第五章可編程序控制器的程序設(shè)計

第五章可編程序控制器的程序設(shè)計

第一節(jié)梯形圖的特點及繪制原則第二節(jié)PLC程序設(shè)計方法

第三節(jié)順序控制設(shè)計方法中梯形圖的編程方式GDCP作者：HHXZZQ2/2/2023第一節(jié)梯形圖的特點及繪制原則一、梯形圖的特點（1）梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。（2）在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點（常開或常閉）可無限次引用。（3）在每一邏輯行中，串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點多的支路放在下方，則語句增多，程序變長。圖8-1梯形圖之一

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

（4）在每一個邏輯行中，并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點多的電路放在右邊，則語句增多、程序變長。LD1OR2AND3OUT41342(a)合理3142LD3LD1OR2ANBOUT4(b)不合理圖8-2梯形圖之二

（5）梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。對于這樣的梯形圖，應(yīng)根據(jù)其邏輯功能作適當(dāng)?shù)牡刃ё儞Q。512643（a）523541624（b）圖8-3梯形圖之三

（6）梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。147213621582（a）不合理24781365（b）合理圖8-4梯形圖之四

（7）如果電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用ANB、ORB等指令難以處理時，可以重復(fù)使用一些觸點改成等效電路，再進行編程。12345AB2A35B134圖8-5復(fù)雜電路的處理方法

(8)設(shè)計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開進行設(shè)計更為合適，不易出錯。二、典型單元梯形圖分析1、起動保持和停止電路

圖8-6起保停電路最主要的特點是具有“記憶”功能

2、電動機正反轉(zhuǎn)控制電路～KM2KM1KM1KM2SB1SB2SB3COMX000Y000X001X002Y001PLCCOM(a)PLC的外部接線圖Y001X001X000X002Y000Y001X000X001X002Y001Y000Y000（b）梯形圖圖8-7電動機正反轉(zhuǎn)控制電路SB1為停止按鈕，SB2為正轉(zhuǎn)起動按鈕，SB3為反轉(zhuǎn)起動按鈕，KM1為正轉(zhuǎn)接觸器，KM2為反轉(zhuǎn)接觸器。3、延時接通/斷開電路圖8-8延時接通/斷開電路K90T0X000T1T0Y001Y001K60X000Y001T19sT0的常開觸點X000Y001T1的常開觸點6s當(dāng)X000的常開觸點閉合時，T0開始定時，9s后T0的常開觸點閉合，使Y001有輸出，當(dāng)X000為ON時，X000的常閉觸點斷開，使T1復(fù)位。當(dāng)X000變?yōu)镺FF時，T1開始定時，6s后T1的常閉觸點斷開，使Y001斷電，T1復(fù)位。4.定時范圍的擴展（1）幾個定時器組合

