第四章-数字量控制系统梯形图程序设计方法

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1、第四章 数字量限制系统梯形图程序设计方法教学目的 了解梯形图程序的阅历设计法及其局限性 了解依据继电器电路图设计梯形图程序的基本方法 熟识梯形图程序的依次限制系统程序设计方法 驾驭依次限制设计法中依次功能图的绘制4.1 PLC的阅历设计法数字量限制系统又称为开关量限制系统，继电器限制系统就是典型的数字量限制系统。这种限制系统的电路设计采纳传统的阅历设计法。 阅历设计法：在一些典型电路的基础上，依据被控对象对限制系统的详细要求，不断地修改和完善梯形图。有时须要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最终才能得到一个满足的结果。 本质：事实上是试图用输入信号X干脆限制输出信号Y，假

2、如无法限制或为了解决记忆、联锁、互锁等功能，只好被动地增加一些协助元件和协助触点，由于各系统输出量Y与输入量X之间的关系和对联锁、互锁的要求千变万化，不行能找出一种简洁通用的设计方法。 特点：设计方法没有普遍规律可以遵循，具有很大的摸索性和随意性，最终的结果不是唯一的，设计所用的时间、设计质量与设计者的阅历有很大关系，设计出的程序可读性差，可维护性差。 适用场合：可用于较简洁的梯形图程序和随机限制系统程序设计。 有记忆功能的电路（起保停电路） 定时器应用电路【例：41】定时器延时接通/延时断开电路【例42】用计数器设计长延时电路SM0.4 1min时钟脉冲LD SM0.4LD I0.1CTU

3、C2,30000LD C2 = Q0.0【例43】用计数器扩展定时器的定时范围3000S=50min定时LD I0.2AN T37TON T37,30000LD T37LDN I0.2CTU C4,12000LD C4 = Q0.0【例44】用定时器设计闪耀电路LD I0.0AN T38TON T37,20LD T37TON T38,30 = Q0.04.2 依据继电器电路设计梯形图的方法继电器限制系统改为PLC自动限制概述 PLC中的梯形图语言与继电器限制电路图极为相像，可以依据继电器电路图来设计梯形图程序，从而用PLC改造继电器限制系统。 由于原有的继电器限制系统经过长期的运用和考验，已经

4、证明能完成系统要求的限制功能，而继电器电路图又与梯形图有许多相像之处，因此可以将继电器电路“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图和梯形图程序来实现继电器系统的功能。且这种设计方法一般不须要改动限制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用变更长期形成的操作习惯。 系统改造的基本方法将PLC看成是继电器限制系统中的限制柜，原继电器限制系统中限制柜的输入、输出信号即看成是PLC的I/O信号，柜内的中间继电器、时间继电器、计数器等物理元器件即看成是PLC内部的编程元件。在此基础上即可对继电器限制电路进行梯形图程序的改造。将继电器电路转换胜利能相同的PLC外部接线图和梯形图的步骤为：1）了解和

5、熟识被控设备的工艺过程和机械动作状况，依据继电器电路图分析和驾驭限制系统的工作原理，做到在设计和调试限制系统时心中有数。2）确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它对应的梯形图中的I/O地址，画出PLC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的位存储器（M）和定时器(T)地址，建立继电器电路中的物理元件与梯形图中编程元件的地址间的对应关系。4）依据上述对应关系画出梯形图，同时对图中不符合梯形图语法规则的程序结构作局部修改和调试。 系统改造中的留意事项梯形图和继电器电路图表面相像，事实上有本质区分。继电器电路是硬件电路，而梯形图是软件程序。改造中应留意如下问题：

6、1.应遵守梯形图语言中的语法规定。2.设置中间单元：若多个线圈都受某组串并联触点的限制，为了简化电路，在梯形图中可以设置用该电路限制的位存储器（类似继电器电路的中间继电器）。3.尽量削减PLC的输入信号和输出信号，削减PLC的I/O点数，降低费用。4.设立外部联锁电路，增加系统的平安性和牢靠性。5.对梯形图进行优化设计，在串联电路中将单个触点放在右边，在并联电路中将单个触点放在下边，以避开电路的块连接操作，从而削减程序指令条数。6.关注外部负载的额定工作电压要求，选用PLC输出模块的输出类型需与之匹配。4.3 依次限制设计法与依次功能图 依次限制设计法 用阅历设计法设计梯形图程序存在的问题：

7、阅历设计法没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的摸索性和随意性，对于不同的限制系统，没有一种通用的简洁驾驭的设计方法。 在设计困难系统的梯形图时，用大量的中间元件来完成记忆、联锁和互锁等功能，由于须要考虑的因素较多，它们往往又交织在引起，分析起来非常困难，并且简洁遗漏一些应当考虑的问题。修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身”，对系统的其它部分产生意想不到的影响，因此梯形图的修改非常麻烦，往往花了很长时间还得不到一个满足的结果。 用阅历设计法设计出的梯形图程序往往很难阅读，给系统的修理和改进带来了很大困难。 依次限制：就是依据生产工艺预先规定的依次，在各个输入信号的作用下，依据内部

