1、第五章 梯形图程序的设计方法本章主要介绍梯形图的一些基本电路和常用的设计方法5.1梯形图的基本电路5.1.1起动、保持和停止电路说明：这种电路具有自锁或自保持自锁或自保持作用。按一下停止按钮，X2常闭触点断开，使YI线圈断电，接触器KM也断电，电机停转。 5.1.2三相异步电动机正反转控制电路FU 二、三相异步电动机正反转控制电路二、三相异步电动机正反转控制电路KM2SB1SB3KHQKHM3 SB2KM1KM2KM1KM2KM1KM2KM1梯形图和外部接线图说明：双向控制电路要求2个接触器个接触器KM1、KM2不能同时得电不能同时得电，否则会造成电机电源的短路。互锁互锁5.1.3定时器、计数
2、器应用程序 1）单脉冲电路）单脉冲电路产生脉宽一定的单脉冲产生脉宽一定的单脉冲 2 闪烁电路可产生周期可产生周期性方脉冲性方脉冲三三 、 定时器和计数器的应用程序定时器和计数器的应用程序3接通接通/断开延时电路断开延时电路 Y1 X0 T1 K70 T0 T1 Y15.1.4常闭触点输入信号的处理下图是电动机直接起动的继电器控制电路，如果用PLC 来控制，则停止按钮SB1和起动按钮SB2是它的输入设备，在外部接线时，SB1有两种接法第一种接法SB1接常闭（动断）触点第二种接法，SB1用常开（动合）触点由以上分析可以看出，为了使梯形图和继电器控制电路一一对应，PLC输入设备的触点应尽可能接成常开
3、形式此外，热继电器FR的触点只能接成动断（常闭）形式，通常不作为PLC的输入信号，而将其接在输出电路中直接通断接触器线圈5.2梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法有一些简单的梯形图可以有一些简单的梯形图可以借鉴借鉴继电器控制的电继电器控制的电路图来设计，即在一些典型电路的基础上，路图来设计，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，进行根据被控对象对控制系统的具体要求，进行修改和改善，得到符合控制要求的梯形图。修改和改善，得到符合控制要求的梯形图。因此把这种设计方法叫做经验设计方法因此把这种设计方法叫做经验设计方法 。特特点点（1）具有试探性和随意性）具有试探性和随意性（2）
4、最后的结果不是唯一的）最后的结果不是唯一的（3）设计所用的时间和质量因设计者的经验而异设计所用的时间和质量因设计者的经验而异5.2.1 自动往返控制的梯形图设计设计步骤：设计步骤：1）理解控制策略）理解控制策略2）I/O分配分配3) 设计梯形图设计梯形图 I/O分配1）I/O分配分配输入：右行启动按钮SB1 X0 左行启动按钮SB2 X1 停止按钮SB3 X2 右端行程开关ST2 X4 左端行程开关ST1 X3输出：右行接触器Y0 左行接触器Y1 梯形图5.2.2 时序控制电路的设计方法时序控制使用多个定时器来控制输出继电器的工作 5-3 根据继电器电路设计梯形图方法根据继电器电路设计梯形图方
5、法步骤：步骤：（1）了解被控设备的工艺工程和机械的动作情况）了解被控设备的工艺工程和机械的动作情况（2）确定）确定PLC的输入信号和输出负载，画出外部的输入信号和输出负载，画出外部 接线图接线图（3）确定时间继电器）确定时间继电器 中间继电器中间继电器 定时器定时器 （4）根据对应关系画出梯形图程序）根据对应关系画出梯形图程序5.3 根据继电器电路图设计梯形图的方法5.3.1概述 根据继电器图设计时应注意以下问题1 应遵守梯形图中的语言规定2设置中间单元3尽量减少可编程序控制器的输入信号和输出信号4外部联锁电路的设立5为了减少使用的指令条数，在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中的单个触
6、点应放在下面6外部负载的额定电压5.4 梯形图的顺序控制设计法5.4.1 用经验法设计梯形图存在的问题1 设计方法难掌握，设计周期长2 装置交付使用后维修困难5.4.2 顺序控制设计法1、顺序控制、顺序控制：就是按照就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的进行操作，顺序控制设计法又称步进控制设计法5.4.3 顺序控制设计法的本质顺序设计法是用输入量X代表各步的编程元件，再用它们控制输出量Y5.5 顺序功能图5.5.1概述概述1 概念概念 顺序功能图又称状态状态转移图，功能表图或流程顺序功能图又称状态状态转移图，功能表图或
7、流程图。它是描述控制系统的控制过程，功能和特性图。它是描述控制系统的控制过程，功能和特性的一种图形的一种图形,顺序控制功能图并不涉及所描述的控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。制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言。2组成组成主要由主要由步步、有向连线有向连线、转换转换、转换条件转换条件和和动作动作（命（命令）组成令）组成将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为些阶段称为步步，并且用，并且用编程元件编程元件来代表各步。来代表各步。步是根据步是根据PLC输出输出状态的变化状态的变化来划
