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1、机电传动控制机电传动控制复习课一复习课一2010-9-29一、梯形图的编程规则梯形图的编程规则（一）梯形图的编程规则（一）（1 1）梯形图按）梯形图按“自上而下、从左到右自上而下、从左到右”的顺序绘制。与每个继电器线的顺序绘制。与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，即一层阶梯。它们形成一组逻辑圈相连的全部支路形成一个逻辑行，即一层阶梯。它们形成一组逻辑关系，控制一个动作。每一逻辑行起于左母线，终于右母线，继电器关系，控制一个动作。每一逻辑行起于左母线，终于右母线，继电器线圈与右母线直接连接，不能在继电器线圈与右母线之间插入其他元线圈与右母线直接连接，不能在继电器线圈与右母线之间插入其他
2、元素。素。 梯形图的编程规则（二）梯形图的编程规则（二）（2 2）在每一个逻辑行上，当几条支路并联时，串联触点多的应安排在）在每一个逻辑行上，当几条支路并联时，串联触点多的应安排在上面；上面；几条支路串联时，并联触点多的应安排在左面，这样减少编程指令。几条支路串联时，并联触点多的应安排在左面，这样减少编程指令。 梯形图的编程规则（三）梯形图的编程规则（三）（3 3）不包含触点的支路应放在垂直方向，不应放在水平方向，这样）不包含触点的支路应放在垂直方向，不应放在水平方向，这样梯形图中的逻辑关系清楚，可以方便编程。梯形图中的逻辑关系清楚，可以方便编程。 梯形图的编程规则（四）梯形图的编程规则（四）
3、（4 4）梯形图中的触点应画在水平支路上，不应画在垂直支路上。）梯形图中的触点应画在水平支路上，不应画在垂直支路上。 因为在梯形图中的一个触点是不应有双向电流通过，如图因为在梯形图中的一个触点是不应有双向电流通过，如图 （a a）中元件中元件 3 3 所示，这种情况下不可编程。遇到这种情况，应将梯形图所示，这种情况下不可编程。遇到这种情况，应将梯形图进行适当变化，变为逻辑关系明晰的支路串、并联关系，并按前面的进行适当变化，变为逻辑关系明晰的支路串、并联关系，并按前面的几项原则安排各元件的绘制顺序，如图几项原则安排各元件的绘制顺序，如图 （b b）所示。）所示。 梯形图的编程规则（五）梯形图的编
4、程规则（五）（5 5）在梯形图中，如果两个逻辑行之间互有牵连，逻辑关系又不清）在梯形图中，如果两个逻辑行之间互有牵连，逻辑关系又不清晰，应将梯形图进行变化，以便编程。如图（晰，应将梯形图进行变化，以便编程。如图（a a）所示，可以变化为）所示，可以变化为图图 （b b）所示的梯形图。）所示的梯形图。 二、常用基本环节的编程二、常用基本环节的编程（一）控制运行状态的指示（一）控制运行状态的指示 在实际系统中，经常需要在操纵台上指示在实际系统中，经常需要在操纵台上指示 PLC PLC 的运行状态或者在的运行状态或者在控制器出现故障时进行报警。实现这一功能的梯形图非常简单。当控制器出现故障时进行报警
5、。实现这一功能的梯形图非常简单。当 PLC PLC 处于运行状态时，线圈处于运行状态时，线圈 Y0 Y0 总是处于接通状态，只要控制器停止总是处于接通状态，只要控制器停止运行或出现故障停止扫描时，线圈运行或出现故障停止扫描时，线圈 Y0 Y0 才断开。才断开。 因此可以将线圈因此可以将线圈Y0Y0对应的输出端子与操纵台上的指示灯连接，即对应的输出端子与操纵台上的指示灯连接，即可完成控制器运行状态的指示功能。可完成控制器运行状态的指示功能。 Y430M100（二）单一脉冲发生器（二）单一脉冲发生器在某些控制回路中，为了使断电保持寄存器在电源接通时能够初始复在某些控制回路中，为了使断电保持寄存器在
6、电源接通时能够初始复位，或进行初始化设定，有时要求在电源接通时产生一个单脉冲信号。位，或进行初始化设定，有时要求在电源接通时产生一个单脉冲信号。 在这种情况下，可以使用在这种情况下，可以使用PLCPLC内部相应的特殊辅助继电器的功能，如内部相应的特殊辅助继电器的功能，如F1F1系列系列PLCPLC中的中的M71M71等，但更为通用的方法是用下图所示的梯形图。等，但更为通用的方法是用下图所示的梯形图。 M1M2M2M100（三三）顺序脉冲发生器）顺序脉冲发生器 用用 PLC PLC 实现该顺序脉冲发生器的功能，梯形图如图（实现该顺序脉冲发生器的功能，梯形图如图（b b）所示。当输入）所示。当输入
