1、第第6章章PLC程序设计程序设计 本章导论本章导论 6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则 6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序 6.3 PLC 程序设计程序设计 6.4 继电器继电器接触器控制系统的接触器控制系统的 PLC 改造改造 6.5 PLC 程序的调试程序的调试返回本章导论本章导论 可编程控制器（可编程控制器（PLC）是在继电器控制和计算机控制的基础上）是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。目前已被广泛机技术、通信技术融
2、为一体的新型工业自动控制装置。目前已被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。众所周知，地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。众所周知，PLC 是在系统管理程序的控制下，按部就班地工作的，而用户程序是是在系统管理程序的控制下，按部就班地工作的，而用户程序是 PLC 的使用者针对具体控制对象编制的程序。通常，在应用的使用者针对具体控制对象编制的程序。通常，在应用 PLC过过程中，用户程序有程中，用户程序有 3 种形式：指令表（种形式：指令表（STL）、梯形图（）、梯形图（LAD）和顺）和顺序功能流程图（序功能流程图（SFC）。）。 上一页返回6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则
3、 梯形图（梯形图（LAD）编程语言是从继电器）编程语言是从继电器接触器控制系统原理图接触器控制系统原理图的基础上演变而来的，它的许多图形符号与继电器的基础上演变而来的，它的许多图形符号与继电器接触器控制系统接触器控制系统电路图有特定的对应关系。这种编程语言继承传统继电器电路图有特定的对应关系。这种编程语言继承传统继电器接触器控接触器控制系统中使用的框架结构、逻辑运算方式和制系统中使用的框架结构、逻辑运算方式和 I/O 形式，使得程序直观形式，使得程序直观易读，具有形象实用的特点，同时，梯形图语言简单明了，易于理解易读，具有形象实用的特点，同时，梯形图语言简单明了，易于理解，往往是编程语言的首选
4、。，往往是编程语言的首选。下一页返回6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则 6.1.1 形图的编程规则形图的编程规则梯形图的绘制应该遵循以下规律。梯形图的绘制应该遵循以下规律。 先画两条竖直方向的直线，即左母线和右母线（有些时候，右母先画两条竖直方向的直线，即左母线和右母线（有些时候，右母线也可以不画），按照从左到右、从上到下的顺序画图，如线也可以不画），按照从左到右、从上到下的顺序画图，如图图 6.1 所所示。示。 当输入信号通过常开触点引入时，梯形图上所绘制触点的状态，当输入信号通过常开触点引入时，梯形图上所绘制触点的状态，为输入信号未作用时的初始状态，这与继电器为输入信号未作用时的初始
5、状态，这与继电器接触器控制电路是接触器控制电路是对应的。反之，当输入信号通过常闭触点引入时，梯形图上所绘制触对应的。反之，当输入信号通过常闭触点引入时，梯形图上所绘制触点的状态，为输入信号未作用时的相反状态。点的状态，为输入信号未作用时的相反状态。 触点只能画在水平线上，不能画在竖直线上（主控触点除外），触点只能画在水平线上，不能画在竖直线上（主控触点除外），如如图图 6.2所示。所示。上一页 下一页返回6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则 触点可以串联或者并联，线圈只能并联不能串联，如触点可以串联或者并联，线圈只能并联不能串联，如图图 6.3 所示所示 几个串联支路相并联时，应将触点多的
6、支路放在上方（上重下轻几个串联支路相并联时，应将触点多的支路放在上方（上重下轻）；几个并联支路相串联时，应将触点多的支路放在左方（左重右轻）；几个并联支路相串联时，应将触点多的支路放在左方（左重右轻），如），如图图 6.4 所示。所示。 在梯形图中，必须是触点居左，线圈居右，如在梯形图中，必须是触点居左，线圈居右，如图图 6.5 所示。所示。 不含有节点的分支应该画在竖直线方向，不可以画在水平方向。不含有节点的分支应该画在竖直线方向，不可以画在水平方向。 梯形图中软元件的图形、编号应该与所用的梯形图中软元件的图形、编号应该与所用的 PLC 机型、指令系统机型、指令系统相一致。相一致。 每个继电