8、分的，在任何一步内，来划分的，在任何一步内，各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。步2)步用矩形框表示，框内的数字表示步的编号用矩形方框表示，方用矩形方框表示，方框中是该步的编号，编程时用框中是该步的编号，编程时用PLC内部内部编程编程元件元件来代表各步。来代表各步。与系统的初始状态相对应的与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始步用步称为初始步，初始步用双线方框双线方框表示。每表示。每一个顺序功能图至少有一个初始步一个顺序功能图至少有一个初始步与步对应的动作或命令。与步对应的动作或命令。2种表示用文字或符号表示，并与相应用文字或符号
9、表示，并与相应的步的符号相连。的步的符号相连。当系统正处于某一步所在的阶段当系统正处于某一步所在的阶段时该步处于活动状态。步处于活动时，相应的动时该步处于活动状态。步处于活动时，相应的动作被执行作被执行。5.5.3 有向连线与转换条件1 有向连线 功能表图中步的活动状态的顺序进功能表图中步的活动状态的顺序进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动展按有向连线规定的路线和方向进行。活动状态的进展方向习惯上是状态的进展方向习惯上是从上到下从上到下或或从左至从左至右右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。略。反之标出反之标出。2转换用有向连线上用有向连线上与有向连
10、线垂直的短划线与有向连线垂直的短划线来表示，来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。展相对应。3 转换条件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的短划线旁边梯形图的顺序控制设计法梯形图的顺序控制设计法顺序控制设计法的基本思想顺序控制设计法的基本思想步步转换转换转换条件转换条件有向线段有向线段动作或命令动作或命令将系统的一个将系统的一个工作周期划分工作周期划分为若干个顺序为若干个顺序相连的阶段相连的阶段STEP使系统由前使系统由前级步进
11、入下级步进入下一步的信号一步的信号称为转换条称为转换条件件每一步每一步所完成所完成的工作的工作 顺序控制的思想梯形图梯形图XY经验设计法经验设计法控控制制电电路路XY输输出出电电路路顺序控制设计法顺序控制设计法5.5.4顺序功能图的基本结构顺序功能图的基本结构1单序列单序列由一系列相继激活的由一系列相继激活的步组成，步组成，每一步的每一步的后面仅接一个转换，后面仅接一个转换，每一个转换的后面只每一个转换的后面只有一个步有一个步2选择序列某一步的后面有几个步，某一步的后面有几个步，当满足不同的转换条件时，当满足不同的转换条件时，转向不同的步转向不同的步分支：选择序列的开始分支：选择序列的开始合并
12、：选择序列的结束合并：选择序列的结束选择序列一般只允许同时选择序列一般只允许同时选择一个序列选择一个序列3并行序列并行序列用来表示系统的用来表示系统的几个同几个同时时工作的工作的独立部分独立部分的的工作情况工作情况分支：并行序列的开始分支：并行序列的开始合并：并行序列的结束合并：并行序列的结束注：注：水平连线用双线表水平连线用双线表示示 5.5 .5顺序功能图中转换实现的基本原则顺序功能图中转换实现的基本原则(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（一）、转换实现的条件（一）、转换实现的条件（二）、转换实现应完成的操作（
13、二）、转换实现应完成的操作(1)使由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变成活使由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变成活动步动步(2)使由有向连线与相应的转换符号相连的前级步都变成使由有向连线与相应的转换符号相连的前级步都变成不活动步不活动步 5.5.6 绘制顺序功能图时的注意事项绘制顺序功能图时的注意事项（1）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们）两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开隔开。（2）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们）两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。隔开。（3）功能表中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状）功能表中的初始步一般对应
14、于系统等待起动的初始状态，态， 它是必不可少的。它是必不可少的。（4）自控系统应能多次重复执行同一工艺过程，）自控系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此功能表图中应由有向连线组成的闭环因此功能表图中应由有向连线组成的闭环.（5）在顺序功能图中，只有当某一）在顺序功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有步的前级步是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用没有断电可能变成活动步。如果用没有断电保持功能的编程元件代表各步，保持功能的编程元件代表各步，PC开进入开进入RUN工作方式时，它们工作方式时，它们均处于断开状态均处于断开状态,所以必须用所以必须用 M8002的常开触点作为转换条件，的