7、继电器继电器 X400X400触点闭合时，输出继电器触点闭合时，输出继电器 Y430Y430、Y431Y431、Y432 Y432 按设定顺序按设定顺序产生脉冲信号；当产生脉冲信号；当 X400 X400 断开时，所有输出复位。用计时器产生这种顺断开时，所有输出复位。用计时器产生这种顺序脉冲，其工作过程是：序脉冲，其工作过程是： 当当 X400 X400 接通时，定时器接通时，定时器 T450T450开始计时，同时开始计时，同时 Y430 Y430 产生脉冲，计时产生脉冲，计时时间到时，时间到时，T450 T450 动断触点断开，动断触点断开，Y430 Y430 线圈断电；线圈断电；T450T
8、450动合触点闭合，动合触点闭合，T451 T451 开始计时，同时开始计时，同时 Y431 Y431 输出脉冲；输出脉冲； T451 T451 定时时间到时，其动断触点断开，定时时间到时，其动断触点断开，Y431 Y431 输出也断开；同时，输出也断开；同时，T451 T451 动合触点闭合，动合触点闭合，T452T452开始计时，开始计时，Y432 Y432 输出脉冲；输出脉冲； T452 T452 定时时间到时，定时时间到时，Y432 Y432 输出断开，此时，如果输出断开，此时，如果 X400X400还接通，则重还接通，则重新开始产生顺序脉冲。新开始产生顺序脉冲。 如此反复下去，直到如
9、此反复下去，直到 X400X400断开为止。断开为止。 (a) 波形图(b)梯形图（四）方波和占空比可调的脉冲发生器（四）方波和占空比可调的脉冲发生器 图图 （a a）所示的梯形图由两个定时器和一个输出继电器组成，可产生如）所示的梯形图由两个定时器和一个输出继电器组成，可产生如图图 （b b）所示的方波。定时器）所示的方波。定时器 T0T0控制控制 Y0 Y0 接通时间，接通时间，T1 T1 控制控制 Y0 Y0 断开断开时间。时间。T0 T0 和和T1T1的设定时间相同，则的设定时间相同，则 Y0 Y0 输出方波。输出方波。(a) 梯形图(b) 方波波形图(c) 占空比可调脉冲的波形图 调整
10、两个定时器的设定时间，就可以输出占空比可调的脉冲信调整两个定时器的设定时间，就可以输出占空比可调的脉冲信号。设号。设 T1 T1 的设定时间为的设定时间为 1 s1 s，即占空比为，即占空比为 21(21(输出信号接通输出信号接通 2s2s，断开，断开1s)1s)，产生的脉冲波形如图，产生的脉冲波形如图 （c c）所示。）所示。 （五）起动、保持和停止电路（五）起动、保持和停止电路实现实现 Y0 Y0 的启动、保持和停止的四种梯形图如下图所示。这些梯形图均的启动、保持和停止的四种梯形图如下图所示。这些梯形图均能实现启动、保持和停止的功能。能实现启动、保持和停止的功能。X0 X0 为启动信号，为
11、启动信号，X1 X1 为停止信号。图为停止信号。图（a a）是利用）是利用 Y0 Y0 动合触点实现自锁保持，而图（动合触点实现自锁保持，而图（b b）是利用）是利用 SETSET、RST RST 指令实现自锁保持。另外，图（指令实现自锁保持。另外，图（a a）、（）、（b b）为复位优先（即当）为复位优先（即当 X0X0和和 X1 X1 同时有信号时，同时有信号时，Y0 Y0 断开）断开） ，而图（，而图（c c）为置位优先（即当）为置位优先（即当X0 X0 和和 X1 X1 同同时接通时，时接通时，Y0 Y0 接通）。接通）。 在实际电路中，启动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电
12、在实际电路中，启动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电路提供。路提供。（六）延时（六）延时接通和断开回路接通和断开回路 通常，用一个定时器就可以实现触点的延时接通、瞬时断开功能。当需通常，用一个定时器就可以实现触点的延时接通、瞬时断开功能。当需要实现延时接通、延时断开功能时，可用图所示的梯形图程序表示，图要实现延时接通、延时断开功能时，可用图所示的梯形图程序表示，图中使用了两个定时器。中使用了两个定时器。 （七）长延时（七）长延时定时器定时器 一般一般 PLC PLC 的定时器设定时间是有限的，如果需要计时的时间超过了设的定时器设定时间是有限的，如果需要计时的时间超过了设定值范围，就需