7、器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号，每个元件的触点使用时没有数量限制。用时没有数量限制。上一页 下一页返回6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则 线圈不能直接接在左边母线上，如有需要可在线圈之前加一常闭线圈不能直接接在左边母线上，如有需要可在线圈之前加一常闭触点。触点。11在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，在一个程序中，同一编号的线圈如果使用两次，称为双线圈输出，这很容易引起程序运行混乱，应避免，如这很容易引起程序运行混乱，应避免，如图图 6.6 所示。所示。12程序结束，必有程序结束，必有“END”结束标志。结束标
8、志。上一页 下一页返回6.1 梯形图的编程规则梯形图的编程规则 6.1.2 形图的理解方式形图的理解方式 如何理解如何理解 PLC 梯形图，可以引入一个关键概念梯形图，可以引入一个关键概念“能流能流”，它，它是一种假想的是一种假想的“能量流能量流”。 可以把可以把图图 6.6（b）中左母线假设为电源中左母线假设为电源“火线火线”，而把右母线假，而把右母线假想为电源想为电源“零线零线”。如果有。如果有“能流能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。从左至右流向线圈，则线圈被激励。如没有如没有“能流能流”从左至右流向线圈，则线圈未被激励。从左至右流向线圈，则线圈未被激励。 “能流能流”是有方向的，它可
9、以通过被激励（是有方向的，它可以通过被激励（ON）的常开触点和未）的常开触点和未被激励（被激励（OFF）的常闭触点自左向右流，也可以通过并联触点中一个）的常闭触点自左向右流，也可以通过并联触点中一个接通的触点流向右接通的触点流向右 边。边。“能流能流”在任何时候都不会通过触点自右向左在任何时候都不会通过触点自右向左流。需要强调的是，引入流。需要强调的是，引入“能流能流”概念，仅仅是为了和继电器概念，仅仅是为了和继电器接触器接触器控制系统相比较，让大家来理解梯形图各输出点的动作，实际上并不控制系统相比较，让大家来理解梯形图各输出点的动作，实际上并不存在这种存在这种“能流能流”。上一页返回6.2
10、常用梯形图程序常用梯形图程序 6.2.1 基本控制环节基本控制环节 基本控制环节是基本控制环节是 PLC 控制电路的最基本的环节，常用于内部继控制电路的最基本的环节，常用于内部继电器、输出继电器的控制电路。电器、输出继电器的控制电路。1. 启动、停止及自锁控制启动、停止及自锁控制 启动、自锁、停止功能电路是启动、自锁、停止功能电路是 PLC 控制电路的最基本环节，经控制电路的最基本环节，经常用于对内部辅助继电器和输出继电器进行控制。此电路有两种不同常用于对内部辅助继电器和输出继电器进行控制。此电路有两种不同的构成形式：启动优先和停止优先控制方式，如的构成形式：启动优先和停止优先控制方式，如图图
11、 6.7 所示。所示。下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序 图图 6.7（a）中，如果启动信号中，如果启动信号 X0、停止信号、停止信号 X1 并存的时候，并存的时候，该程序执行结果为停止该程序执行结果为停止 Y0 的激励输出；的激励输出；图图 6.7（b）中，如果启动信中，如果启动信号号 X0、停止信号、停止信号 X1并存的时候，该程序执行结果为启动并存的时候，该程序执行结果为启动 Y0 的激励的激励输出。输出。图图 6.7 中，如果只有启动信号中，如果只有启动信号 X0、X0 的常开触点接通，启动的常开触点接通，启动 Y0 的激励输出；同时的激励输出；同时 Y0 的常开触点接通，
12、即使启动信号的常开触点接通，即使启动信号 X0 撤去，撤去，X0 的常开触点分断，的常开触点分断，Y0 的激励输出仍然继续，称为自锁。直到停止的激励输出仍然继续，称为自锁。直到停止信号信号 X1 到来，就会断开到来，就会断开 X1 的常闭触点，停止的常闭触点，停止 Y0 的激励输出，即的激励输出，即停止。停止。上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序2. 联锁控制联锁控制 在一些机械设备的控制中，经常见到存在某种互为制约的关系在一些机械设备的控制中，经常见到存在某种互为制约的关系，在，在 PLC 电路中一般用反映某一运动的信号去控制另一运动相应的电路中一般用反映某一运动的信号去控
13、制另一运动相应的电路，达到联锁控制（也称为互锁）的要求，联锁的实现方式较多，电路，达到联锁控制（也称为互锁）的要求，联锁的实现方式较多，例如信号的输入联锁、控制的输出联锁例如信号的输入联锁、控制的输出联锁 和将前两者综合的双重联锁和将前两者综合的双重联锁，相对应用较多的为控制的输出联锁，如，相对应用较多的为控制的输出联锁，如图图 6.8 所示。其中，所示。其中，X0、X1、X2 分别为二个联锁启动信号和一个停止信号输入，分别为二个联锁启动信号和一个停止信号输入，Y10、Y11分别为二个联锁控制输出。需要说明的是，在实现被联锁双方的转换分别为二个联锁控制输出。需要说明的是，在实现被联锁双方的转换
