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PLC應用系統(tǒng)設計的步驟及常用的設計方法應用舉例PLC的裝配、檢測和維護

PLC應用系統(tǒng)設計的步驟及常用的設計方法應用舉例本章要點引子國際電工委員會（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可編程控制器語言標準）詳細地說明了句法、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，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，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）之間有一個左正右負的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動。右母線可以不畫出。

2.觸點：

觸點符號代表輸入條件如外部開關(guān)，按鈕及內(nèi)部條件等。CPU運行掃描到觸點符號時，到觸點位指定的存儲器位訪問（即CPU對存儲器的讀操作）。該位數(shù)據(jù)（狀態(tài)）為1時，表示“能流”能通過。計算機讀操作的次數(shù)不受限制，用戶程序中，常開觸點，常閉觸點可以使用無數(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)接點組成的邏輯運算結(jié)果為1時，“能流”可以達到線圈，使線圈得電動作，CPU將線圈的位地址指定的存儲器的位置位為1，邏輯運算結(jié)果為0，線圈不通電，存儲器的位置0。即線圈代表CPU對存儲器的寫操作。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以在用戶程序中，每個線圈只能使用一次。5.指令盒：指令盒代表一些較復雜的功能。如定時器，計數(shù)器或數(shù)學運算指令等。當“能流”通過指令盒時，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，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點。

2）梯形圖中的觸點可以任意串聯(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）有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應將串聯(lián)觸點多的回路放在上方，如圖5-2a所示。在有幾個并聯(lián)電路相串聯(lián)時，應將并聯(lián)觸點多的回路放在左方，如圖5-2b所示。這樣所編制的程序簡潔明了，語句較少。4.2PLC應用系統(tǒng)的設計

4.2.1PLC控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容及設計步驟

1.PLC控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容

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

2.設計步驟

（1）工藝分析

深入了解控制對象的工藝過程、工作特點、控制要求，并劃分控制的各個階段，歸納各個階段的特點，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機型時，主要考慮下面幾點：1、功能的選擇。2、I/O點數(shù)的確定。3、內(nèi)存的估算。+定時器/計數(shù)器數(shù)量×2+通信接口個數(shù)×300+備用量。（3）分配I/O點。（4）程序設計。（5）控制柜或操作臺的設計和現(xiàn)場施工。（6）應用系統(tǒng)整體調(diào)試。（4）編制技術(shù)文件。

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PLC控制系統(tǒng)的設計內(nèi)容（4）分配PLC的I/O點，繪制PLC的I/O硬件接線圖。（5）編寫程序并調(diào)試。（6）設計控制系統(tǒng)的操作臺、電氣控制柜等以及安裝接線圖。（4）編寫設計說明書和使用說明書。1）PLC的硬件設計PLC硬件設計包括：PLC及外圍線路的設計、電氣線路的設計和抗干擾措施的設計等。選定PLC的機型和分配I/O點后，硬件設計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪≒LC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。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、保護電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

2）PLC的軟件設計

軟件設計包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應急措施和輔助程序的設計，小型開關(guān)量控制一般只有主程序。首先應根據(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)驗法設計，復雜的系統(tǒng)一般用順序控制設計法設計。

3）軟件硬件的調(diào)試

調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機調(diào)試。軟件設計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硬件在計算機上調(diào)試程序。用編程軟件將輸出點強制ON/OFF，觀察對應的控制柜內(nèi)PLC負載（指示燈、接觸器等）的動作是否正常，或?qū)慕泳€端子上的輸出信號的狀態(tài)變化是否正確。聯(lián)機調(diào)試時，把編制好的程序下載到現(xiàn)場的PLC中。調(diào)試時，主電路一定要斷電，只對控制電路進行聯(lián)機調(diào)試。通過現(xiàn)場的聯(lián)機調(diào)試，還會發(fā)現(xiàn)新的問題或?qū)δ承┛刂乒δ艿母倪M。

4.2.2PLC程序設計常用的方法

PLC程序設計常用的方法主要有經(jīng)驗設計法、繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法、邏輯設計法、順序控制設計法等。

1.經(jīng)驗設計法2.繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法3.邏輯設計法

4.順序控制設計法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）換成接線圖上對應的輸出點的編號，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）觸點都換成對應的輸入點的編號。（3）將繼電器電路圖中的中間繼電器、定時器，用PLC的輔助繼電器、定時器來代替。（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)驗設計法

經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計所用的時間和設計質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，所以稱為經(jīng)驗設計法。經(jīng)驗設計法用于較簡單的梯形圖設計。應用經(jīng)驗設計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。

設計的目的－－－控制電機

有起、保、停三種基本控制第一類起、保、停1.停止優(yōu)先2.啟動優(yōu)先第二類多條件啟動當某個動作啟動（動作）條件有多個時，當某個條件滿足時，該動作開始動作，這些條件應該并聯(lián)。當某個動作啟動（動作）條件有多個時，當這些條件同時滿足時，該動作開始動作，這些條件應該串聯(lián)。當某個動作動作時可以有多種方式時，這些方式在結(jié)構(gòu)上應該并聯(lián)。三、多條件停止當某個動作停止時條件有多個，這些條件某個滿足時，這個動作要求停下來，這些條件應該串聯(lián)！當某個動作停止時條件有多個，這些條件同時滿足時，這個動作要求停下來，這些條件應該并聯(lián)！四、互鎖典型代表：電機正反轉(zhuǎn)有A、B兩個動作，如果要求A動時B不能動或者B動時A不能動，那么在A網(wǎng)絡上串聯(lián)B的常閉?觸點，在B網(wǎng)絡上串聯(lián)A的常閉?觸點。五、順序啟動控