典型單元的梯形圖程序分析.ppt

1、第5章 可編程序控制器的程序設(shè)計方法5.1 梯形圖的編程規(guī)則,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(biāo)準(zhǔn)）詳細地說明了句法、語義和下述5種編程語言： 功能表圖（sequential function chart） 梯形圖（Ladder diagram） 功能塊圖（Function black diagram） 指令表（Instruction list） 結(jié)構(gòu)文本（structured text）。 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。,5.1 梯形圖的編程規(guī)則5.1.1 梯形圖概述,梯形圖是使用得最多

2、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。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計稱為編程。 梯形圖編程中，用到以下四個基本概念： 軟繼電器 軟繼電器 PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器，而是一些存儲單元（軟繼電器），每一軟繼電器與PLC存儲器中映像寄存器的一個存儲單元相對應(yīng)。該存儲單元如果為“1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開觸點接通，常閉觸點斷開，稱這種狀態(tài)是該軟繼電器的“

3、1”或“ON”狀態(tài)。如果該存儲單元為“0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為“0”或“OFF”狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。,5.1 梯形圖的編程規(guī)則5.1.1 梯形圖概述,能流 如圖5-1所示觸點1、2接通時，有一個假想的“概念電流”或“能流”(Power Flow)從左向右流動，這一方向與執(zhí)行用戶程序時的邏輯運算的順序是一致的。能流只能從左向右流動。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖5-1a中可能有兩個方向的能流流過觸點5（經(jīng)過觸點1、5、4或經(jīng)過觸點3、5、2），這不符合能流只能從左向右流動的原則，因此應(yīng)改為如圖5-1

4、b所示的梯形圖。,5.1 梯形圖的編程規(guī)則5.1.1 梯形圖概述,母線 梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱為母線(Bus bar)，。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。 梯形圖的邏輯解算 根據(jù)梯形圖中各觸點的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱為梯形圖的邏輯解算。梯形圖中邏輯解算是按從左至右、從上到下的順序進行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進行的。,

5、5.1 梯形圖的編程規(guī)則5.1.2 梯形圖的編程規(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。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為“雙線圈輸出”。對于“雙線圈輸出”，有些PLC將其視為語法錯誤，絕對不允許；有些PLC則將前面的輸出視為無效，只有最后一次輸出有效；而有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進指令的梯形圖中允許雙線

6、圈輸出。,5.1 梯形圖的編程規(guī)則5.1.2 梯形圖的編程規(guī)則,5）對于不可編程梯形圖必須難過等效變換，變成可編程梯形圖，例如圖5-1所示。,5.1.2 梯形圖的編程規(guī)則,6）有幾個串聯(lián)電路相并聯(lián)時，應(yīng)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(yīng)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。 另外，在設(shè)計梯形圖時輸入繼電器的觸點狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開進行設(shè)計更為合適，不易出錯。建議用戶盡可能用輸入設(shè)備的常開觸點與PLC輸入端連接，如果某些信號只能用常閉輸入，可先按輸入設(shè)備為常開來設(shè)計，然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反

7、（常開改成常閉、常閉改成常開）。,5.2 典型單元的梯形圖程序分析,PLC應(yīng)用程序往往是一些典型的控制環(huán)節(jié)和基本單元電路的組合，熟練掌握這些典型環(huán)節(jié)和基本單元電路，可以使程序的設(shè)計變得簡單。本節(jié)主要介紹一些常見的典型單元梯形圖程序。 具有自鎖功能的程序 利用自身的常開觸點使線圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖。如圖5-3所示的起動、保持和停止程序（簡稱起保停程序）就是典型的具有自鎖功能的梯形圖， X1為起動信號和X2為停止信號。,5.2 典型單元的梯形圖程序分析5.2.1 具有自鎖、互鎖功能的程序,具有互鎖功能的程序 利用兩個或多個常閉觸點來保證線圈不會同時通電的功能成為“互鎖”。三相

8、異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制電路即為典型的互鎖電路，如圖5-4所示。其中KMl和KM2分別是控制正轉(zhuǎn)運行和反轉(zhuǎn)運行的交流接觸器。,5.2 典型單元的梯形圖程序分析5.2.1 具有自鎖、互鎖功能的程序,具有互鎖功能的程序 如圖5-5所示為采用PLC控制三相異步電動機正反轉(zhuǎn)的外部I/O接線圖和梯形圖。實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制功能的梯形圖是由兩個起保停的梯形圖再加上兩者之間的互鎖觸點構(gòu)成。,5.2 典型單元的梯形圖程序分析5.2.1 具有自鎖、互鎖功能的程序,具有互鎖功能的程序 應(yīng)該注意的是雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點（X1與X0、Y1與Y0），但在I/O接線圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉

9、觸點進行硬件互鎖。因為PLC軟繼電器互鎖只相差一個掃描周期，而外部硬件接觸器觸點的斷開時間往往大于一個掃描周期，來不及響應(yīng)，且觸點的斷開時間一般較閉合時間長。例如Y0雖然斷開，可能KM1的觸點還未斷開，在沒有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖。采用了雙重互鎖，同時也避免因接觸器KM1或KM2的主觸點熔焊引起電動機主電路短路。,保持電路,當(dāng)X000接通一下，輔助繼電器M500接通并保持，Y000有輸出。 停電后再通電，Y000仍有輸出，只有X001接通，其常閉觸點斷開，才能使M500自保持清除，使Y000無輸出。,5.2.2 定時器應(yīng)用程序-周