14、控制中，必须要有停止环节和停止操作。控制中，必须要有停止环节和停止操作。图图 6.8（b）中，有启动信中，有启动信号号 X0 时，时，Y10 激励输出并且自锁，同时，激励输出并且自锁，同时，Y10 常闭触点断开，限制常闭触点断开，限制 Y11 无法被激励输出，这就实现了联锁。其他两个图的联锁控制与此无法被激励输出，这就实现了联锁。其他两个图的联锁控制与此类似。类似。上一页 下一页返回2. 联锁控制在一些机械设备的控制中，经常见到存在某种互为制约的关系，在 PLC 电路中一般用反映某一运动的信号去控制另一运动相应的电路，达到联锁控制（也称为互锁）的要求，联锁的实现方式较多，例如信号的输入联锁、控
15、制的输出联锁6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序3. 顺序控制顺序控制 图图 6.9 所示为顺序控制的梯形图，顺序控制分为顺序启动控制与所示为顺序控制的梯形图，顺序控制分为顺序启动控制与顺序停止控制，它们可以通过时间定时控制，也可以通过逻辑控制，顺序停止控制，它们可以通过时间定时控制，也可以通过逻辑控制，这里采用逻辑控制来实现。这里采用逻辑控制来实现。 图图 6.9（a）中，有启动信号中，有启动信号 X0 时，时，Y10 被激励输出并且自锁被激励输出并且自锁，再有启动信号，再有启动信号 X1 时，时，Y11 被激励输出并且自锁，这是可以实现的被激励输出并且自锁，这是可以实现的。但是，再先启动信
16、号。但是，再先启动信号 X1时，由于时，由于 Y10 未被激励，未被激励，Y10 常开触点无常开触点无法闭合，限制了法闭合，限制了 Y11 无法被激励输出，这就实现了顺序启动的概念无法被激励输出，这就实现了顺序启动的概念。图图 6.9（b）中，有启动信号中，有启动信号 X0、X1 时，时，Y10、Y11被激励输出并被激励输出并且自锁，在停止过程中，能否先停止且自锁，在停止过程中，能否先停止 Y11 呢？请读者自己思考。呢？请读者自己思考。上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序4. 循环步进控制循环步进控制 在在 PLC 的控制中，经常采用循环步进控制，使控制系统能按照的控制中，
17、经常采用循环步进控制，使控制系统能按照固定的步骤，一步接着一步地执行。选择代表前一个运动的常开触点固定的步骤，一步接着一步地执行。选择代表前一个运动的常开触点串联于后一个运动的启动电路中，作为后一个运动的发生条件（约束串联于后一个运动的启动电路中，作为后一个运动的发生条件（约束条件），同时选择代表后一个运动的常闭触点串联于前一个运动的停条件），同时选择代表后一个运动的常闭触点串联于前一个运动的停止线路中，作为关闭条件。这样才能保证：只有发生了前一个运动，止线路中，作为关闭条件。这样才能保证：只有发生了前一个运动，才允许后一个运动可以发生；而一旦后一个运动发生，立即就使前一才允许后一个运动可以发
18、生；而一旦后一个运动发生，立即就使前一个运动停止，如个运动停止，如图图 6.10 所示。所示。 图图 6.10 中，当循环步进控制信号中，当循环步进控制信号 X1 过来时，过来时，M1 被激励并且自被激励并且自锁；锁；M1 常开触点接通，与信号常开触点接通，与信号 X12 一起使一起使 M2 被激励并且自锁；被激励并且自锁；M2 常闭触点断开，使常闭触点断开，使 M1恢复为未被激励状态，恢复为未被激励状态，M2 常开触点接通，常开触点接通，上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序 与信号与信号 X13 一起使一起使 M3 被激励并且自锁；被激励并且自锁；M3 常闭触点断开，使常闭
19、触点断开，使 M2 恢复为未被激励状态，恢复为未被激励状态，M3 常开触点接通，与信号常开触点接通，与信号 X14 一起使一起使 M4 被被激励并且自锁；激励并且自锁；M4 常闭触点断开，使常闭触点断开，使 M3 恢复为未被激励状态，恢复为未被激励状态，M4 常开触点接通，与信号常开触点接通，与信号 X11 一起使一起使 M1 被激励并且自锁，循环往复被激励并且自锁，循环往复，顺序步进。，顺序步进。上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序 6.2.2 定时器、计数器的应用定时器、计数器的应用1. 延时断开程序延时断开程序 图图 6.11 所示为定时器构成的延时断开程序。当输入继电
