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1、第 4 章,数字量控制系统梯形图程序设计方法,4.1 梯形图的经验设计法,这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的。,起动保持和停止电路,延时断开电路,当I0.0接通时，Q0.0接通并保持，当I0.0断开后，经4s延时后，Q0.0断开。T37同时被复位。,延时接通/断开电路,电路用I0.0控制Q0.1，I0.0的常开触点接通后，T37开始定时，9s后T37 的常开触点接通，使Q0.1变为ON，I0.0为ON时其常闭触点断开，使T38复位。I0.0变为OFF后T38 开始定时，7S后T38的常闭触点断开，使Q0.1变为OFF，T38亦被复位。,闪烁电路,常闭
2、触点输入信号的处理,为了使梯形图和继电器电路图中触点的类型相同，建议尽可能地用常开触点作可编程序控制器的输入信号 如果某些信号只能用常闭触点输入，可以按输人全部为常开触点来设计，然后将梯形图中相应的输人位的触点改为相反的触点，即常开触点改为常闭触点，常闭触点改为常开触点。,根据继电器电路图设计梯形图的步骤与方法,1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。 2)确定可编程序控制器的输人信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出可编程序控制器的外部接线图。 3)确定与继电器电路图的中间继电器 、时间继电器对应的梯形图中
3、的存储器位(M)和定时器(T)的地址。这两步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的位地址之间的对应关系。 4)根据上述对应关系画出梯形图。,注意事项：,在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而可编程序控制器的 CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理1条指令。 应遵守梯形图语言中的语法规定。在继电器电路图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边，但是在梯形图中，线圈必须放在电路的最右边。 设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器位，它类似于继电器电路中的中间继电器。 尽量减少可编程序控制器的输人信号和输出信号。
4、 某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且 与可编程序控制器输出端的负载串联(如有锁存功能的热继电器的常闭触点)，不必将它作为可编程序控制器的输人信号，可以将它们放在可编程序控制器外部的输出回路，仍与相应的外部负载串联。(与PLC的内部逻辑无关),设立外部联锁电路。 为了减少语句表指令的指令条数，在串联电路中单个触点应放在右边，在并联电路中单个触点应放在下面。 外部负载的额定电压。可编程序控制器的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压AC 220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为 380V的，应将线圈换成 220V的，或设置外部中间继电器。,三速异步电动机
5、起动和自动加速的继电器控制电路图,顺序控制设计法与顺序功能图,所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输人信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。 使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。有了顺序功能图语言，在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作。,步的基本概念,顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步(Step)，并用编程元件(例如位存储器M和顺序控制继电器S)来代表各步。步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出
6、量的0N/0FF状态不变，但是相邻两步输出量的状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。,初始步,与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。,与步对应的动作或命令,可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统，对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”(action)；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”(command)。为了叙述方便，将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相
7、连。,如果某一步有几个动作，可以用图中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动作之间的任何顺序。 说明命令的语句应清楚地表明该命令是存储型的，还是非存储型的。例如某步的存储型命令“打开 1号阀并保持”，是指该步活动时 1号阀打开，该步不活动时继续打开；非存储型命令“打开 1号阀”，是指该步活动时打开，不活动时关闭。,使用动作的修饰词可以在一步中完成不同的动作。修饰词允许在不增加逻辑的情况下控制动作。,活动步,当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。,有向连线,在顺序功能图中，随着时间的
8、推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。,步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。在可以省略箭头的有向连线上，为了更易于理解也可以加箭头。 如果在画图时有向连线必须中断(例如在复杂的图中，或用几个图来表示一个顺序功能图时)，应在有向连线中断之处标明下一步的标号和所在的页数，如步 83，12页。,转换,转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换
9、将相邻两步分隔开：步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。,转换条件,使系统由当前步进入下一步的信号称为转换条件。转换条件可以是外部的输入信号，也可以是PLC内部产生的信号。 转换条件是与转换相关的逻辑命题，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边，使用得最多的是布尔代数表达式,顺序功能图的基本结构,单序列,单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。,选择序列,选择序列的开始称为分支。一般只允许同时选择一个序列。 选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到一个公共序列时，用和需要重新组合的
10、序列相同数量的转换符号和水平连线来表示，转换符号只允许标在水平连线之上。,并列序列,并行序列的开始称为分支，当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。每个序列中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。 并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。,举例,某剪板机开始时压钳和剪刀在上限位置，限位开关 I0.0和 I0.1为ON。按下起动按钮 I1.0，工作过程如下：首先板料右行(Q0.0为 ON)至限位开关 I0.3动作，
11、然后压钳下行(Q0.1为ON并保持)，压紧板料后，压力继电器 I0.4为0N，压钳保持压紧，剪刀开始下行(Q0.2为ON)；剪断板料后I0.2变为ON，压钳和剪刀同时上行(Q0.3和Q0.4为ON， Q0.1和Q0.2为OFF)，它们分别碰到限位开关 I0.0和 I0.1后，分别停止上行，都停止后，又开始下一周期的工作，剪完10块料后停止工作并停在初始状态。,顺序功能图中转换实现的基本规则,转换实现的条件,在顺序功能图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足两个条件： (1)该转换所有的前级步都是活动步。 (2)相应的转换条件得到满足。,如果转换的前级步或后续步不止一
12、个，转换的实现称为同步实现。为了强调同步实现，有向连线的水平部分用双线表示。,转换实现应完成的操作,(1)使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步。 (2)使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。,在单序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步； 在并行序列的分支处，转换有几个后续步，在转换实现时应同时将它们对应的编程元件置位。在并行序列的合并处，转换有几个前级步，它们均为活动步时才有可能实现转换，在转换实现时应将它们对应的编程元件全部复位； 在选择序列的分支与合并处，一个转换实际上只有一个前级步和一个后续步，但是一个步可能有多个前级步或多个后续步。,注意事项,
13、(1)两个步绝对不能直接相连必须用一个转换将它们隔开。 (2)两个转换也不能直接相连必须用一个步将它们隔开。 (3)顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的初始状态，这一步可能没有什么输出处于ON状态，因此在画顺序功能图时很容易遗漏这一步。初始步是必不可少的，一方面因为该步与它的相邻步相比，从总体上说输出变量的状态各不相同；另一方面如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。 (4)自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程，因此在顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环，即在完成一次工艺过程的全部操作之后，应从最后一步返回初始步。,顺序控制设计法的本质,经验设计法实际上是试图用输人信号I直接控制输出信号 Q，如果无法直接控制，或为了实现记忆、联锁 、互锁等功能，只好被动地增加一些辅助元件和辅助触点。由于不同的系统的输出量Q与输入量I之间的关系各不相同，以及它们对联锁、互锁的要求千变万化 ，不可能找出一种简单通用的设计方法。 顺序控制设计法则是用输人量 I控制代表各步的编程元件(如内部存储器位 M)，再用它们控制输出量Q。步是根据输出量Q来划分的，M与Q之间具有简单的逻辑关系,输出电路的设计极为简单。,不安全的SFC,不可到达的SFC,
