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1、.,PLC程序设计,QQCT 吕向东,.,教学目的,1、 掌握常见的可编程序控制器典型环节电路的程序编写 2、 要求掌握基本程序用经验设计法来编程,.,PLC程序设计,第一节 梯形图的特点与典型单元的梯形图程序 第二节 梯形图经验设计法 第三节 梯形图顺序控制设计法,.,第一节 梯形图的特点与典型单元的梯形图程序,梯形图是PLC程序设计使用最多的编程语言，被称为PLC的第一编程语言。 梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 梯形图又被称为PLC的电路图或程序，梯形图的设计称为编程。,.,软继电器如果为“1”态，则表示梯形图中
2、对应的软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开；该存储单元如果为“0”态，则表示梯形图中对应的软继电器的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点接通。,能流的方向只能从左到右，从上到下，不能倒流。如果梯形图中出现了能流倒流的情况，则梯形图编写错误。,.,利用能流的概念，有助于我们更好的理解和分析梯形图。,.,梯形图两侧的垂直公共线称为母线（Bus bar）（分为左母线和右母线）。 借用能流的概念，可以想像左右母线之间有一个左正右负的直流电压，母线之间有“能流”从左向右流动。,根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。 梯形图的逻辑
3、解算是从左到右、从上到下的顺序进行的。,.,1、梯形图中各编程元件按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈即对应一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑行起于左母线，然后是触点元件的连接，最后终止于线圈或右母线。,注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而线圈和右母线之间不能有任何触点。,.,2、梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联不能串联。,3、触点（常开或常闭）的使用次数不受限制，而一般情况下某个编号的线圈只能出现一次。,.,4、在每一逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方。如果串联触点多的支路在下方，则语句增多，程序变长 。,.,5、在每一逻辑行中，并联触点多的支路一放在左
4、方。如果并联触点多的支路在右方，则语句增多，程序变长。,.,6、梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条件时，为了节省语句数量，应将其合并。,当相同条件复杂时，合并后可节约许多存储空间，这对小容量的PLC很有意义。,.,1.起动、保持和停止电路 2.电动机正反转控制电路 3.多继电器线圈控制电路 4.多地控制电路 5.互锁控制电路,6.顺序起动控制电路 7.集中与分散控制电路 8.自动与手动控制电路 9.闪烁电路 10.延合延分电路 11.定时范围扩展电路,.,起动、保持和停止电路,实现Y10的启动、保持和停止的四种梯形图如图所示。这些梯形图均能实现起动、保持和停止的功能。X0为启动信号，X1为停止
5、信号。图a、c是利用Y10 常开触点实现自锁保持，而图b、d是利用SET、RST指令实现自锁保持。,.,起动、保持和停止电路,.,电动机正反转控制演示,.,多继电器线圈控制电路,下图是可以自锁的同时控制4个继电器线圈的电路图。其中X0是起动按钮，X1是停止按钮。,.,多地控制电路,下图是两个地方控制一个继电器线圈的程序。其中X0和X1是一个地方的起动和停止控制按钮，X2和X3是另一个地方的起动和停止控制按钮。,.,互锁控制电路,下图是3个输出线圈的互锁电路。其中X0、X1和X2是起动按钮，X3是停止按钮。由于Y0、Y1、Y2每次只能有一个接通，所以将Y0、Y1、Y2的常闭触点分别串联到其它两个
6、线圈的控制电路中。,.,顺序起动控制电路,如图所示。Y0的常开触点串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通为条件。这样，只有Y0接通才允许Y1接通。Y0关断后Y1也被关断停止，而且Y0接通条件下，Y1可以自行接通和停止。X0、X2为起动按钮，X1、X3为停止按钮。,.,集中与分散控制电路,在多台单机组成的自动线上，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。集中与分散控制的梯形图如图所示。X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。当X2为ON时，为单机分散起动控制；当X2为OFF时，为集中总起动控制。在两种情况下，单机和总操作台都可以发出停止命令。,.,自动与手
7、动控制电路,在自动与半自动工作设备中，有自动控制与手动控制的联锁，如图所示。输入信号X1是选择开关，选其触点为联锁型号。当X1为ON时，执行主控指令，系统运行自动控制程序，自动控制有效，同时系统执行功能指令CJ P63，直接跳过手动控制程序，手动调整控制无效。当X1为OFF时，主控指令不执行，自动控制无效，跳转指令也不执行，手动控制有效。,.,闪烁电路,当拨动开关将X0接通，启动脉冲发生器。延时2s后Y0接通，再延时1s后Y0断开。这一过程周期性地重复。Y0输出一系列脉冲信号，其周期为3s，脉宽为1s。,.,延合延分电路,如图所示用X0控制Y0，当X0的常开触点接通后，T0开始定时，10s后T
8、0的常开触点接通，使Y0变为ON。X0为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后T1开始定时，5s后T1的常闭触点断开，使Y0变为OFF，T1也被复位。Y0用起动、保持、停止电路来控制。,.,定时范围扩展电路,FX2N系列PLC定时器的最长定时时间为3276.7s，如果需要更长的定时时间，可以采用以下方法以获得较长延时时间。 多个定时器组合电路 定时器和计数器组合,.,1)多个定时器组合电路,如图所示。当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延时到，T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时，当定时器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电，并开始延时，当定时器T2延时到，其常开
