第四講 梯形圖程序的編制原則和方法2

第四講梯形圖程序的編制原則和方法本章要點(diǎn)PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及常用的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例PLC的裝配、檢測(cè)和維護(hù)

PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及常用的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用舉例本章要點(diǎn)引子國際電工委員會(huì)（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可編程控制器語言標(biāo)準(zhǔn)）詳細(xì)地說明了句法、語義和下述5種編程語言：功能表圖（sequentialfunctionchart）、梯形圖（Ladderdiagram）、功能塊圖（Functionblackdiagram）、指令表（Instructionlist）、結(jié)構(gòu)文本（structuredtext）。梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結(jié)構(gòu)文本為文字語言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。一、梯形圖概述梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。

圖3－1梯形圖

1．母線

梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Busbar)，。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線（左母線和右母線）之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫出。

2.觸點(diǎn)：

觸點(diǎn)符號(hào)代表輸入條件如外部開關(guān)，按鈕及內(nèi)部條件等。CPU運(yùn)行掃描到觸點(diǎn)符號(hào)時(shí)，到觸點(diǎn)位指定的存儲(chǔ)器位訪問（即CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時(shí)，表示“能流”能通過。計(jì)算機(jī)讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)可以使用無數(shù)次。

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4.線圈：（）表示輸出結(jié)果，通過輸出接口電路來控制外部的指示燈、接觸器等及內(nèi)部的輸出條件等。線圈左側(cè)接點(diǎn)組成的邏輯運(yùn)算結(jié)果為1時(shí)，“能流”可以達(dá)到線圈，使線圈得電動(dòng)作，CPU將線圈的位地址指定的存儲(chǔ)器的位置位為1，邏輯運(yùn)算結(jié)果為0，線圈不通電，存儲(chǔ)器的位置0。即線圈代表CPU對(duì)存儲(chǔ)器的寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個(gè)線圈只能使用一次。5.指令盒：指令盒代表一些較復(fù)雜的功能。如定時(shí)器，計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等。當(dāng)“能流”通過指令盒時(shí)，執(zhí)行指令盒所代表的功能。梯形圖按照邏輯關(guān)系可分成網(wǎng)絡(luò)段，分段只是為了閱讀和調(diào)試方便。在本書部分舉例中我們將網(wǎng)絡(luò)段省去。二、梯形圖的編程規(guī)則

盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號(hào)及邏輯控制功能等方面相類似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。

1）每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線（右母線可以不畫出）。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。

2）梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。

3）觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。

4）一般情況下，在梯形圖中同一線圈只能出現(xiàn)一次。

5）有幾個(gè)串聯(lián)電路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在上方，如圖5-2a所示。在有幾個(gè)并聯(lián)電路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在左方，如圖5-2b所示。這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。4.2PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.2.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟

1.PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，進(jìn)行工藝分析，并確定控制方案，它是設(shè)計(jì)的依據(jù)。（2）選擇輸入設(shè)備（如按鈕、開關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（如繼電器、接觸器、指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)）。（3）選定PLC的型號(hào)（包括機(jī)型、容量、I/O模塊和電源等）。（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫程序并調(diào)試。（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作臺(tái)、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（4）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。

2.設(shè)計(jì)步驟

（1）工藝分析

深入了解控制對(duì)象的工藝過程、工作特點(diǎn)、控制要求，并劃分控制的各個(gè)階段，歸納各個(gè)階段的特點(diǎn)，和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出控制流程圖或功能流程圖。（2）選擇合適的PLC類型在選擇PLC機(jī)型時(shí)，主要考慮下面幾點(diǎn)：1、功能的選擇。2、I/O點(diǎn)數(shù)的確定。3、內(nèi)存的估算。+定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量×2+通信接口個(gè)數(shù)×300+備用量。（3）分配I/O點(diǎn)。（4）程序設(shè)計(jì)。（5）控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。（6）應(yīng)用系統(tǒng)整體調(diào)試。（4）編制技術(shù)文件。