圖8-9采用兩定時器擴展延時電路（a）梯形圖（b）波形圖當(dāng)X000閉合時，T0線圈得電并開始延時，當(dāng)?shù)竭_600s時，T0常開觸點閉合，又使T1線圈得電并開始計時，再延時500s后，T1的常開觸點閉合，才能使Y000線圈得電。（2）定時器與計數(shù)器組合圖8-10定時器和計數(shù)器的組合擴展延時(a)梯形圖（b）波形圖當(dāng)X000閉合時，定時器T0產(chǎn)生周期為100S的脈沖序列，作為計數(shù)器C0的計數(shù)輸入，當(dāng)C0計數(shù)到達400次，其常開觸點閉合使Y001接通。（3）兩個計數(shù)組合圖8-11兩個計數(shù)器組合（a）梯形圖（b）波形圖M8012給C0提供周期為0.1s的計數(shù)輸入脈沖。X000接通時，C0開始計數(shù)，計滿500次（50s）時，C0的常開觸點閉合，使C1計數(shù)1次，同時又使C0自己復(fù)位，重新開始計數(shù)。C0是產(chǎn)生周期為50s的脈沖序列，送給C1計數(shù)。當(dāng)C1計滿100次時，C0動作，Y000得電接通。第二節(jié)PLC程序設(shè)計方法一、經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法是根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的要求，利用經(jīng)驗直接設(shè)計出梯形圖，再進行必要的化簡和校驗，在調(diào)試過程中進行必要的修改。這種設(shè)計方法較靈活，設(shè)計出的梯形圖一般不是唯一的。程序設(shè)計的經(jīng)驗不能一朝一夕獲得，但熟悉典型的基本控制程序，是設(shè)計一個較復(fù)雜的系統(tǒng)的控制程序的基礎(chǔ)。（一）送料小車自動控制系統(tǒng)的程序設(shè)計題目：如送料小車系統(tǒng)示意圖，SQ1、SQ2為運料小車左右終點的行程開關(guān)。運料小車在SQ1處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行。當(dāng)碰到SQ2后停下來卸料，15s后左行，碰到SQ1后又停下來裝料。這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕SB3。按鈕SB1和SB2分別是小車右行和左行的起動按鈕。（b）PLC接線圖裝料SQ2右行左行卸料SB1SB2SB3SQ1X000Y000X001Y001X002Y002X003Y003X004COMPLC（a）送料小車系統(tǒng)示意圖SQ1SQ2左行右行圖8-12運料小車系統(tǒng)示意圖及PLC接線圖圖8-13運料小車控制系統(tǒng)的梯形圖程序左行Y000X000X001X002Y001Y000裝料卸料右行Y001X001X000X002Y000Y001K200Y002T0X003K150X004T1Y003（a）不完整的梯形圖卸料右行左行裝料K200X003T0Y002K150X004T1Y003Y000X000X001X002X004Y001Y000T0Y001X001X000X002X003Y000Y001T1（b）完整的梯形圖題目：如送料小車系統(tǒng)示意圖，小車仍然在SQ1處裝料，并在SQ3和SQ2處輪流卸料。（二）小車兩處卸料的自動控制梯形圖的設(shè)計SQ1（X003）SQ2(X004)左行右行小車SQ3(X005)圖8-14(a)運料小車系統(tǒng)示意圖T1M100X000X005X001X002X004Y001Y000Y000T0Y001X001X000X002X003Y000Y001右行左行圖8-14（b）控制小車兩處卸料的梯形圖裝料K200X003Y002T0X004Y003T1X005M100Y001X003M100卸料Y001Y000X005K150二、順序控制設(shè)計法與順序功能圖的繪制（一）順序控制設(shè)計法

順序控制設(shè)計法：就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動地有秩序地進行操作。5s8s6s綠燈X000Y000Y001Y002紅燈黃燈

順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些分階段稱為步（Step），并用編程元件（例如內(nèi)部輔助繼電器M和狀態(tài)繼電器S）來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的。圖8-15步的劃分三、順序功能圖中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則（二）順序控制功能圖的繪制

順序控制功能圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，順序控制功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語言。1、順序功能圖中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)1）該轉(zhuǎn)換的前級步必須是“活動步”；2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。2、轉(zhuǎn)換實現(xiàn)應(yīng)完成的操作1）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?）使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件相連的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?、繪制順序功能圖時的注意事項1）步與步之間不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)換條件將它們隔開；2）轉(zhuǎn)換條件與轉(zhuǎn)換條件之間也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開；3）順序功能圖中的初始步一般對應(yīng)于系統(tǒng)等待起動的初始狀態(tài)，這一步可能沒有輸出，只是做好預(yù)備狀態(tài)；4）自動控制系統(tǒng)應(yīng)能多次重復(fù)執(zhí)行同一工藝過程，因此在順序功能圖中一般應(yīng)有由步和有向連線組成的閉環(huán)，即在完成一次工藝過程的全部操作之后，應(yīng)從最后一步退回初始步，系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)；X003X000X002X001M1M2M3M8002M0圖8-16循環(huán)序列功能圖5）在順序功能圖中，必須用初始化脈沖M002的常開觸點作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動步，否則因順序功能圖中沒有活動步系統(tǒng)將無法工作。第三節(jié)順序控制設(shè)計方法中梯形圖的編程方式一、使用通用邏輯指令的編程方式所謂通用邏輯指令是指PLC最基本的與觸點和線圈有關(guān)的指令，如LD、AND、OR、OUT等。任何一種可編程序控制器的指令系統(tǒng)都有這一類指令，因此這是一種通用的編程方法，可以用于任意型號的可編程序控制器。根據(jù)順序功能圖設(shè)計梯形圖時,可以用輔助繼電器M來代表各步.某一步為活動步時,對應(yīng)的輔助繼電器為1,某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時,該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬?前級步變?yōu)椴换顒硬?1.單序列的編程方法例：控制鍋爐的鼓風(fēng)機和引風(fēng)機的要求。按下起動按鈕SB1（X000點輸入）后，應(yīng)先開引風(fēng)機，延時5s后再開鼓風(fēng)機。按下停止按鈕SB2（X001點輸入）后，應(yīng)先停鼓風(fēng)機，5s后再停引風(fēng)機。KM1為引風(fēng)機交流接觸器（Y000點驅(qū)動），KM2為鼓風(fēng)機交流接觸器（Y001點驅(qū)動）。單序列：動作一個接一個完成，每步僅連接一個轉(zhuǎn)移，每個轉(zhuǎn)移也僅連接著一個步。Y000T0Y000Y001Y000T1T1X000X001T0M1M2M3M8002M0圖8-17(b)順序功能圖鼓風(fēng)機引風(fēng)機Y001Y000X001X0005s5s圖8-17（a）波形圖M8002M3T1M1M0M0M1M0X000M2M1K50T0M2M1T0M3M2Y001M3M3M3K50T1M1M2Y000M2X001M0圖8-17(c)梯形圖根據(jù)Y000和Y001接通/斷開狀態(tài)的變化，顯然工作期間可以分為3步，分別用M1、M2、M3來代表這3步，用M0來代表等待起動的初始步。起動按鈕X000及停止按鈕X001的常開觸點、定時器延時接通的常開觸點是各步之間的轉(zhuǎn)換條件。設(shè)計梯形圖的輸出電路部分方法：當(dāng)某一輸出量僅在某一步中為接通狀態(tài)，可以將它的線圈與對應(yīng)步的輔助繼電器的線圈并聯(lián)。當(dāng)某一輸出在幾步中都為接通狀態(tài)，應(yīng)將代表各有關(guān)步的輔助繼電器的常開觸點并聯(lián)后，驅(qū)動該輸出的線圈。2.選擇序列的編程方法（1）選擇序列的分支的編程方法