20、器所示为定时器构成的延时断开程序。当输入继电器 X0 闭合时，输出继电器闭合时，输出继电器 Y10 得电并由本身的触点自锁，同时由于得电并由本身的触点自锁，同时由于 X0 的的常闭触点断开，使常闭触点断开，使 T0 线圈不能得电；当输入继电器线圈不能得电；当输入继电器 X0 断开时，其断开时，其常闭触点闭合，常闭触点闭合，T0 线圈得电，经过线圈得电，经过 5 s，后设定值减到，后设定值减到 0，T0 的常的常闭触点断开，闭触点断开，Y10 线圈失电。线圈失电。 上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序 2. 延时闭合程序延时闭合程序 图图 6.12 所示为延时闭合程序，图中通过
21、定时器所示为延时闭合程序，图中通过定时器 T0 延时。工作延时。工作过程如下：当输入启动信号过程如下：当输入启动信号 X0 时，时，M1 被激励并且自锁，同时，被激励并且自锁，同时，T0 开始计时，延时开始计时，延时 5 s 后，后，T0的常开触点闭合，的常开触点闭合，Y10 被激励；当输入停被激励；当输入停止信号止信号 X1 时，使时，使 M1 恢复为未被激励状态，同时，恢复为未被激励状态，同时，T0 计时状态恢复计时状态恢复为为 0，其常开触点断开，其常开触点断开，Y10 也恢复为未被激励状态。也恢复为未被激励状态。 上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序3. 脉冲振荡程序
22、脉冲振荡程序 在在 PLC 的内部虽然也有一些特殊的辅助继电器可以产生一定周的内部虽然也有一些特殊的辅助继电器可以产生一定周期的脉冲信号，例如，期的脉冲信号，例如，M8011、M8012 的周期分别为的周期分别为 10 ms、100 ms，但在实际中经常需要其他周期和形式的脉冲发生器。，但在实际中经常需要其他周期和形式的脉冲发生器。图图 6.13 所所示的脉冲振荡电路可以产生周期为示的脉冲振荡电路可以产生周期为 5 s、占空比为、占空比为 50%的脉冲信号。的脉冲信号。工作过程如下：当工作过程如下：当 X0 闭合后，脉冲振荡电路开始工作，闭合后，脉冲振荡电路开始工作，T0 经过经过 2.5 s
23、 后，其常开触点闭合，后，其常开触点闭合，T1 开始延时，经过开始延时，经过 2.5 s 后后 T1 触点动作，触点动作，其常闭触点使其常闭触点使 T0 断开，再经过断开，再经过 2.5 s 后后 T0 常开触点又使常开触点又使 T1 断开，断开，一个周期结束。在一个周期中一个周期结束。在一个周期中 T0 常开触点闭合常开触点闭合 2.5 s，断开，断开 2.5 s，而而 T1 的常闭触点在每个周期只断开一个扫描周期的时间。的常闭触点在每个周期只断开一个扫描周期的时间。 上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序4. 定时器的扩展定时器的扩展 PLC 的定时器有一定的状态值设定范围
24、的定时器有一定的状态值设定范围 032 767。如果需要。如果需要超出定时设定范围，可通过几个定时器串联，或者将定时器和计数器超出定时设定范围，可通过几个定时器串联，或者将定时器和计数器串联使用，达到扩充设定值的目的。串联使用，达到扩充设定值的目的。图图 6.14 所示为定时器的扩展电所示为定时器的扩展电路。图中通过两个定时器的串联使用，可以实现延时路。图中通过两个定时器的串联使用，可以实现延时 3 600 s（即（即 1 h）。在图中）。在图中 T0 的设定值为的设定值为 1 800 s，T1 的设定值为的设定值为 1 800 s。当。当 X0 闭合时，闭合时，T0 就开始计时，当到达就开始
25、计时，当到达 1 800 s 时，时，T0 的常开触点闭的常开触点闭合，使合，使 T1 得电开始计时，再延时得电开始计时，再延时 1 800 s 后，后，T1 的常开触点闭合，的常开触点闭合，Y10 被激励，共延时被激励，共延时 3 600 s。上一页 下一页返回6.2 常用梯形图程序常用梯形图程序5. 定时器和计数器的串级组合使用定时器和计数器的串级组合使用 图图 6.15 所示为定时器和计数器的串级组合使用，该电路可以获所示为定时器和计数器的串级组合使用，该电路可以获得得 1003 000 s=300 000 s 的延时。图中的延时。图中 T0 的设定值为的设定值为 100 s，当，当 X
26、000 闭合时，闭合时，T0 线圈得电开始计时，当线圈得电开始计时，当 100 s 延时时间到，延时时间到，T0 的的常闭触点断开，使常闭触点断开，使 T0 自动复位，在自动复位，在 T0 线圈再次得电后又可以开始线圈再次得电后又可以开始计时。在电路中，计时。在电路中，T0 的常开触点每隔的常开触点每隔 100 s 闭合一次，计数器计一闭合一次，计数器计一次数，当计到次数，当计到 3 000 次时，次时，C0 的常开触点闭合，的常开触点闭合，Y10 线圈得电。线圈得电。 上一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 6.3.1 控制系统设计的基本内容控制系统设计的基本内容 PLC 控制系统是由控