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PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫程序并調(diào)試。（6）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的操作臺(tái)、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（4）編寫設(shè)計(jì)說明書和使用說明書。1）PLC的硬件設(shè)計(jì)PLC硬件設(shè)計(jì)包括：PLC及外圍線路的設(shè)計(jì)、電氣線路的設(shè)計(jì)和抗干擾措施的設(shè)計(jì)等。選定PLC的機(jī)型和分配I/O點(diǎn)后，硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計(jì)，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計(jì)。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動(dòng)、手動(dòng)部分的詳細(xì)連接等。電器元件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

2）PLC的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應(yīng)急措施和輔助程序的設(shè)計(jì)，小型開關(guān)量控制一般只有主程序。首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出控制流程圖或功能流程圖，簡單的可以用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)。

3）軟件硬件的調(diào)試

調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。軟件設(shè)計(jì)好后一般先作模擬調(diào)試。模擬調(diào)試可以通過仿真軟件來代替PLC硬件在計(jì)算機(jī)上調(diào)試程序。用編程軟件將輸出點(diǎn)強(qiáng)制ON/OFF，觀察對(duì)應(yīng)的控制柜內(nèi)PLC負(fù)載（指示燈、接觸器等）的動(dòng)作是否正常，或?qū)?yīng)的接線端子上的輸出信號(hào)的狀態(tài)變化是否正確。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLC中。調(diào)試時(shí)，主電路一定要斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問題或?qū)δ承┛刂乒δ艿母倪M(jìn)。

4.2.2PLC程序設(shè)計(jì)常用的方法

PLC程序設(shè)計(jì)常用的方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、邏輯設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法等。

1.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法2.繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法3.邏輯設(shè)計(jì)法

4.順序控制設(shè)計(jì)法1.繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法（1）熟悉現(xiàn)有的繼電器控制線路。（2）對(duì)照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指示燈、電磁閥等）換成接線圖上對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)的編號(hào)，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開關(guān)、行程開關(guān)等）觸點(diǎn)都換成對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的編號(hào)。（3）將繼電器電路圖中的中間繼電器、定時(shí)器，用PLC的輔助繼電器、定時(shí)器來代替。（4）畫出全部梯形圖，并予以簡化和修改。繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法.doc2.經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法即在一些典型的控制電路程序的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控制對(duì)象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時(shí)需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間和設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用于較簡單的梯形圖設(shè)計(jì)。應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法必須熟記一些典型的控制電路，如起保停電路、脈沖發(fā)生電路等，這些電路在前面的章節(jié)中已經(jīng)介紹過。

設(shè)計(jì)的目的－－－控制電機(jī)

有起、保、停三種基本控制第一類起、保、停1.停止優(yōu)先2.啟動(dòng)優(yōu)先第二類多條件啟動(dòng)當(dāng)某個(gè)動(dòng)作啟動(dòng)（動(dòng)作）條件有多個(gè)時(shí)，當(dāng)某個(gè)條件滿足時(shí)，該動(dòng)作開始動(dòng)作，這些條件應(yīng)該并聯(lián)。當(dāng)某個(gè)動(dòng)作啟動(dòng)（動(dòng)作）條件有多個(gè)時(shí)，當(dāng)這些條件同時(shí)滿足時(shí)，該動(dòng)作開始動(dòng)作，這些條件應(yīng)該串聯(lián)。當(dāng)某個(gè)動(dòng)作動(dòng)作時(shí)可以有多種方式時(shí)，這些方式在結(jié)構(gòu)上應(yīng)該并聯(lián)。三、多條件停止當(dāng)某個(gè)動(dòng)作停止時(shí)條件有多個(gè)，這些條件某個(gè)滿足時(shí)，這個(gè)動(dòng)作要求停下來，這些條件應(yīng)該串聯(lián)！當(dāng)某個(gè)動(dòng)作停止時(shí)條件有多個(gè)，這些條件同時(shí)滿足時(shí)，這個(gè)動(dòng)作要求停下來，這些條件應(yīng)該并聯(lián)！四、互鎖典型代表：電機(jī)正反轉(zhuǎn)有A、B兩個(gè)動(dòng)作，如果要求A動(dòng)時(shí)B不能動(dòng)或者B動(dòng)時(shí)A不能動(dòng)，那么在A網(wǎng)絡(luò)上串聯(lián)B的常閉?觸點(diǎn)，在B網(wǎng)絡(luò)上串聯(lián)A的常閉?觸點(diǎn)。五、順序啟動(dòng)控