13、要扩展定时器的设定值范围。定值范围，就需要扩展定时器的设定值范围。 利用定时器和计数器串联工作可进行长时间定时，其梯形图如图所示。利用定时器和计数器串联工作可进行长时间定时，其梯形图如图所示。 （八（八）闪烁与单稳态）闪烁与单稳态在需要驱动指示闪烁时，可使用下图所示的闪烁回路梯形图。只要输入在需要驱动指示闪烁时，可使用下图所示的闪烁回路梯形图。只要输入 X0 X0 通电，输出通电，输出 Y0 Y0 就周期性地就周期性地“通电通电”和和“断电断电”，“通电通电”和和“断断电电”的时间分别等于的时间分别等于 T1 T1 和和 T0 T0 的设定值。闪烁回路实际上是一个具有的设定值。闪烁回路实际上是
14、一个具有正反馈的振荡回路，正反馈的振荡回路，T0 T0 和和 T1 T1 的输出信号通过它们的触点分别控制对的输出信号通过它们的触点分别控制对方的线圈，形成了正反馈。方的线圈，形成了正反馈。 （八（八）闪烁与单稳态）闪烁与单稳态下图所示梯形图回路的功能相当于数字电路中的单稳态电路，从下图所示梯形图回路的功能相当于数字电路中的单稳态电路，从X0X0的上的上升沿开始，产生一个脉冲宽度等于升沿开始，产生一个脉冲宽度等于 T0 T0 设定值的单脉冲。设定值的单脉冲。 三、基本指令编程实例三、基本指令编程实例【例例 1 1】三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻启动的控
15、制启动的控制 1 1控制要求控制要求 从继电从继电接触器控制转子电路串电阻接触器控制转子电路串电阻启动控制电路中可知，启动过程中有启动控制电路中可知，启动过程中有三节电阻三节电阻 R1R1、R2R2、R3 R3 分别通过延时分别通过延时经经 KM2KM2、KM3KM3、KM4 KM4 依次断开。在继依次断开。在继电电接触器控制中使用了三个延时时接触器控制中使用了三个延时时间继电器。间继电器。【例例 1 1】三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻启动的控制启动的控制 2 2PLCPLC的的 I/OI/O分配表的确定分配表的确定 根据控制要求可知，根据控制要求可知
16、，SB1SB1、SB2 SB2 分别为启动、停止按钮，为输入端；分别为启动、停止按钮，为输入端；KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3、KM4 KM4 为输出端。为输出端。 I/OI/O分配表见表分配表见表 4-1 4-1 所示。所示。 【例例 1 1】三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻启动的控制启动的控制 3 3PLCPLC的的 I/OI/O接线图接线图 根据控制要求及根据控制要求及 I/OI/O分配表，可画出分配表，可画出 I/OI/O接线图，如图接线图，如图 所示。所示。 【例例 1 1】三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻三相绕线转子异步电动机转
17、子电路串电阻启动的控制启动的控制 4 4设计对应设计对应 PLC PLC 梯形图梯形图 根据控制要求（根据控制要求（2 2）中可知，要在启动过程中依次切除电阻，则必须在）中可知，要在启动过程中依次切除电阻，则必须在按下启动按钮后，依次启动三个时间继电器按下启动按钮后，依次启动三个时间继电器 KT1KT1、KT2KT2、KT3KT3。 根据控制要求（根据控制要求（3 3），如果在启动中出现（如接触器无法返回）意外的），如果在启动中出现（如接触器无法返回）意外的情况，情况，R1R1、R2R2、R3 R3 没有接入启动电路，则无法使电动机启动。为此采没有接入启动电路，则无法使电动机启动。为此采用了将
18、用了将 Y2Y2、Y3Y3、Y4 Y4 动断触点串接在电动机的主控接触器的动断触点串接在电动机的主控接触器的 Y1 Y1 线圈线圈的电路中。当电动机启动后，用的电路中。当电动机启动后，用 Y1 Y1 动合触点将之短接。动合触点将之短接。 在完善控制电路时，考虑了在运行中尽量减少运行元件，采用了在完善控制电路时，考虑了在运行中尽量减少运行元件，采用了 Y2Y2、Y3Y3、Y4 Y4 的动断触点分别去断开的动断触点分别去断开 T1T1、T2T2、T3 T3 线圈，设计梯形图如图线圈，设计梯形图如图 4-34 4-34 所示。所示。 【例例 1 1】三相绕线转子异步电动机转子电路串电阻三相绕线转子异