27、制系统是由 PLC 与用户输入、输出设备连接而成的，因与用户输入、输出设备连接而成的，因此，此，PLC 控制系统设计的基本内容应包括以下几个方面。控制系统设计的基本内容应包括以下几个方面。 选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器等）、输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱输出设备（继电器、接触器、信号灯等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。动的控制对象（电动机、电磁阀等）。 选择选择 PLC 的型号。的型号。 分配分配 I/O 点，绘制点，绘制 I/O 连接图。连接图。 设计控制程
28、序，包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制设计控制程序，包括设计梯形图、语句表（即程序清单）和控制系统流程图。系统流程图。 必要时还需要设计控制台（柜）。必要时还需要设计控制台（柜）。 编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细编制控制系统的技术文件，包括说明书、电气图及电气元件明细表等。表等。下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 6.3.2 控制系统设计的一般步骤控制系统设计的一般步骤 根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺根据生产的工艺过程分析控制要求。如需要完成的动作（动作顺序、动作条件、必需的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动，连序、动作条件
29、、必需的保护和联锁等）、操作方式（手动、自动，连续、单周期、单步等）。续、单周期、单步等）。 根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备，据此确定 PLC 的的 I/O 点数。点数。 选择选择 PLC 系统及型号。系统及型号。 分配分配 PLC 的的 I/O 点，设计点，设计 I/O 连接图（这一步也可以结合第连接图（这一步也可以结合第 2 步步进行）。进行）。 进行进行 PLC 程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工程序设计，同时可进行控制台（柜）的设计和现场施工。在设计继电器。在设计继电器接触器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，
30、接触器控制系统时，必须在控制线路设计完成后，才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。才能进行控制台（柜）的设计和现场施工。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 6.3.3 程序设计的步骤程序设计的步骤 对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统，也可省去这一步。 设计梯形图。设计梯形图。 根据梯形图编制程序清单。根据梯形图编制程序清单。 用编程器将程序输入到用编程器将程序输入到 PLC 的用户存储器中，并检查输入的程序的
31、用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。是否正确。 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。 待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再重新修改程序或检查接线直到满足要求为止。满足要求，再重新修改程序或检查接线直到满足要求为止。 编写技术文件。编写技术文件。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 6.3.4 某交通信号灯控制的程序设计某交通信号灯控制的程序设计 交通灯的控制时序图如交通灯的控制时序图如图图 6.16 所示。所示。 十字路口交通信号灯的控制要求如下