8、状态和时间的依次，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。 依次限制系统的特点：有很强的时序性，即先做什么，后做什么，前面的工作没做完，则不能做后面的工作，其中有许多联锁、互锁等逻辑关系。若采纳传统的阅历设计法来设计用户程序，一般是比较困难的。 依次限制设计法设计过程：首先依据被控系统的工艺过程，画出依次功能图，然后依据依次功能图设计出梯形图程序。有的PLC为用户供应了依次功能图语言，在编程软件中生成依次功能图便完成了编程工作，编程软件会自动生成对应的梯形图程序。 依次限制设计法的优点：这是一种先进的设计方法，设计过程规律性强，简洁接受和驾驭，可以极大地提高设计效率，是依次限制的生产现

9、场设计PLC梯形图程序的主要方法，它用输入量X限制代表各步的编程元件（如协助继电器M）,再用它们限制输出量Y，设计出的程序可读性强，程序的调试、修改和维护便利，要重点学习和驾驭。 依次限制设计法的基础是系统的依次功能图的绘制。 依次功能图(Seguential Function Chart)是描述限制系统的限制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC依次限制程序的有力工具。 依次功能图并不涉及所描述的限制功能的详细技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业人员之间进行技术沟通之用。 依次功能图中的步与动作1.步的基本概念及工步划分的基本方法 可以将被控系统的一个工作周期划分为若

10、干个依次相连的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件（如位存储器M和依次限制继电器S）来代表各步。 依据输出量的状态变更来划分步：在任何一步之内，各输出量的接通/断开状态不变，但相邻两步输出量总的状态不相同。 然后确定步与步之间的转换条件，若上一步为活动步，且由上一步到当前步的转换条件成立，则发生步的活动状态的进展，当前步变为活动步，上一步变为静步。各步相应的输出即吩咐或动作，当步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动步时，相应的动作被停止。 依次限制设计法用转换条件限制代表各步的编程元件，让它们的状态按肯定的依次变更，然后用代表各步的编程元件去限制PLC的各输出位。 2.初始步 每个依次功

11、能图至少要有一个初始步，对应于等待起动吩咐时的相对静止状态，用双线方框表示。这一步可能没有什么输出处于接通状态，但这一步是必不行少的。一方面因为该步与它的相邻步相比，输出变量总的状态各不相同，另一方面假如没有该步，系统将无法表示其初始状态，系统也将无法返回停止状态。 3与步对应的动作和吩咐 施控系统：限制设备(如PLC、工控计算机等)，发出限制吩咐； 被控系统：生产设备(如机床、输送带、锅炉等)接收限制吩咐， 完成相应动作，实现生产过程。在依次功能图中，称呼吩咐或动作均可。 同一步中的吩咐或动作排列位置之间没有任何先后依次。还可通过运用动作修饰词来完成各步中的吩咐或动作（见表41）。4.活动步

12、 当系统正处在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。 依次功能图中的有向连线与转换条件 1.有向连线 在依次功能图中，随着时间的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途和方向进行。在依次功能图中，将代表各步的方框按它们成为活动步的依次排列，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到右，在这两个方向有向连线的箭头可以省略。假如不是上述方向，应在有向连线上用箭头标出进展方向。若图中有向连线必需中断，应在中断处标出后续步序和所在页

13、数。 2.转换 转换用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与限制过程的发展相对应。 3.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输入信号，如按钮、开关等的接通/断开等； 也可以是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等； 还可以是若干个信号的与、或、非等的逻辑组合。 依次功能图中转换条件的表示方法：可以用文字语言、图形符号和布尔代数来表示在代表转换的短划线旁，多运用布尔代数表达式。 初始化脉冲（SM0.1）的运用： 在依次功能图中，只有当某一步的前级步是活动步时，该步才有可能变

14、成活动步。假如用没有断电保持功能的编程元件代表各步，PLC接入RUN工作方式时，工步均处于OFF状态，系统将无法启动并工作。所以依次功能图中必需运用初始化脉冲SM0.1的常开触点作为转换条件，将初始步预置为活动步，系统才能正常启动并进入相应工作状态。 依次功能图的基本结构1.单系列 由一系列相继激活的步组成，每一步之后仅有一个转换，每一个转换之后也仅有一个步。 2.选择系列 分支：起先称为分支，其结构是某一步之 后在不同转换条件的限制之下，当某个转换条件满足时，可以由该步有选择地进入到后续的某一步所对应的分支系列中。该步转换符号只能标注于水平线之下。 合并：结束称为合并。几个选择系列合并到一个

15、公共系列时，用须要重新组合的系列相同数量的转换符号和水平连线来表示。转换符号只允许标注于水平连线之上。 3.并行系列 用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作状况。 当转换的实现导致几个系列同时激活时，这些系列称为并行系列。 分支：并行系列起先（同时起先多个活动步） 合并：并行系列结束（同时结束多个活动步）在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。4.困难依次功能图 依次功能图中同时具有单系列、选择系列和并行系列等结构的依次功能图称为困难依次功能图。例：三工位钻床圆形工作台限制系统依次功能图 模型描述： 在初始状态，按下启动按钮后，三个工位同时工作。 一个工位将待加工工件送到圆形工作台上，然后送料液压缸退回 另一个工位将工件夹紧并钻孔，钻完后钻头向上返回初始位置并放开工件 在第三个工位用深度计测量加工