PLC编程的基本方法

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1、3.5编程的基本方法PLC程序设计的主要任务就是根据控制 要求将工艺流程图转换成梯形图，这是 PLC应用中的关键问题，程序的编写是软 件设计的具体体现。本节主要介绍程序 的编写方法和步骤，编程器的使用请参 阅第5章。 3.5.1 编程内容 n编程是一个系统工作，它包含了对控制对象的分析理解，一直到程序调试的全过 程。n1.明确控制系统要求n确定控制任务是设计PLC控制系统十分重要的部分。在设计中首先必须确定控制 系统的I/O点数，它决定了PLC的系统配置，然后确定控制系统动作发生的顺序和 相应的动作条件。n2.I/O分配n根据控制系统区分哪些是发送 （输入）给PLC的信号，哪些是接收来自PLC

2、的信 号（输出），分别给出对应的地址。同时根据程序的需要合理使用定义过的内部 辅助继电器、定时器和计数器等。n3.绘制梯形图n明确输入、输出以及它们之间的关系之后，按照实际的要求编写梯形图。n4.将梯形图转换成助记符，编写指令表。如果借助于计算机和编程软件，可省去 这一步。n5.利用编程器或编程软件将程序输入到PLC中。n6.检查程序并纠正错误。n7.模拟调试。n8.现场调试，并将调试好的程序备份到EEPROM中。3.5.2 编程方法 n在编写PLC程序时，可以根据自己的实际情况采用以下不同的方法。n1.经验法n经验法是运用自己的或者借鉴别人已经成熟的实例进行设计，可以对已 有相近或者类似的实

3、例按照控制系统的要求进行修改，直至满足控制系 统的要求。在工作中要尽可能地积累经验和收集资料，不断丰富设计经 验。n2.解析法nPLC的逻辑控制实际上就是逻辑问题的综合，可以根据组合逻辑或者时 序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解。然 后由求解的结果或画出梯形图，或直接编写指令。解析法比较严谨，可 以避免编程的盲目性。n3.图解法n图解法是依照画图的方法进行PLC程序设计，常见的方法有梯形图法、 时序图（波形图）法和流程图法。n梯形图法是最基本的方法，无论经验法还是解析法，在把PLC程序等价 为梯形图后就要用到梯形图法。n时序图（波形图）法适合于时间控制结构，先把对应信号

4、的波形画出来 ，再依照时序用逻辑关系去组合，就可以把程序设计出来。n流程图法是用框图表示PLC程序的执行过程及输入条件与输出间的关系 ，在使用步进指令编程的情况下，使用该方法设计是很方便的。n图解法和解析法不是彼此独立的，解析法中要画图，图解法中也要列解 析表达式，只是两种方法的侧重点不一样。n4.技巧法n技巧法是在经验法和解析法的基础上运用一定的技巧进行编程，以提高 编程质量。还可以使用流程图做工具，将巧妙的设计形式化，进而编写 所需要的程序。n5.计算机辅助设计n计算机辅助设计是利用PLC通过上位链接单元与计算机实现链接，运用 计算机进行编程。该方法需要有相应的编程软件，现有的软件主要是将

5、 梯形图转换成指令的软件。 3.5.3 编程原则n1.输出线圈（包括输出继电器、辅助继电器和定时器/计 数器）在程序中只能使用一次，但触点可以无限次使用。n2.并联触点和串联触点的个数无限制。n3.线圈不能从母线直接输出。如需要始终保持通电，可以 使用特殊继电器（常ON）。n4.输出线圈可以并联，不能串联，但定时器的线圈可以串 联。n5.一般以输出线圈和右母线相连，线圈后面不允许有触点 。n6.不准使用没有定义过的触点和线圈。n7.主程序必须以ED指令结束。n8.定时器/计数器不能直接产生外部输出信号，必须用对 应的触点编程到一个输出。n9.在梯形图的竖线上不能安排任何元件。3.5.4 编程技