19、步电动机转子电路串电阻启动的控制启动的控制 【例例 2】PLC在交通信号灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 城市交通指挥系统中的许多设备也需要实现自动化控制，城市交通指挥系统中的许多设备也需要实现自动化控制，PLC PLC 在其中的应用也越来越多。例如十字路口交通信号灯示意图如在其中的应用也越来越多。例如十字路口交通信号灯示意图如图图 4-384-38所示。所示。 【例例 2】PLC在交通信号灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 1 1控制要求控制要求 十字路口交通信号灯变换规律见表十字路口交通信号灯变换规律见表 4-34-3。对应的时序图如图。对应的时序图如图 4-4-
20、39 39 所示。所示。 【例例 2】PLC在交通信号灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 【例例 2】PLC在交通信号灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 2 2I/OI/O分配表的确定分配表的确定 根据要求写出根据要求写出 I/OI/O分配表，见表分配表，见表 4-44-4。 【例例 2】PLC在交通信号灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 3 3PLCPLC的的 I/OI/O接线图接线图 根据控制要求及根据控制要求及 I/OI/O分配表，可画出分配表，可画出 I/OI/O接线图，如图接线图，如图 4-40 4-40 所示。所示。 【例例 2】PLC在交通信号
21、灯自动控制中的应用在交通信号灯自动控制中的应用 4 4梯形图的设计梯形图的设计 根据控制要求，设计对应的梯形图，根据控制要求，设计对应的梯形图，如图如图 4-414-41所示。所示。设计思路：设计思路： （1 1）在红灯亮）在红灯亮 60s 60s 中需划分出中需划分出 55s55s、58s58s，因此考虑用，因此考虑用 3 3 个时间继电器个时间继电器（T0T0、T1T1、T2T2）。）。 （2 2）因为东西与南北方向的红、绿、）因为东西与南北方向的红、绿、红灯的亮、熄的规律相同，所以成为红灯的亮、熄的规律相同，所以成为对称控制电路，但需要用中间继电器对称控制电路，但需要用中间继电器（M0M
22、0）来分辨。）来分辨。 （3 3）绿灯闪烁需要振荡器，采用）绿灯闪烁需要振荡器，采用 T4T4、T5T5，以便根据需要调节闪烁的时间。，以便根据需要调节闪烁的时间。 【思考思考题题】智力竞赛抢答器显示系统智力竞赛抢答器显示系统参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组，其中儿童二人、成人二人、学生参加竞赛人分为儿童组、学生组、成人组，其中儿童二人、成人二人、学生为一人，主持人一人，如图为一人，主持人一人，如图 4-354-35所示。所示。 【思考思考题题】智力竞赛抢答器显示系统智力竞赛抢答器显示系统1 1控制要求控制要求 （1 1）当主持人按下）当主持人按下 SB0 SB0 后，指示灯后，指示灯 L
23、0 L0 亮，表示抢答开始，参赛者方可开亮，表示抢答开始，参赛者方可开始按下按钮抢答，否则违例（此时抢答者桌面上灯闪烁）。始按下按钮抢答，否则违例（此时抢答者桌面上灯闪烁）。 （2 2）为了公平，要求儿童组只需一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成）为了公平，要求儿童组只需一人按下按钮，其对应的指示灯亮，而成人组需要二人同时按下二个按钮对应的指示灯才亮。人组需要二人同时按下二个按钮对应的指示灯才亮。 （3 3）当一个问题回答完毕，主持人按下）当一个问题回答完毕，主持人按下 SB1SB1，一切状态回复。，一切状态回复。 （4 4）成年人一人违例抢答灯）成年人一人违例抢答灯 L3 L3 闪烁。闪烁。
24、 （5 5）当抢答开始后时间超过）当抢答开始后时间超过30s30s，无人抢答。此时铃响，提示抢答时间已过，无人抢答。此时铃响，提示抢答时间已过，此题作废。此题作废。 【思考思考题题】智力竞赛抢答器显示系统智力竞赛抢答器显示系统2 2I/OI/O分配表的确定分配表的确定 根据要求写出根据要求写出 I/OI/O分配表，见表分配表，见表 4-24-2。 【思考思考题题】智力竞赛抢答器显示系统智力竞赛抢答器显示系统3 3PLCPLC的的 I/OI/O接线图接线图 根据控制要求及根据控制要求及 I/OI/O分配表，可画出分配表，可画出 I/OI/O接线图，如图接线图，如图 4-36 4-36 所示。所示
