PLC电子教案 4-5

1、 第第4章章 数字量控制系统梯形图程序设计方法数字量控制系统梯形图程序设计方法 第第5章章 顺序控制梯形图的设计方法顺序控制梯形图的设计方法第第4章数字量控制系统梯形图程序设章数字量控制系统梯形图程序设计方法计方法 4 .1梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法 经验设计法经验设计法:在典型电路的基础上，根据对在典型电路的基础上，根据对控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。控制系统要求，不断地修改和完善梯形图。设计所用的时间、设计的质量与设计者的设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，它可以用于较简单的经验有很大的关系，它可以用于较简单的梯形图梯形图(如手动程序如手动程序)的设计。

2、的设计。梯形图的编辑方法梯形图的编辑方法 梯形图作为一种编程语言，绘制时应当有梯形图作为一种编程语言，绘制时应当有一定的规则。一定的规则。 梯形图的各支路，要以左母线为起点，梯形图的各支路，要以左母线为起点，从左向右分行绘出。每一行的前部是触点从左向右分行绘出。每一行的前部是触点群组成的群组成的“工作条件工作条件”，最右边是线圈或，最右边是线圈或功能框表达的功能框表达的“工作结果工作结果”。一行绘完，。一行绘完，依次自上而下再绘一行。依次自上而下再绘一行。 触点应画在水平线上，不能画在垂直分触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。支线上。 在有几个串联回路相并联时，应将触点最在有几个串联回路

3、相并联时，应将触点最多的个串联回路放在梯形图的最上面。在多的个串联回路放在梯形图的最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。这样，的并联回路放在梯形图的最左面。这样，才会使编制的程序简洁明了，语句较少才会使编制的程序简洁明了，语句较少.梯形图的推荐画法梯形图的推荐画法双线圈输出问题双线圈输出问题 在梯形图中，线圈前边的触点代表输出的条件，在梯形图中，线圈前边的触点代表输出的条件，线圈代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出线圈代表输出。在同一程序中，某个线圈的输出条件可以非常复杂，但却应是惟一且集中表达的。条件可以非常复杂，但

4、却应是惟一且集中表达的。由由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，某个线圈在梯形图中只能出现一次，如果多次出某个线圈在梯形图中只能出现一次，如果多次出现，则称为双线圈输出。且认定，程序中存在双现，则称为双线圈输出。且认定，程序中存在双线圈输出时，前边的输出无效，最后一次输出才线圈输出时，前边的输出无效，最后一次输出才是有效的。本事件的特例是：同一程序的两个绝是有效的。本事件的特例是：同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。4.1.1梯形图的基本电路梯形图的基本电路1.起动起动-保持保持-停止

5、电路停止电路 I0.0:I0.0:启动开关启动开关Q0.0Q0.0常开触点：常开触点：实现实现“自锁自锁”的保持功能的保持功能I0.1:I0.1:停止按钮停止按钮2.延时接通延时接通/断开电路断开电路3.计数器扩展电路计数器扩展电路定时器与计数器的串级组合，定时器与计数器的串级组合，可更大范围扩展延时范围。可更大范围扩展延时范围。计数器的串联计数器的串联 C1每计数每计数1000次，次，M0.0接通一次，接通一次，M0.0作为作为C2的输入的输入信号，当信号，当C2计数到计数到设定值时，对输入信设定值时，对输入信号号I0.0的计数次数达的计数次数达到到10002000次。次。 M0.0也可以用

6、也可以用C1位位闪烁电路闪烁电路4.1.2.小车自动往返运动的梯形图小车自动往返运动的梯形图常闭输入信号的处理常闭输入信号的处理 为了使梯形图和继电器电路图中触点的类为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，应尽可能的采用常开触点作为型相同，应尽可能的采用常开触点作为PLC的输入信号。如果某些信号只能用常的输入信号。如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输入全部为常开触点闭触点输入，可以按输入全部为常开触点来设计梯形图，然后将梯形图中外接常闭来设计梯形图，然后将梯形图中外接常闭触点的输入位的触点改为相反的触点。触点的输入位的触点改为相反的触点。4.2根据继电器电路图设计梯形图的方根据继电器电

7、路图设计梯形图的方法法4.2.1 概述概述用用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。实现继电器控制系统的功能。特点：不需要改动控制面板，操作人员特点：不需要改动控制面板，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。不用改变长期形成的操作习惯。4.2.2基本方法基本方法 1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。控制系统的工作原理。 2)确定可编程序控制器的输入信号和输出确定可编程序控制器的输入信号和输出负载，对应的梯形图中的输入