6、巧n1.输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器/计数器 的触点在程序中不受限制，多次使用可以简化程序和节省 存储单元。n2.在不使程序复杂难懂的情况下应尽可能少占用存储空间。n3.由于定时器/计数器的编号必须在0143范围内，且不能 重复使用，所以编程时定时器可以从0开始递增使用，而计 数器从143开始递减使用，这样就可以避免定时器、计数器 使用相同的编号。n4.在对复杂的梯形图进行调试时可以在任何地方插入ED指 令，分段进行调试，从而提高调试的效率。n5.由于PLC的扫描方式是按照从左到右，由上而下的顺序进 行扫描，上一梯级的执行结果会影响下一级的输入，所以 在编程时必须考虑控制系统逻辑

7、上的先后关系。3.5.5 编程应用举例1.简单结构编程n对于并联串联结构（如图3-22所示）的编程，先编写并联逻辑块（ a块），然后再编写串联逻辑块（b块）。图3-22 并联串联结构n对于串联并联结构（如图3-23所示）的编程，就必须将结构进行分块为串 联逻辑块（a块）和并联逻辑块（b块）。先对每块进行编程，然后利用ANS 指令把这些逻辑块合为一个整体。在该图中，如将a块和b块换位，则可以减 少指令数量，节约存储空间。n 图3-23 串联并联结构 n对于串联并联结构（如图3-23所示）的编程，就必须将结构进行分块 为串联逻辑块（a块）和并联逻辑块（b块）。先对每块进行编程，然后 利用ANS指令

8、把这些逻辑块合为一个整体。在该图中，如将a块和b块换 位，则可以减少指令数量，节约存储空间。n 图3-23 串联并联结构n当梯形图中有多个串联和并联逻辑块连接时（如图3-24所示），首先要把整个输 出支路分成若干个串联或并联逻辑块，再把每个串联或并联逻辑块分为几个独立 的逻辑块，然后对每个独立逻辑块进行编程，最后根据它们之间的相互关系将所 有的块利用ORS和ANS指令进行组合，完成整个输出支路的编程。n 图3-24 在串联中连接并联结构 n图3-25中涉及到并联和多种继电器输出，编程时只需按照先后顺序进行 即可。但是如果将该程序中的输出线圈Y0放在最上一行，就必须采用 PSHS、RDS和POP

9、S指令进行编程，程序将会更复杂。n 图3-25 复杂结构（一） 2.复杂结构编程从图3-26可以看出，对梯形图做一些局部变换后，程序看起来就变得简单明了，不需要使用逻辑块指令即可完成，并且节约存储空间。 3.结构变换图3-28 结构变换（一）图3-29 结构变换（二）n 图3-30 结构变换（三）n n结构变换（四）图3-32 结构变换（五）3.6 时序结构设计方法n时序结构在控制系统中是最基本、最常 用的结构，本节通过一些常用的实例来 说明时序结构的设计方法。 3.6.1 起动和复位（停止）控制结构n1.直接用输出继电器实现n图3-33 起动和复位控制结构（一）n如图3-33所示，X0为“O

10、N”时，X0的常开触点闭合，Y0得电（ON），并 由Y0的常开触点实现自锁，保持输出Y0处于接通状态。X1为“ON”时，X1 的常闭触点断开，Y0失电（OFF）。2.用保持（KP）指令实现 n图3-34 起动和复位控制结构（二）n如图3-34所示，X0为“ON”时，X0的常开触点闭合，Y0得电（ON ）并保持；当X1为“ON”时，X1的常开触点闭合，Y0复位（OFF） 。3.利用计数器实现n图3-35 起动和复位控制结构（三）n如图3-35所示，X0第一次为“ON”时，Y0得电（ON）并通过自 身触点实现自锁，同时计数器减1；当X0第二次为“ON”时，计数 器减到0，C100的常闭触点断开，Y

11、0失电（OFF）。3.6.2 优先控制结构n两个输入信号（X0、X1）中先接通者获得优先权，而后到者无效 。实现这种功能的结构就是时间优先结构，如图3-36所示，n图3-36 优先控制结构3.6.3 比较控制结构（译码结构）n该结构是预先设定好输出条件，然后对多个输入信号进行比较，根据比较的结果来 决定输出状态如。图3-37所示，当X0、X1同时接通时，Y0得电（ON）；X0、X1都 断开时，Y1接通（ON）；当X0断开而X1接通时，Y2接通（ON）；当X0接通而X1断开时，Y3接通（ON）。n图3-37 比较控制结构3.6.4 分频结构n利用PLC可以实现任意分频，图3-38为二分频结构。n