25、。 【思考思考题题】智力竞赛抢答器显示系统智力竞赛抢答器显示系统4 4梯形图的设计梯形图的设计 根据控制要求，设计对应的梯形图根据控制要求，设计对应的梯形图。 PLC控制系统设计控制系统设计【要求要求】 PLC I/OPLC I/O分配表分配表I/OI/O接线图接线图控制梯形图控制梯形图指令表指令表四、步进顺控指令编程实例四、步进顺控指令编程实例梯形图设计特点梯形图设计特点实际使用中，使用梯形图来设计项目时，往往发现存在下列缺实际使用中，使用梯形图来设计项目时，往往发现存在下列缺点：点： （1）工艺动作过程表达不直接、不方便。）工艺动作过程表达不直接、不方便。 （2）可读性差，难以从梯形图直接
26、看出具体工艺控制流程过）可读性差，难以从梯形图直接看出具体工艺控制流程过程。程。 （3）使用梯形图来解决连锁关系表达较为复杂，处理起来较）使用梯形图来解决连锁关系表达较为复杂，处理起来较麻烦。麻烦。 为此，人们致力于寻求一种易于构思又易于理解的图形程序设为此，人们致力于寻求一种易于构思又易于理解的图形程序设计工具。它应有流程图的直观，又有利于复杂控制中逻辑关系计工具。它应有流程图的直观，又有利于复杂控制中逻辑关系的分解与综合，这种图就是状态转移图的分解与综合，这种图就是状态转移图 SFC，也称顺序功能图。，也称顺序功能图。 状态指令编程法特点状态指令编程法特点状态编程法的指导思想是：将一个复杂
27、的控制过程分解为若干状态编程法的指导思想是：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态过程，明确各个状态的任务、状态转移条件和转移个工作状态过程，明确各个状态的任务、状态转移条件和转移方向。再依照总的控制顺序要求，将这些状态组合形成状态转方向。再依照总的控制顺序要求，将这些状态组合形成状态转移图。最后按照一定规则将状态转移图转绘为梯形图程序或指移图。最后按照一定规则将状态转移图转绘为梯形图程序或指令语句表。令语句表。状态转移图各状态器工作时的最大特点是每次只有一个状态器状态转移图各状态器工作时的最大特点是每次只有一个状态器工作，而某一状态转移到下一状态后前一状态自动复位。工作，而某一状态转移到下
28、一状态后前一状态自动复位。 单流程状态转移图单流程状态转移图多流程状态转移图多流程状态转移图【例一例一】某某台车自动往返工作过程。台车自动往返工作过程。在一周期中控制工艺要求如下：在一周期中控制工艺要求如下： （1 1）按下启动按钮）按下启动按钮 SBSB，电机，电机 M M 正转，台车前进，碰到限位开关正转，台车前进，碰到限位开关 SQ1 SQ1 后，后，电机电机 M M 反转，台车后退。反转，台车后退。 （2 2）后退碰到限位开关）后退碰到限位开关 SQ2 SQ2 后，台车电机后，台车电机 M M 停转，停转，5s 5s 钟后第二次前进，钟后第二次前进，碰到限位开关碰到限位开关 SQ3 S
29、Q3 后，再次后退。后，再次后退。（3 3）当后退再次碰到限位开关）当后退再次碰到限位开关 SQ2SQ2，台车停止。，台车停止。 将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图 5-25-2。【例一例一】某某台车自动往返工作过程。台车自动往返工作过程。【例一例一】某某台车自动往返工作过程。台车自动往返工作过程。设计方法：先根据台车工艺流程设计方法：先根据台车工艺流程要求画出状态流程图要求画出状态流程图 SFCSFC，然后，然后根据先驱动、后转移的编程顺序根据先驱动、后转移的编程顺序原则应用步进指令原则应用步进指令 STL RET STL RET 画出画出状态梯
30、形图，如图状态梯形图，如图 5-75-7。 【例一例一】某台车自动往返工作过程。某台车自动往返工作过程。控制工艺要求为：三只灯控制工艺要求为：三只灯 HL1HL1、HL2HL2、HL3 HL3 用一只开关，用一只开关，SASA控制控制启动。启动。 HL1 HL1 亮亮 1s 1s 后，后，HL2 HL2 亮（亮（HL1 HL1 灭）灭），1s 1s 后后 HL3 HL3 亮（亮（HL2 HL2 灭），灭），1s 1s 后灭，再过后灭，再过 1s 1s 后三只灯一齐亮后三只灯一齐亮 1s1s、灭、灭 1s1s，再一齐亮，再一齐亮 1s1s，回到，回到起始点，往复循环。起始点，往复循环。 【例例 2】设计一套三彩灯自动闪烁状态转移设计一套三彩灯自动闪烁状态转移程序。程序。【例例 2】设计一套三彩灯自动闪烁状态转移设计一套三彩灯自动闪烁状态转移程序。程序。
