第五章可编程序控制器的程序设计

第五章可编程序控制器的程序设计

第一节梯形图的特点及绘制原则第二节PLC程序设计方法

第三节顺序控制设计方法中梯形图的编程方式GDCP作者：HHXZZQ2/2/2023第一节梯形图的特点及绘制原则一、梯形图的特点（1）梯形图按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈为一个逻辑行，即一层阶梯。每一个逻辑行起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于继电器线圈或右母线。（2）在梯形图中某个编号继电器线圈只能出现一次，而继电器触点（常开或常闭）可无限次引用。（3）在每一逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方。如果将串联触点多的支路放在下方，则语句增多，程序变长。图8-1梯形图之一

124LD1AND2OR3OUT43(a)合理1243LD3LD1AND2ORBOUT4(b)不合理

（4）在每一个逻辑行中，并联触点多的支路应放在左边。如果将并联触点多的电路放在右边，则语句增多、程序变长。LD1OR2AND3OUT41342(a)合理3142LD3LD1OR2ANBOUT4(b)不合理图8-2梯形图之二

（5）梯形图中，不允许一个触点上有双向“电流”通过。对于这样的梯形图，应根据其逻辑功能作适当的等效变换。512643（a）523541624（b）图8-3梯形图之三

（6）梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条件时，为了节省语句数量，常将这些逻辑行合并。147213621582（a）不合理24781365（b）合理图8-4梯形图之四

（7）如果电路结构复杂，用ANB、ORB等指令难以处理时，可以重复使用一些触点改成等效电路，再进行编程。12345AB2A35B134图8-5复杂电路的处理方法

(8)设计梯形图时，输入继电器的触点状态全部按相应的输入设备为常开进行设计更为合适，不易出错。二、典型单元梯形图分析1、起动保持和停止电路

图8-6起保停电路最主要的特点是具有“记忆”功能

2、电动机正反转控制电路～KM2KM1KM1KM2SB1SB2SB3COMX000Y000X001X002Y001PLCCOM(a)PLC的外部接线图Y001X001X000X002Y000Y001X000X001X002Y001Y000Y000（b）梯形图图8-7电动机正反转控制电路SB1为停止按钮，SB2为正转起动按钮，SB3为反转起动按钮，KM1为正转接触器，KM2为反转接触器。3、延时接通/断开电路图8-8延时接通/断开电路K90T0X000T1T0Y001Y001K60X000Y001T19sT0的常开触点X000Y001T1的常开触点6s当X000的常开触点闭合时，T0开始定时，9s后T0的常开触点闭合，使Y001有输出，当X000为ON时，X000的常闭触点断开，使T1复位。当X000变为OFF时，T1开始定时，6s后T1的常闭触点断开，使Y001断电，T1复位。4.定时范围的扩展（1）几个定时器组合

图8-9采用两定时器扩展延时电路（a）梯形图（b）波形图当X000闭合时，T0线圈得电并开始延时，当到达600s时，T0常开触点闭合，又使T1线圈得电并开始计时，再延时500s后，T1的常开触点闭合，才能使Y000线圈得电。（2）定时器与计数器组合图8-10定时器和计数器的组合扩展延时(a)梯形图（b）波形图当X000闭合时，定时器T0产生周期为100S的脉冲序列，作为计数器C0的计数输入，当C0计数到达400次，其常开触点闭合使Y001接通。（3）两个计数组合图8-11两个计数器组合（a）梯形图（b）波形图M8012给C0提供周期为0.1s的计数输入脉冲。X000接通时，C0开始计数，计满500次（50s）时，C0的常开触点闭合，使C1计数1次，同时又使C0自己复位，重新开始计数。C0是产生周期为50s的脉冲序列，送给C1计数。当C1计满100次时，C0动作，Y000得电接通。第二节PLC程序设计方法一、经验设计法经验设计法是根据被控对象对控制系统的要求，利用经验直接设计出梯形图，再进行必要的化简和校验，在调试过程中进行必要的修改。这种设计方法较灵活，设计出的梯形图一般不是唯一的。程序设计的经验不能一朝一夕获得，但熟悉典型的基本控制程序，是设计一个较复杂的系统的控制程序的基础。（一）送料小车自动控制系统的程序设计题目：如送料小车系统示意图，SQ1、SQ2为运料小车左右终点的行程开关。运料小车在SQ1处装料，20s后装料结束，开始右行。当碰到SQ2后停下来卸料，15s后左行，碰到SQ1后又停下来装料。这样不停地循环工作，直到按下停止按钮SB3。按钮SB1和SB2分别是小车右行和左行的起动按钮。（b）PLC接线图装料SQ2右行左行卸料SB1SB2SB3SQ1X000Y000X001Y001X002Y002X003Y003X004COMPLC（a）送料小车系统示意图SQ1SQ2左行右行图8-12运料小车系统示意图及PLC接线图图8-13运料小车控制系统的梯形图程序左行Y000X000X001X002Y001Y000装料卸料右行Y001X001X000X002Y000Y001K200Y002T0X003K150X004T1Y003（a）不完整的梯形图卸料右行左行装料K200X003T0Y002K150X004T1Y003Y000X000X001X002X004Y001Y000T0Y001X001X000X002X003Y000Y001T1（b）完整的梯形图题目：如送料小车系统示意图，小车仍然在SQ1处装料，并在SQ3和SQ2处轮流卸料。（二）小车两处卸料的自动控制梯形图的设计SQ1（X003）SQ2(X004)左行右行小车SQ3(X005)图8-14(a)运料小车系统示意图T1M100X000X005X001X002X004Y001Y000Y000T0Y001X001X000X002X003Y000Y001右行左行图8-14（b）控制小车两处卸料的梯形图装料K200X003Y002T0X004Y003T1X005M100Y001X003M100卸料Y001Y000X005K150二、顺序控制设计法与顺序功能图的绘制（一）顺序控制设计法