15、常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步。否则因顺将初始步预置为活动步。否则因顺序功能图中没有活动步，系统将无序功能图中没有活动步，系统将无法工作。法工作。6 定时器在下一次运行之前，首先应将定时器在下一次运行之前，首先应将它复位，同一定时器可以在不同的步它复位，同一定时器可以在不同的步使用（一般不这样做），但是如果用使用（一般不这样做），但是如果用于相邻的两步，在步的活动状态转换于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该定时器的线圈不能断开，当前时，该定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导致定时器的非正常值不能复位，将导致定时器的非正常运行运行功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图功能表
16、图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20000为起始步，它的前面有2条分支 功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20001的后面有3条并行序列的分支 功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20006是单序列的步，步20005、步20007为其前级步和后续步 功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20009的后面有2条选择序列的分支 功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20012的前面有2条选择序列的分支 功能表图对应的梯形图功能表图对应的梯形图步20015的前面有3条选择序列的分支 3 顺序控制程序设计举例顺序控制程序设计举例3 顺序控制程序设计举例例一 一动力头进给运动
17、1）I/O分配 2）画出功能表图 3）设计梯形图功能表图功能表图功能表图梯形图梯形图梯形图例2例例2 两处送料小车的控制两处送料小车的控制1）I/O分配2）画出功能表3）设计梯形图功能表图功能表图功能表图1）I/O分配2）画出功能表3）设计梯形图梯形图梯形图梯形图例3例例3 用传送带传送用传送带传送 长物体的控制系统长物体的控制系统 1）I/O分配2）画出功能表图3）设计梯形图功能表图功能表图用传送带传送长物体的控制图如图所示。为了减少传送带的运行时间，采用分段传送方式。A、B为两条传送带，GK1、GK2为两个光电开关，工作过程如下：按一下起动按钮，A开始运行，B不运行；当长物体前端靠近GK1
18、时，A、B都运行；当长物体后端离开GK1时，B运行，A不运行；当长物体后端离开GK2时，A、B都不运行。功能表图梯形图梯形图M20M21M22M23Y0Y0Y1Y1A运行A、B都运行B运行M8002X2X0X0X1梯形图例45-10根据图示信号灯控制系统的时序图设计出梯形图要求：1 用基本指令编写梯形图，并写出指令表程序2 画出功能图，并用起保停电路编写梯形图。 X400Y430Y431Y4325s7s2s红灯绿灯黄灯例例4 一剪板机的控制一剪板机的控制1）I/O分配2）画出功能表3）设计梯形图功能表图功能表图功能表图1）I/O分配2）画出功能表3）设计梯形图梯形图梯形图梯形图4. 多工作方式
19、4. 具有多工作方式的系统举例具有多工作方式的系统举例送料小车的控制系统送料小车的控制系统 示意图如下：示意图如下：操作面板图如右操作面板图如右4种工作方式种工作方式系统的4种工作方式 1）手动工作方式 2）单周期工作方式 3）连续工作方式 4）单步工作方式功能表图功能表图单周期、连续、单步工作的功能表图自动方式下的总功能表图自动方式下的总功能表图自动工作方式下的总功能表图梯形图的总体结构梯形图的总体结构梯形图的总体结构 说明：整个程序可分为三段：公用程序手动程序自动程序 1手动程序手动程序1)手动程序 说明：手动按钮0010400107控制小车的各个动作，程序中设置了一些必要的联锁。2)自动程序自动程序2)自动程序3)公用程序公用程序3)公用程序 说明：当系统从自动方式切换到手动方式下，应将代表各步的辅助继电器以及代表连续工作方式的20100复位。否则，在返回自动方式时可能会出现错误动作。这一任务由公用程序完成 5.泡沫塑料切片机泡沫塑料切片机5. 泡沫塑料切片机切片机主电路切片机主电路切片机主电路切片机控制系统原理切片机控制系统原理切片机控制系统原理PC接线图接线图PC接线图PC自动控制系统的功能自动控制系统的功能PC自动控制系统的功能 说明:程序共分三部分：公用程序、手动程序、自动程序。其中公用程序完成对带锯电机、磨刀电机、台面刹车的控制。本章总结本章总结