32、。十字路口交通信号灯的控制要求如下。 南北向较繁忙，过往车辆较多，故取南北向红灯亮的时间为南北向较繁忙，过往车辆较多，故取南北向红灯亮的时间为 30 s 东西向较轻闲，过往车辆较少，故取东西向红灯亮的时间为东西向较轻闲，过往车辆较少，故取东西向红灯亮的时间为 60 s 在东西向红灯亮的同时，南北向的绿灯也亮，并维持在东西向红灯亮的同时，南北向的绿灯也亮，并维持 55 s; 到到 55 s 时，南北向的绿灯闪亮时，南北向的绿灯闪亮 3 s 后熄灭。后熄灭。 在南北向绿灯熄灭后，南北向黄灯亮，并维持在南北向绿灯熄灭后，南北向黄灯亮，并维持 2 s；2 s 后南北向后南北向黄灯熄灭，东西向红灯也熄灭
33、。黄灯熄灭，东西向红灯也熄灭。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 在东西向红灯熄灭的同时，东西向的绿灯亮，南北向的红灯也亮在东西向红灯熄灭的同时，东西向的绿灯亮，南北向的红灯也亮 在南北向红灯亮在南北向红灯亮 25 s 后，东西向绿灯闪亮后，东西向绿灯闪亮 3 s 后熄灭。后熄灭。 在东西向绿灯熄灭后，东西向黄灯亮，维持在东西向绿灯熄灭后，东西向黄灯亮，维持 2 s 后熄灭。后熄灭。 在东西向黄灯熄灭后，东西向红灯亮，南北向绿灯也亮，进入下在东西向黄灯熄灭后，东西向红灯亮，南北向绿灯也亮，进入下一个循环。设计过程如下。一个循环。设计过程如下。 I/O 分配：以三菱分配：以三菱
34、FX1N40MR 型号的型号的 PLC 为控制器，本例中设为控制器，本例中设外部输入开始和停止，信号灯即开始循环工作，见外部输入开始和停止，信号灯即开始循环工作，见表表 6.1。 I/O 接线图：如接线图：如图图 6.17 所示。所示。 梯形图程序设计：如梯形图程序设计：如图图 6.18 所示。所示。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 6.3.5 顺序控制设计方法顺序控制设计方法1. 顺序控制简述顺序控制简述 一般地，将工业控制过程简单地分成两大类。一类是顺序控制一般地，将工业控制过程简单地分成两大类。一类是顺序控制过程，另一类是随机控制过程。顺序控制过程一般具备以下特点。过程
35、，另一类是随机控制过程。顺序控制过程一般具备以下特点。 被控过程的动作顺序是一定的，不能随意变动。被控过程的动作顺序是一定的，不能随意变动。 每个动作都有约束条件，且这个约束条件能够被记忆。每个动作都有约束条件，且这个约束条件能够被记忆。 顺序控制就是按照生产工艺预先规定的操作顺序，在各个输入顺序控制就是按照生产工艺预先规定的操作顺序，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。顺序控制设计方法是一种较先进的机构自动地、有秩序地进行操作。顺序控制设计方法是一种较先进的设计方法，具
36、有设计效率高，便于程序的调试、修改、阅读，易学、设计方法，具有设计效率高，便于程序的调试、修改、阅读，易学、好懂、直观、形象等优点。好懂、直观、形象等优点。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 顺序控制设计方法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分顺序控制设计方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，这些阶段称为步。步是根据输出量的状态为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步。步是根据输出量的状态划分的，并用编程软元件（通常用状态寄存器划分的，并用编程软元件（通常用状态寄存器 S）代表各步。使控制）代表各步。使控制系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。转
37、换条件可以是外部系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。转换条件可以是外部输入信号，如按钮、限位开关等；也可以是输入信号，如按钮、限位开关等；也可以是 PLC 内部产生的信号，内部产生的信号，如定时器的触点的动作等；也可以是若干个信号的与、或、非逻辑的如定时器的触点的动作等；也可以是若干个信号的与、或、非逻辑的组合。顺序控制设计方法是用转换条件控制代表各步的编程元件，使组合。顺序控制设计方法是用转换条件控制代表各步的编程元件，使它们的状态按一定的顺序变化，然后用各步的编程元件去控制输出继它们的状态按一定的顺序变化，然后用各步的编程元件去控制输出继电器。具体来说，即用输入量电器。具体来说，即用