顺序控制设计法：就是按照生产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，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。5s8s6s绿灯X000Y000Y001Y002红灯黄灯

顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些分阶段称为步（Step），并用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的。图8-15步的划分三、顺序功能图中转换实现的基本规则（二）顺序控制功能图的绘制

顺序控制功能图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，顺序控制功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。1、顺序功能图中转换的实现1）该转换的前级步必须是“活动步”；2）相应的转换条件得到满足。2、转换实现应完成的操作1）使所有由有向连线与相应转换条件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条件相连的前级步都变为不活动步。3、绘制顺序功能图时的注意事项1）步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条件将它们隔开；2）转换条件与转换条件之间也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开；3）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，这一步可能没有输出，只是做好预备状态；4）自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中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之后，应从最后一步退回初始步，系统停止在初始状态；X003X000X002X001M1M2M3M8002M0图8-16循环序列功能图5）在顺序功能图中，必须用初始化脉冲M002的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，否则因顺序功能图中没有活动步系统将无法工作。第三节顺序控制设计方法中梯形图的编程方式一、使用通用逻辑指令的编程方式所谓通用逻辑指令是指PLC最基本的与触点和线圈有关的指令，如LD、AND、OR、OUT等。任何一种可编程序控制器的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任意型号的可编程序控制器。根据顺序功能图设计梯形图时,可以用辅助继电器M来代表各步.某一步为活动步时,对应的辅助继电器为1,某一转换条件实现时,该转换的后续步变为活动步,前级步变为不活动步.1.单序列的编程方法例：控制锅炉的鼓风机和引风机的要求。按下起动按钮SB1（X000点输入）后，应先开引风机，延时5s后再开鼓风机。按下停止按钮SB2（X001点输入）后，应先停鼓风机，5s后再停引风机。KM1为引风机交流接触器（Y000点驱动），KM2为鼓风机交流接触器（Y001点驱动）。单序列：动作一个接一个完成，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接着一个步。Y000T0Y000Y001Y000T1T1X000X001T0M1M2M3M8002M0图8-17(b)顺序功能图鼓风机引风机Y001Y000X001X0005s5s图8-17（a）波形图M8002M3T1M1M0M0M1M0X000M2M1K50T0M2M1T0M3M2Y001M3M3M3K50T1M1M2Y000M2X001M0图8-17(c)梯形图根据Y000和Y001接通/断开状态的变化，显然工作期间可以分为3步，分别用M1、M2、M3来代表这3步，用M0来代表等待起动的初始步。起动按钮X000及停止按钮X001的常开触点、定时器延时接通的常开触点是各步之间的转换条件。设计梯形图的输出电路部分方法：当某一输出量仅在某一步中为接通状态，可以将它的线圈与对应步的辅助继电器的线圈并联。当某一输出在几步中都为接通状态，应将代表各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。2.选择序列的编程方法（1）选择序列的分支的编程方法

选择序列是指在某一步后有若干个单序列等待选择，一次仅能选择进入一个序列。选择序列中的各单序列是互相排斥的，其中任何两个单序列都不会同时执行。（2）选择序列的合并的编程方法M5M6M7X005X007M5M6M7X005X007X010X011M83.并行序列的编程方法（1）并行序列的分支的编程方法并行序列是指在某一转换条件下，同时起动若干个单序列。并行序列的开始用双水平线表示，同时结束若干个序列也用双水平线表示，（2）并行序列的合并的编程方法X003Y001M2X004Y002M3X005Y003M5Y005M7X006X003Y001M2X004M4Y002M3X005Y004M6Y003M5X007Y005M7X006X003X001X000M8002M0X002Y000M1Y001M2X004M4Y002M3X005Y004M6Y003M5图8-18选择序列与并行序列X002M8002M0M7X007M1M2M0M0X000M2M1M1Y000M2M1X001M3M0Y001M2M3M2X003M4M3Y002M4M3X004M7M4M5M2X003M6M5Y003M4M6X006M0M7M7Y005M6M5X005M7M6Y004图8-19选择序列与并行序列梯形图4.仅有两步的闭环的处理如果在顺序功能图中存在仅由两步组成的小闭环，用起保停电路设计的梯形图时不能正常工作，如果在小闭环中增设一步就可以解决这一问题。M3X003X002M2M4X003T0X002M2M3M4M10T0M3M2X002M2M4M3图8-20仅有两步闭环的处理二、以转换条件为中心的编程方法1.单序列的编程方法例：某组合机床的动力头在初始状态时停在左边，限位开关SQ3（X003输入）为1状态，按下起动按钮SB1（X000输入），动力头按图示工作路线工作。工作一个循环后，返回并停在初始位置，控制电磁阀YV0（Y000控制）、YV1（Y001控制）、YV2（Y002控制）在各工步的状态如顺序功能图所示。图8-21某组合机床动力头控制系统的顺序功能图与梯形图X003Y001Y000Y001X000X002X001M1M2M3M8002M0Y002（b）功能图M1M2M8002SETM0M0X000SETM1RSTM0M1X001SETM2RSTM1M2X002SETM3RSTM2M3X003SETM0RSTM3M1Y000M3Y002Y001(c)梯形图(a)流程图X003X001X002快退快进工进2.选择序列的编程方法图8-22选择序列与并行序列梯形图3.并行序列的