9、触点闭合，才使Y0接通。因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。,.,2)定时器和计数器组合,当X1为ON时，T1开始定时，0.6s后T1定时时间到，其常闭触点断开，使它自己复位，复位后T1的当前值变为0，同时它的常闭触点接通，使它自己的线圈重新通电，又开始定时。T1将这样周而复始地工作，直至X1变为OFF。从分析中可看出，左图最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T1的设定值。 产生的脉冲列送给C1计数，计满3个数后，C1的当前值等于设定值，它的常开触点闭合，Y0开始输出。,.,定时器和计数器组合定时演示,.,第二节 梯形图经验设计法,经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法
10、需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。,.,经验设计法是可编程控制器应用系统程序设计方法中最原始的方法，也是每一个初学者都经常使用的方法。这是借用了设计继电接触器控制电路的方法来设计梯形图，根据被控对象的具体要求，反复修改、完善梯形图，直到结果满意。 经验设计法一般用于比较简单的程序设计。,.,分析控制要求，选择控制原则； 设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备； 设计执行元件的控制程序； 检查修改和完善程序。,经验设计法适合于具有一定实践经验、对典型单元比较熟悉的设计
11、人员，进行较简单的控制系统的设计。,.,经验设计法没有普遍的规律可遵循，具有很强的试探性和随意性，没有规律可循，设计最终结果并不是唯一的，设计所花的时间、设计质量与设计者的经验有很大关系。如果用来设计复杂控制系统，则存在以下问题：,考虑不周，设计麻烦，设计周期长 梯形图的可读性差，系统维护困难,.,常闭触点输入信号的处理,如果输入信号只能由常开触点提供，梯形图中的触点类型与继电器电路的触点类型完全一致。 如果接入PLC的是输入信号的常闭触点，这时在梯形图中所用X1触点的类型与PLC外接的触点类型刚好相反，与继电器电路图中的习惯也是相反的。建议尽可能采用常开触点作为PLC的输入信号。 注：输入信
12、号如果为高电平（“1”态），则表示梯形图中对应的软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开；输入信号如果为低电平（“0”态），则表示梯形图中对应的软继电器的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点接通。,.,从以上分析可以看出，在设计梯形图时，输入继电器的状态最好按输入设备全部为常开而进行设计更为合适，不易出错。如果某些信号只能用常闭输入，则可先按常开设计，然后在梯形图中对输入继电器的触点状态取反。,.,案例一,在生产实践过程中，某些生产机械常要求既能正常起动，又能实现调整位置的点动工作。 试用可编程控制器的基本逻辑指令来控制电动机的点动及连续运行。,.,一、异步电动机控制线路图,.,
13、异步电动机控制线路图,图（ a ）为主电路。工作时，合上刀开关 QS ，三相交流电经过 QS ，熔断器 FU ，接触器 KM 主触点，热继电器 FR 至三相交流电动机。,图（ b ）为最简单的点动控制线路。起动按钮 SB 没有并联接触器 KM 的自锁触点，按下 SB ， KM 线圈通电，松开按钮 SB 时，接触器 KM 线圈又失电，其主触点断开，电动机停止运转。,图（ c ）是带手动开关 SA 的点动控制线路。当需要点动控制时，只要把开关 SA 断开，由按钮 SB 2 来进行点动控制。当需要正常运行时，只要把开关 SA 合上，将 KM 的自锁触点接入，即可实现连续控制。,图（ d ）中增加了一
14、个复合按钮 SB 3 来实现点动控制。需要点动运行时，按下 SB 3 点动按钮，其常闭触点先断开自锁电路，常开触发后闭合接通起动控制电路， KM 接触器线圈得电，主触点闭合，接通三相电源，电动机起动运转。当松开点动按钮 SB 3 时， KM 线圈失电， KM 主触点断开，电动机停止运转。 若需要电动机连续运转，由停止按钮 SB 1 及起动按钮 SB 2 控制，接触器 KM 的辅助触点起自锁作用。,.,二、可编程控制器的硬件连接,实现电动机的点动及连续运行所需的器件有：起点按钮 SB1 ，停止按钮 SB2 ，交流接触器 KM ，热继电器 JR 及刀开关QS 等。主电路的连接如图所示。,.,三、梯
15、形图的设计,梯形图是以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变而来。两者部分符号对应关系如表所示。,.,梯形图的设计,根据输入输出接线圈可设计出异步电动机点动运行的梯形图如图 （ a ）所示。工作过程分析如下：当按下 SB1时，输入继电器X0得电，其常开触点闭合，因为异步电动机未过热，热继电器常开触点不闭合，输入继电器 X2 不接通，其常闭触点保持闭合，则此时输出继电器 Y0 接通，进而接触器 KM 得电，其主触点接通电动机的电源，则电动机起动运行。当松开按钮 SB1 时， X0 失电，其触点断开， Y0 失电，接触点 KM 断电，电动机停止转动，即本梯形
16、图可实现点动控制功能。,.,梯形图的设计,图（ b ）为电动机连续运行的梯形图，其工作过程分析如下： 当按 SB 1 被按下时 X0 接通， Y0 置 1 ，这时电动机连续运行。需要停车时，按下停车按钮 SB 2 , 串联于 Y0 线圈回路中的 X1 的常闭触点断开， Y0 置 0 ，电机失电停车。,.,启 - 保 - 停电路,梯形图（ b ）称为启 - 保 - 停电路。这个名称主要来源于图中的自保持触点 Y0 。并联在 X0 常开触点上的 Y0 常开触点的作用是当按钮 SB1 松开，输入继电器 X0 断开时，线圈 Y0 仍然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持触点”。启 - 保 - 停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是： a 、每一个梯形图支路都针对一个事件。事件输出线圈（或功能框）表示，本例中为 Y0 。 b 、事件发生的条件， 梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置 1 的条件即是事件发生的条件，本例中为起动按钮 X0 置 1 。 c 、事件得以延续的条件 ，触点组合中使线圈置 1 得以持久的条
