组成n2 有向连线和转换条件n 1）有向连线：n在顺序功能图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。n在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序排列，并用有向连线将它们连接起来。n2）转换n转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开，转换表示相邻两步活动状态的迁移。n步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。第二十七页，共40页。5.4.1.1 顺序功能图的组成n3）转换条件n使系统由前步进入下一步的信号称为转换条件。n转换条件来源可以是外部的输入信号，例如按钮；也可以是PLC内部产生的信号，如定时器；或者它们的逻辑组合。n转换条件的表示：文字、布尔代数、图形符号；标注在转标注在转换的短线旁边。换的短线旁边。第二十八页，共40页。5.4.1.1 顺序功能图的组成n3 动作说明n一个步表示控制过程中的稳定状态，它可以对应一个或多个动作。可以在步右边加一个矩形框，在框中用简明的文字说明该步对应的动作，如下图所示。n图中（a）表示一个步对应一个动作；图（b）和（c）表示一个步对应多个动作，两种方法任选一种。第二十九页，共40页。4 顺序功能图使用规则n（1）步与步不能直接相连，必须用转移分开；n（2）转移与转移不能直接相连，必须用步分开；n（3）步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段，画功能图的顺序一般是从上向下或从左到右，正常顺序时可以省略箭头，否则必须加箭头。n（4）一个功能图至少应有一个初始步。第三十页，共40页。5.4.1.2 顺序功能图的基本结构n1）顺序结构 n2）分支结构 n选择性分支 n并发性分支 n3）循环结构 n4）复合结构 第三十一页，共40页