8、位和输出位的负载，对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。地址，画出可编程序控制器的外部接线图。 3)确定与继电器电路图的中间继电器、时确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和定和定时器时器(T)的地址。的地址。 4)根据上述对应关系画出梯形图。根据上述对应关系画出梯形图。 例例：三：三速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路速异步电动机起动和自动加速的继电器控制电路图图4.2.3注意事项注意事项 1）遵守梯形图语言中的语法规定。）遵守梯形图语言中的语法规定。 2）设置中间单元。）设置中间单元。

9、3）尽量减少可编程序控制器的输入信号和）尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号。输出信号。 4）外部联锁电路的设立。）外部联锁电路的设立。 5）在串联电路中单个触点应放在右边，在）在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下向。并联电路中单个触点应放在下向。 6）外部负载的额定电压。）外部负载的额定电压。例例1 抢答器设计抢答器设计 儿童儿童2人，青年学生人，青年学生1人，教授人，教授2人组成人组成3组组抢答。儿童任一人按钮均可抢得，教授需抢答。儿童任一人按钮均可抢得，教授需二人同时按下才能抢得，在主持人按开始二人同时按下才能抢得，在主持人按开始开关后开关后10S内有人抢答

10、则彩球转动，内有人抢答则彩球转动，主持人主持人按下复位开关，进行下一次的抢答。按下复位开关，进行下一次的抢答。写出写出I/O地址分配并画出梯形图地址分配并画出梯形图 。4.3顺序控制设计法与顺序功能图顺序控制设计法与顺序功能图 4.3.1顺序控制设计法顺序控制设计法 1 用经验设计法设计梯形图时，没有一用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯没有一种通用的容易掌握的设计方法。梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困形图往往

11、很难阅读，系统的维修和改进困难。难。 2定义：定义： 所谓顺序控制，就是按照生产所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。进行操作。 顺序功能图是描述控制系统的控制过程、顺序功能图是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺顺序控制程序的有力工具。序控制程序的有力工具。432 顺序功能图顺序功能图 1顺序功能图的由来顺序功能图的由来 顺序

12、控制设计法的基本思想：将系统的一个工作顺序控制设计法的基本思想：将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步为步(step)，并用编程元件，并用编程元件(M和和S)来代表各步。来代表各步。 a.步的划分步的划分:根据输出量的状态根据输出量的状态,在任何一步之内，在任何一步之内，各输出量的各输出量的ONOFF状态不变，但是相邻两步输状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。出量的状态是不同的。 b. 转换条件转换条件:使系统由当前步进入下一步的信号。使系统由当前步进入下一步的信号。 2. 顺序功能图组成：顺序功能图组成： 步、有向连线

13、、转换、转换条件、动作步、有向连线、转换、转换条件、动作 3.步与动作步与动作 1）步的基本概念）步的基本概念 用矩形方框，方框中可以用数字，编程用矩形方框，方框中可以用数字，编程元件的地址作为步的编号。图元件的地址作为步的编号。图4-12是鼓风是鼓风机和引风机的时序图。机和引风机的时序图。 2）初始步：）初始步： 与系统的初始状态相对应的步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用双线方框表示。称为初始步，初始步用双线方框表示。 3）与步对应的动作或命令。）与步对应的动作或命令。 4）活动步：系统正处于某一步所在的阶段）活动步：系统正处于某一步所在的阶段时该步处于活动状态。时该步处于活动

14、状态。 4有向连线与转换条件有向连线与转换条件 1）有向连线：从上到下或从左至右箭头不）有向连线：从上到下或从左至右箭头不标，反之标出。标，反之标出。 2）转换：用有向连线上与有向连线垂直的）转换：用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，将相邻两步隔开。短划线来表示，将相邻两步隔开。 3）转换条件：）转换条件： 转换条件是与转换相关的转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。的短线的旁边。 5基本结构基本结构 1）单序列）单序列 2）选择序列）选择序列 3

15、）并列序列）并列序列 4）顺序功能图举例）顺序功能图举例 5转换实现的基本规则转换实现的基本规则 1）转换实现的条件）转换实现的条件 (1)该转换所有的前级步都是活动步。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。相应的转换条件得到满足。 2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作 (1)使所有由有向连线与相应转换符号相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。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。连的前级步都变为不活动步。 6注意事项注意事项 (1)两个步绝对不能直接相连必

16、须用一个两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。转换将它们隔开。 (2)两个转换也不能直接相连必须用一个两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。步将它们隔开。 (3)初始步一般对应于系统等待起动的初初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，始步是必不可少。始状态，始步是必不可少。 (4)自动控制系统应能多次重复执行同一工自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，一般应有由步和有向连线组成的艺过程，一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步，系统停之后，应从最后一步返回初始步，系统停留在初始状态留在