38、输入量 X 等转移条件控制代表各步的编程元等转移条件控制代表各步的编程元件，再由它们控制输出量件，再由它们控制输出量 Y。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计2. 顺序功能图顺序功能图 顺序功能图（顺序功能图（Sequential Function Chart，SFC），是应用顺），是应用顺序控制设计方法的思想描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种序控制设计方法的思想描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是一种通用的技术语言，是设计图形，也是一种通用的技术语言，是设计 PLC 的顺序控制程序的有的顺序控制程序的有力工具。顺序功能图作为力工具。顺序功能图作为 PLC 首
39、选的编程语言，主要由步、动作、首选的编程语言，主要由步、动作、有向连线、转换、转换条件有向连线、转换、转换条件 5 个基本要素组成。个基本要素组成。1）步）步 把控制系统中一个相对不变的稳定状态叫做步。在功能图中，把控制系统中一个相对不变的稳定状态叫做步。在功能图中，步通常表示某个执行元件的状态变化。步又分为初始步和工作步，步步通常表示某个执行元件的状态变化。步又分为初始步和工作步，步的符号如的符号如图图 6.19 所示。所示。（1）初始步）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。一个控制系统至少要有一个初始步。控制系统至
40、少要有一个初始步。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计（2）工作步）工作步 工作步是指控制系统正常运行的状态。根据系统是否在运行，工作步是指控制系统正常运行的状态。根据系统是否在运行，每一工作步可以分为两种状态：动态和静态，也称动步和静步。动步每一工作步可以分为两种状态：动态和静态，也称动步和静步。动步是指当前正在运行的步，静步是指当前没有运行的步。是指当前正在运行的步，静步是指当前没有运行的步。（3）与步对应的动作。）与步对应的动作。 步是描述控制系统中的一个稳定的状态，即表示过程中的一个步是描述控制系统中的一个稳定的状态，即表示过程中的一个动作，该动作可以在步符号的右边表示，
41、如动作，该动作可以在步符号的右边表示，如图图 6.19（b）所示的所示的 Y102）转移）转移 控制系统中从一个稳定状态过渡到另一个稳定过程称为转移。控制系统中从一个稳定状态过渡到另一个稳定过程称为转移。用一个有向线段来表示转移的方向，并用两步间有向线段中间的一段用一个有向线段来表示转移的方向，并用两步间有向线段中间的一段横线表示这一转移，如图横线表示这一转移，如图 6.20 所示。所示。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计（1）转移的使能和触发）转移的使能和触发 转移的实现必须依赖于一种条件，当此条件成立，称之为转移转移的实现必须依赖于一种条件，当此条件成立，称之为转移使能。该
42、转移条件如果可以使步状态转移，则称之为触发。例如，使能。该转移条件如果可以使步状态转移，则称之为触发。例如，图图 6.20 中，当中，当 S20 为当前的动步，且为当前的动步，且 X2 的条件已经满足，就会有转的条件已经满足，就会有转移的发生，接下来移的发生，接下来 S30 成为新的动步。成为新的动步。（2）转移条件）转移条件 转移条件是指使系统从一步向另一步转换的必要条件，通常采转移条件是指使系统从一步向另一步转换的必要条件，通常采用文字、逻辑方程及符号表示。例如，用文字、逻辑方程及符号表示。例如，图图 6.20中，中，S0 向向 S20 转移的转移的条件是条件是 X3 的常开触点接通，的常
43、开触点接通，S20向向 S30 转移的条件是转移的条件是 X2 的常开触的常开触点接通，点接通，S30 向下一步转移的条件是向下一步转移的条件是 X1 的常闭触点接通。的常闭触点接通。 上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计（3）功能图的组成规则）功能图的组成规则画画 SFC 时，必须遵守以下规则。时，必须遵守以下规则。 步与步之间必须由转移分开，不能直接相连。步与步之间必须由转移分开，不能直接相连。 转移与转移之间不能相连，必须由步分开。转移与转移之间不能相连，必须由步分开。 步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向下画时，步与转移、转移与步之间的连接采用有向线段，从上向
44、下画时，箭头可以省略。当有向线段从下向上画时，必须画向上的箭头，以表箭头可以省略。当有向线段从下向上画时，必须画向上的箭头，以表明方向。明方向。 一个功能图至少要有一个初始步。一个功能图至少要有一个初始步。 一个一个 SFC 程序的结尾要有程序的结尾要有“RET”标志。标志。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 用一个例子来说明功能图的组成规则。某工作台往返的工作过用一个例子来说明功能图的组成规则。某工作台往返的工作过程为：闭合启动开关程为：闭合启动开关 SA 后，工作台向左运动，由后，工作台向左运动，由 KM1 控制电动机控制电动机顺时针运转拖动工作台实现；当工作台碰到左边行程