10、期可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器 如圖5-6所示采用定時器T0產(chǎn)生一個周期可調(diào)節(jié)的連續(xù)脈沖。,5.2.2 定時器應(yīng)用程序,占空比可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器 如圖5-7所示為采用兩個定時器產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號，脈沖周期為5秒，占空比為3：2（接通時間：斷開時間）。,1. 閃爍電路 用兩個定時器，可以組成一閃爍電路，或稱多諧振蕩器，如圖3-5所示。,振蕩電路 當(dāng)輸入X000接通時，輸出Y000閃爍，接通與斷開交替運行，接通時間為1s由定時器T0設(shè)定，斷開時間為2s由定時器T1設(shè)定。,報警電路,當(dāng)X001接通后，Y000報警燈由閃爍變?yōu)槌Ａ粒瑫rY001報警蜂鳴器關(guān)閉。 X002接通則Y000接通。定時器T0和T1構(gòu)成

11、振蕩電路，每0.5s斷開，0.5s接通反復(fù)。,順序脈沖發(fā)生器 如圖5-8a所示為用三個定時器產(chǎn)生一組順序脈沖的梯形圖程序，順序脈沖波形如圖5-8b所示。,斷電延時動作的程序 如圖5-9所示為斷開延時程序的梯形圖和動作時序圖。,2. 延時斷開電路 用一扳把開關(guān)X0及定時器T0，可以組成延時斷開電路，如圖所示。,延時斷開電路,輸入X000ON時，Y000=ON，并且輸出Y000的觸點自鎖保持接通，輸入X000OFF后，啟動內(nèi)部定時器T0，定時5s后，定時器觸點閉合，輸出Y000斷開。,多個定時器組合的延時程序 如圖5-10所示為定時時間為1h的梯形圖及時序圖，從X14接通，到Y(jié)4輸出，其延時時間為

12、1800s+1800s=3600s=1h。,5.2.3 計數(shù)器應(yīng)用程序,應(yīng)用計數(shù)器的延時程序 如圖5-11所示為采用計數(shù)器實現(xiàn)延時的程序，由M8012產(chǎn)生周期為0.1s時鐘脈沖信號。,5.2.3 計數(shù)器應(yīng)用程序,定時器與計數(shù)器組合的延時程序 利用定時器與計數(shù)器級聯(lián)組合可以擴大延時時間，如圖5-13所示。,. 長時間延時電路 可以用定時器和計數(shù)器構(gòu)成長時間延時電路，如圖3-8所示。圖中按下X0后，延時4個小時，Y0得電。圖中按下X0后，延時4個小時，Y0得電。,計數(shù)器級聯(lián)程序 計數(shù)器計數(shù)值范圍的擴展，可以通過多個計數(shù)器級聯(lián)組合的方法來實現(xiàn)。圖5-14為兩個計數(shù)器級聯(lián)組合擴展的程序,5.2.4 其

13、它典型應(yīng)用程序,單脈沖程序 單脈沖程序如圖5-15所示，從給定信號（X0）的上升沿開始產(chǎn)生一個脈寬一定的脈沖信號（Y1）。,分頻程序 在許多控制場合，需要對信號進行分頻。下面以如圖5-16所示的二分頻程序為例來說明PLC是如何來實現(xiàn)分頻的。,3. 二分頻電路 圖3-7為由定時器和計數(shù)器構(gòu)成的二分頻電路。,圖中, 初始脈沖M8002使C0復(fù)位清零。接通 X0，則T0、T1 構(gòu)成脈寬為 1s 的脈沖發(fā)生器。C0的設(shè)定值K=2，則Y0接通 2 次，Y1 才接通1次，構(gòu)成二分頻電路。如果將 C0 K2 改為 C0 K4，則構(gòu)成四分頻電路。,圖3-7,分頻電路 下圖所示為一個二分頻電路。待分頻的脈沖信號

14、加在輸入X000上，在第一個脈沖信號到來時，M100產(chǎn)生一個掃描周期的單脈沖，使M100常開觸點閉合一個掃描周期。 第一個脈沖到來一個掃描周期后，M100斷開，Y000接通，第二個支路使Y0保持接通。,當(dāng)?shù)诙€脈沖到來時，M100 再產(chǎn)生一個掃描周期的單脈 沖，使得Y000的狀態(tài)由接通變?yōu)閿嚅_； 通過分析可知，X000每送入兩個脈沖，Y000產(chǎn)生一個脈沖，完成對輸入X000 信號的二分頻。,5. 三相異步電動機Y降壓起動電路,圖3-9為三相異步電動機Y降壓起動電路。Y起動時，KM1、KM3得電；延時后，KM1、KM2得電，為正常運行。電路邏輯如下：,KM1,圖3-9,電路邏輯,電路邏輯的簡化,按上式，得梯形圖如3-10所示。,圖3-10(b) 梯形圖,將繼電接觸控制電路改換成PLC控制方式時，注意: 編制P