12、图3-38 二分频结构3.6.5 延时结构延时就是利用PLC的定时器和其他元器件 构成各种时间控制结构，是各类控制系 统经常用到的功能，下面介绍几种实现 延时的方法。 1.通电延时接通结构n图3-39 通电延时接通结构2.通电延时断开结构图3-40 通电延时断开结构3.失电延时断开结构图3-41 失电延时断开结构4.通电延时接通失电延时断开结构n图3-42 通电延时接通失电延时断开结构5.长时间延时结构n图3-43 定时器串联长时间延时结构n图3-44 定时器和计数器联用长时间延时结构n图3-45计数器长时间延时结构6.顺序延时接通结构n图3-46顺序延时接通结构3.6.6 顺序控制n1.小车

13、往复运动控制n小车初始状态停在中间（行程开关X0被压下， 其常开触点闭合），如图3-47所示。按下起动 按钮（X3闭合），小车开始按照图示方向往复 运动，需要停止时，按下停止按钮（X4闭合） ，小车运行到中间位置时停止。这里所有的按 钮和行程开关均以常开触点连接到输入继电器 的接线端。 n图3-47 小车往复运动控制结构 2.喷泉控制结构n喷泉有A、B、C三组喷头，如图3-48所 示。要求起动后，A组先工作5s后停止 ，此时B、C组同时开始工作，5s后B组 停止，再过5s后C组停止，而A、B组开 始工作，再过2s后C组也工作。在C组 持续工作5s后全部停止。再过3s后A又 重复前述过程。n图3

14、-49 喷泉控制梯形图 3.交通信号灯控制n在十字路口的东、南、西、北四个方向分别装设红、绿、黄灯， 按照图3-50的时序要求轮流工作。图3-51为交通信号灯示意图和 控制梯形图。n图3-50 交通灯控制时序图n图3-51 交通灯示意图和控制梯形图3.7 用PLC代替继电器系统的设计方法n用PLC代替继电器控制系统是PLC产生的 基础，其目的是采用PLC的软件结构代替 原来的继电器控制结构，是在继电器控 制结构的基础上进行PLC程序设计。这种 方法是先设计继电器控制电路，然后可 以采用直接翻译法将继电器控制电路转 换成PLC控制系统。本节就一些继电器控 制结构中的基本环节进行分析设计。3.7.

15、1 电动机正反转控制的设计n在实际应用中，往往要求控制线路能对 电动机进行正反转控制，以便实现生产 现场的主轴的正反转、工作台的前进与 后退、起重机起吊物体的上升与下放、 电梯的升降等。1.继电器控制结构2.PLC控制程序设计 nI/O分配如表3-35所示。n图3-52 电动机正反转控制原理图n采用直接翻译法设计梯形图程序和指令，如表3-36所示。可以根据控制 系统所要求的逻辑关系，利用逻辑图法或者其他的方法来进行设计。采 用PLC实现控制时，首先要进行I/O分配，给定输入/输出元件的地址（必 须使用PLC定义过的地址，否则为非法），然后根据控制系统的要求进行 程序设计，必要时将梯形图转变为指

16、令语句，最后进行模拟调试和现场 调试，并保存现场调试的最后程序。n表3-35 PLC控制I/O分配表3.7.2 电动机降压起动的控制设计n电动机全压起动控制线路简便，但其起动电流 很大（一般为额定电流的67倍），而过大的 起动电流会降低电动机寿命，同时使得变压器 副边电压大幅度下降，导致电动机本身的起动 转矩减小，甚至导致电动机无法正常起动，所 以必须对大容量电动机进行降压起动控制。根 据电动机工作方式的不同需要采用不同的方法 实现，常用的有自耦调压器降压起动、串电阻 降压起动和Y-降压起动等方法。下面以Y- 降压起动为例来说明。 1.继电器控制结构2.PLC控制程序设计3.7.3 电动机制动控制的设计n由于惯性的作用，电动机从切断电源到完全停 止转动总要经过