45、开关顺时针运转拖动工作台实现；当工作台碰到左边行程开关 SQ1 后，后，停止停止 5 min；而后，工作台向右运动，由；而后，工作台向右运动，由 KM1 控制电动机逆时针运控制电动机逆时针运转拖动工作台实现；当工作台碰到右边行程开关转拖动工作台实现；当工作台碰到右边行程开关 SQ2 后，停止后，停止4 min；工作台再向左运动，由；工作台再向左运动，由 KM1 控制电动机顺时针运转拖动工作台实控制电动机顺时针运转拖动工作台实现循环往复。若要停止该工作台往返控制，只要将现循环往复。若要停止该工作台往返控制，只要将 SA 断开即可。具断开即可。具体控制的体控制的 SFC 如如图图 6.21 所示。
46、所示。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计4）功能图的基本形式）功能图的基本形式功能图的基本形式有功能图的基本形式有 3 种：单一顺序、选择顺序和并发顺序。种：单一顺序、选择顺序和并发顺序。（1）单一顺序）单一顺序单一顺序是最简单的功能图形式。它所表示的动作顺序是一个接着一单一顺序是最简单的功能图形式。它所表示的动作顺序是一个接着一个完成的，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个步。如个完成的，每步仅连接一个转移，每个转移也仅连接一个步。如图图 6.21 所示的某工作台往返控制的顺序功能图就是一个单一顺序形式所示的某工作台往返控制的顺序功能图就是一个单一顺序形式的功能图。的功能
47、图。（2）选择顺序）选择顺序选择顺序是指一步之后有若干个单一顺序等待选择，而一次只能选择选择顺序是指一步之后有若干个单一顺序等待选择，而一次只能选择其中的一个单一顺序。为了保证一次仅选择一个顺序，即选择的优先其中的一个单一顺序。为了保证一次仅选择一个顺序，即选择的优先权，必须对各个转移条件加以约束。选择顺序的表示方法是在发生权，必须对各个转移条件加以约束。选择顺序的表示方法是在发生上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计选择顺序的前一步之后画一条水平线，水平线下连接各个单一顺序的选择顺序的前一步之后画一条水平线，水平线下连接各个单一顺序的第一个转移。选择顺序结束时用一条水平线将各个单
48、一顺序连接在一第一个转移。选择顺序结束时用一条水平线将各个单一顺序连接在一起，水平线以下允许再有一个转移直接跟着。起，水平线以下允许再有一个转移直接跟着。 图图 6.22 所示为电动机正反转控制的所示为电动机正反转控制的 SFC 程序，程序，X0 为正转启动为正转启动输入，输入，X1 为反转启动输入，为反转启动输入，X2 为停止输入；为停止输入；Y0 为正转控制输出，为正转控制输出，Y1 为反转控制输出。从图中可以看出，各个支路的转移条件已经确为反转控制输出。从图中可以看出，各个支路的转移条件已经确定了，一次只能进入一个支路。定了，一次只能进入一个支路。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设
49、计程序设计（3）并发顺序）并发顺序 并发顺序是指在某一个转移条件下，同时启动若干个顺序。并并发顺序是指在某一个转移条件下，同时启动若干个顺序。并发顺序用双水平线表示，当若干个顺序结束时，也应用双水平线表示发顺序用双水平线表示，当若干个顺序结束时，也应用双水平线表示 图图 6.23 所示为某十字路口交通灯控制的所示为某十字路口交通灯控制的 SFC。在图中，。在图中，X0 为为该交通灯控制的信号输入，该交通灯控制的信号输入，Y0、Y2、Y4 分别为东西方向的红灯、绿分别为东西方向的红灯、绿灯和黄灯，灯和黄灯，Y1、Y3、Y5分别为南北方向的绿灯、黄灯和红灯。分别为南北方向的绿灯、黄灯和红灯。T0、
50、T1、T2、T3、T4、T5 分别与并列序列内的分别与并列序列内的 Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5 并行输出，并行输出，T0、T1、T2、T3、T4、T5 的时间分别设置为的时间分别设置为 38.5 s、35 s、23 s、3 s、3 s、26.5 s。T6 的时间设置为的时间设置为 0.5 s，为，为 S23对应的动作输出。对应的动作输出。上一页 下一页返回6.3 PLC 程序设计程序设计 从上述的时间分配关系可以看出，该交通灯一个工作周期为从上述的时间分配关系可以看出，该交通灯一个工作周期为 65 s，在交错方向的黄、绿灯交换的时候，有，在交错方向的黄、绿灯交换的时候，有 0.5 s