選擇序列是指在某一步后有若干個單序列等待選擇，一次僅能選擇進入一個序列。選擇序列中的各單序列是互相排斥的，其中任何兩個單序列都不會同時執(zhí)行。（2）選擇序列的合并的編程方法M5M6M7X005X007M5M6M7X005X007X010X011M83.并行序列的編程方法（1）并行序列的分支的編程方法并行序列是指在某一轉(zhuǎn)換條件下，同時起動若干個單序列。并行序列的開始用雙水平線表示，同時結(jié)束若干個序列也用雙水平線表示，（2）并行序列的合并的編程方法X003Y001M2X004Y002M3X005Y003M5Y005M7X006X003Y001M2X004M4Y002M3X005Y004M6Y003M5X007Y005M7X006X003X001X000M8002M0X002Y000M1Y001M2X004M4Y002M3X005Y004M6Y003M5圖8-18選擇序列與并行序列X002M8002M0M7X007M1M2M0M0X000M2M1M1Y000M2M1X001M3M0Y001M2M3M2X003M4M3Y002M4M3X004M7M4M5M2X003M6M5Y003M4M6X006M0M7M7Y005M6M5X005M7M6Y004圖8-19選擇序列與并行序列梯形圖4.僅有兩步的閉環(huán)的處理如果在順序功能圖中存在僅由兩步組成的小閉環(huán)，用起保停電路設(shè)計的梯形圖時不能正常工作，如果在小閉環(huán)中增設(shè)一步就可以解決這一問題。M3X003X002M2M4X003T0X002M2M3M4M10T0M3M2X002M2M4M3圖8-20僅有兩步閉環(huán)的處理二、以轉(zhuǎn)換條件為中心的編程方法1.單序列的編程方法例：某組合機床的動力頭在初始狀態(tài)時停在左邊，限位開關(guān)SQ3（X003輸入）為1狀態(tài)，按下起動按鈕SB1（X000輸入），動力頭按圖示工作路線工作。工作一個循環(huán)后，返回并停在初始位置，控制電磁閥YV0（Y000控制）、YV1（Y001控制）、YV2（Y002控制）在各工步的狀態(tài)如順序功能圖所示。圖8-21某組合機床動力頭控制系統(tǒng)的順序功能圖與梯形圖X003Y001Y000Y001X000X002X001M1M2M3M8002M0Y002（b）功能圖M1M2M8002SETM0M0X000SETM1RSTM0M1X001SETM2RSTM1M2X002SETM3RSTM2M3X003SETM0RSTM3M1Y000M3Y002Y001(c)梯形圖(a)流程圖X003X001X002快退快進工進2.選擇序列的編程方法圖8-22選擇序列與并行序列梯形圖3.并行序列的