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1、山东省劳动职业技术学院,可编程控制器技术,第三章 梯形图程序设计,第一节 直接设计法,有一些简单的梯形图可以借鉴继电器控制的电路图来设计，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，进行修改和完善，得到符合控制要求的梯形图，称为直接设计法（或称经验设计方法）,一、根据电气控制线路设计控制程序,设计控制程序的步骤：,(1)根据电气控制线路，定义PLC的输入点和输出点 (I0点分配)。 (2)直接将电气控制线路转译为梯形图草图。 (3)根据梯形图编程原则修改草图。输出线圈右边的 触点左移；垂直母线的触点移入其下各分支或使 用主控指令；与线圈并联的触点变换转移到线圈 前。 (4)优化
2、、完善梯形图。,例1： 电动机正反转控制,解（1）输入点和输出点分配见表,（2）PLC的输入输出接线图,(3)直接将电气控制线路转译为梯形图草图,（4）根据梯形图编程原则修改、完善后的梯形图,示,解（1）输入点和输出点分配见表,（2）PLC的输入输出接线图,(3)直接将电气控制线路转译为梯形图草图,（4）根据梯形图编程原则修改、完善后的梯形图,二、根据控制要求直接设计控制程序,设计控制程序的步骤,(1)按所给的控制要求，将机械的运动分解成各自独立 的简单运动，分别设计这些简单运动的基本控制程 序。,(2)根据制约关系，选择自锁、联锁触点，设计自 锁、联锁程序。,(3)根据运动状态选择控制原则，
3、设计主令元件、检 测元件和继电器等。,(4)设置必要的保护，修改、完善程序,控制要求： (1)自动循环工作。 (2)点动控制(供调试用)。 (3)单循环运行。,例：用PLC控制工作台的自动往返运行，工作台前进、后 退由电动机通过丝杆拖动，如图所示。,解：1、首先分析控制要求。,（1）工作台的前进与后退通过电动机的正反转来控制，所以完成这一动作可以采用电动机正反转控制的基本程序。,（2）工作台的工作方式有点动和自动连续运行两种方式，可以采用程序实现两种工作方式的转换，也可以采用选择开关SA1来转换。设选择开关,SA1闭合时，工作台采用点动方式；SA1断开时，工作台采用自动连续运行方式。,（3）工
4、作台有单循环和多次循环两种工作状态，可以采用选择开关SA2来转换，设SA2闭合时，工作台为单循环工作状态；SA2断开时，工作台为多次循环工作状态。循,环次数由计数器控制。,2、 IO点分配,3、PLC的输入输出接线图,4、程序设计,(1)设计基本控制程序,（2)设计自动往返控制程序,(3)设计点动控制程,(4)设计单循环控制程序,(5)设计保护环节,第二节 逻辑设计法,一、逻辑设计法 逻辑设计法就是应用逻辑代数以逻辑组合的方法和形式设计电气控制系统，逻辑设计法的理论基础是逻辑函数，而继电接触控制的本质是逻辑线路。对于任何一个电气控制线路，线路的接通或断开都是通过继电器的触点来实现的，故电气控制
5、线路的各种功能必定取决于这些触点的断开、闭合两种状态。因此，从本质上来说，电气控制线路是一种逻辑线路，可用逻辑函数来表示。,PLC的梯形图程序的基本形式也是逻辑运算与、或、非的逻辑组合，逻辑函数表达式与梯形图有对应关系，可以相互转化。,（1）电路中常开触点用原变量表示，常闭触点用 反变量表示。 （2）触点串联可用逻辑与表示，触点并联可用逻 辑或表示。 （3）其他更复杂的电路，可用组合逻辑表示。,设计规则：,逻辑“与” M0=X1X2,逻辑“或” M0X1+X2,逻辑“非” M0 X1,“或/与”运算式 M0（X1+M0）X2X3,“与/或”运算式 M0（X1X2）+（X3X4）,例：梯形图,对