17、初始状态(单周期，图单周期，图4-12)，在连续循，在连续循环工作方式时，将从最后一步返回下一工环工作方式时，将从最后一步返回下一工作周期开始运行的第一步作周期开始运行的第一步(图图4-17)。 (5)只有当某一步的前级步是活动步时，该只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步步才有可能变成活动步 .第第5章章 顺序控制梯形图的设计顺序控制梯形图的设计方法方法应用应用:根据顺序功能图设计梯形图。根据顺序功能图设计梯形图。方法方法:1.使用起保停电路；使用起保停电路；2.以转换为中心；以转换为中心；3.使用顺序控制继电器。使用顺序控制继电器。 5.1 使用起保停电路设计顺序使用起保停

18、电路设计顺序控制梯形图的方法控制梯形图的方法1.锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计锅炉的鼓风机和引风机梯形图设计 2.输出电路的设计方法。：输出电路的设计方法。： 1）某一输出量仅在某一步中为）某一输出量仅在某一步中为ON，将它的线圈与对应步的存储器位（将它的线圈与对应步的存储器位（M0.2）的线圈并联。的线圈并联。 2）某一输出在几步中都为）某一输出在几步中都为ON，将代，将代表各有关步的存储器位的常开触点并联表各有关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。（后，驱动该输出的线圈。（M0.1MO.3的常开触点并联驱动的常开触点并联驱动Q0.O的线圈）的线圈） 选择序列与并行序列编程方法选

19、择序列与并行序列编程方法 仅有两步的闭环的处理仅有两步的闭环的处理举例举例P665.2以转换为中心的顺序控制梯形图以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法设计方法1.梯形图与顺序功能图的对应关系梯形图与顺序功能图的对应关系特点：特点：这种设计方法特别有规律。在设计这种设计方法特别有规律。在设计复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又不容易出错。又不容易出错。 2.某组合机床的动力头控制系统梯形图设某组合机床的动力头控制系统梯形图设计（图计（图5-8） 注意注意：使用这种编程方法时，不能将输出：使用这种编程方法时，不能将输出位的线圈与置位指令和复位指令并联。位的

20、线圈与置位指令和复位指令并联。5.3使用使用SCR指令的顺序控制梯形图设指令的顺序控制梯形图设计方法计方法5.3.1顺序控制继电器指令顺序控制继电器指令顺序控制继电器顺序控制继电器s专门用于编制顺专门用于编制顺序控制程序。序控制程序。 装载顺序控制继电器装载顺序控制继电器(Load Sequence Control Relay)指令指令LSCR n：表示一个：表示一个SCR段即顺序功能图中的步的开始。段即顺序功能图中的步的开始。 顺序控制继电器结束顺序控制继电器结束(sequence Control Relay End)指令指令SCRE：表示：表示SCR段的结段的结束。束。 顺序控制继电器转换

21、顺序控制继电器转换(sequence Control Relay Transition)指令指令SCRT n:表示表示SCR段之间的转换，即步的活动状态的转换。段之间的转换，即步的活动状态的转换。 使用使用SCR时有如下的限制：不能在不同的时有如下的限制：不能在不同的程序中使用相同的程序中使用相同的s位；不能在位；不能在SCR段中使段中使用用JMP及及LBL指令，即不允许用跳转的方指令，即不允许用跳转的方法跳人或跳出法跳人或跳出SCR段；不能在段；不能在SCR段中使段中使用用FOR、NEXT和和END指令。指令。 532 编程方法编程方法 某小车运动的梯形图设计。某小车运动的梯形图设计。5.4

22、具有多种工作方式的系统的顺序具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法控制梯形图设计方法 概述概述 多种工作方式：手动和自动多种工作方式：手动和自动(包括连续、单包括连续、单周期、单步、自动返回初始状态等周期、单步、自动返回初始状态等)手动程手动程序比较简单，一般用经验法设计，复杂的序比较简单，一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺序控制法设计。序控制法设计。 梯形图总体结构：梯形图总体结构： 选择手动工作方式时手选择手动工作方式时手动开关动开关I2.0为为1状态，将状态，将跳过自动程序，执行公跳过自动程序，执行公用程序和手动程序。选用程序和手动程序。选择自动工作方式时择自动工作方式时I2.0为为O状态，将跳过手动状态，将跳过手动程序，执行公用程序和程序，执行公用程序和自动程序。自动程序。例：某机械手用来将工件从例：某机械手用来将工件从A点搬运到点搬运到B点点(图图5-16)，控，控制面板（图制面板（图5-17），外部接线图（图），外部接线图（图5-18）。）。图图5-18 PLC的的外部接线图外部接线图 5.4.1 使用起保停电路的编程方法使用起保停电路的编程方法 1公用程序公用程序 功用：功用：(见图见图5-19a)自动程序和手动程序