6、应的逻辑函数表达式为：,例：梯形图,对应的逻辑函数表达式为：,二、用逻辑设计法设计PLC程序的步骤,1通过分析控制课题，明确控制任务和要求。,2将控制任务、要求转换为逻辑控制课题。,3列真值表分析输入与输出的关系或直接写出逻 辑函数。,4根据逻辑函数画出梯形图,三、设计举例,1、 某一电动机只有在三个按钮中的任何一个或任何两个动作时，才运转，否则其它任何情况都不运转。,解：,PLC的输出Y来控制电动机，输入用A、B、C来表示三个按钮。,逻辑函数为：,简化后：,根据逻辑代数表达式，画梯形图,2、三层电梯控制,1、输入点和输出点分配,1) 此条中的输出为上升，其进入条件为3AX呼叫 ，,2、根据条
7、件列逻辑式,且电梯停于一层或二层，用1LS、2LS表示停的位置,因此，进入条件可以表示为：,退出条件为3LS动作，因此逻辑输出方程为：,(2LS+3LS)1AS=(X12+X13)X0,退出条件为1LS动作，逻辑输出方程为,3) 此条中输出为上升，其进入条件为： 1LS2AS=X11X1 退出条件为2LS动作，逻辑输出方程为：,3、用辅助继电器M41、M43、M45、M47分别表示第1、3、 5条控制要求的输出函数和T0的控制,用辅助继电器M42、M44、M46、M48分别表示第2、4、6条控制要求的输出函数和T1的控制,上升逻辑输出方程整理如下：,4、根据逻辑输出方程可画出三层电梯控制梯形图
8、,第三节 状态表设计法,一、状态表,可编程控制器所控制的过程是由若干个稳定的状态组成的，每个状态的建立，都是由于受到了某个主令信号的作用。,状态表是表示被控对象工作过程的一种矩形表格，表格由序号、主令信号、动作、执行元件、输入信号、辅助继电器、约束等栏组成。,序号栏 状态序号 主令信号栏该状态的切换用主令信号 动作栏状态对应的动作名称 执行元件栏对应该状态的各输出元件的状态(1或0) 输入信号栏各个现场输入元件常开触点的状态(1或0） 辅助继电器栏将要设计的辅助继电器状态 约束栏对主令信号进行约束，以确保状态按所需的顺序进行,二、状态的区分,状态表用1、0记录了每个输入信号触点的状态，它们从左
9、到右排成一行，组成一个二进制数，称为特征数,某一状态的特征数的个数n可用n=2m来计算，中m为该状态中“ ”的个数。例 如第三个状态，出现了两次“ ”，即m=2，所以特征数的个数是4。,(2)每个特征数表明它所代表的触点状态只有一种取值，因此将这些触点(常开或常闭)任意组合之后，接在梯形图中，驱动输出线圈，线路不是接通就是断开。即由这些逻辑变量构成的逻辑函数的取值是确定的，取“l”或者取“0”,2、可区分状态与不可区分状态,具有相同特征数的两个或多个状态不能用同样的逻辑函数输出不同的函数值，用这些输入元件的触点控制输出执行元件的状态，必然有相同的结果。这样就不能达到不同状态不何控制结果的要求，
10、除非这两个或多个状态有相同的控常要求。因此，把需要不同输出函数而又有相同特征数的状态称为不可区分状态，而相互之间有不同特征数的状态称为可区分状态 。,3通过辅助继电器区分状态,通过添加辅助继电器，将其状态取值适当地尾辍在原特征数的后面，就能够成一种新的完全区分各个状态的“特征数”。,特征数所对应的触点变量就相当于真值表中由双值变量所组成的最小项，用最小项表达式能够求得输出函数的逻辑式，那么，由特征数就能求得输出元件的逻辑函数,三、应用状态表设计控制程序,1、辅助继电器的逻辑函数,2、辅助继电器的设置,阶梯型结构 表所示为五状态顺序控制过程，为了区分状态，每个状态启动一个辅助继电器，最后一个状态将所有辅助继电器关闭。,可以看出，辅助继电器的设置象楼梯的阶梯，因此将这种结构称为阶梯型结构。N个状态需要使用N-1个辅助继电器，而Nl个辅助继电器可以区分2N-1个状态，还有2N-1一N个状态没有使用。,解：(1)输入点和输出点分配,(2)画出状态表,(3)写出逻辑函数,(4)画出控制梯形图,
