第4章数字量控制系统梯形图程序设计

①方法：超时检测 机械设备在各工步的动作所需的时间一般是 不变的，即使变化也不会太大，因此可以以这 些时间为参考，在可编程序控制器发出输出信 号，相应的外部执行机构开始动作时启动一个 定时器定时，定时器的设定值比止常情况下该 动作的持续时间长20％左右。 ②具体办法：把接触器的辅助触点接入PLC
③主电路图和PLC接线图
PT
Q0.0=1，则接 通KM1，令其 触点闭合则 I0.2=1
I0.0
M0.0 （ R ） 1
2秒后，T37闭合，若 此时KM1触点还没有 闭合，则M0.0置1， 停止Q0.0，发出报警 信号
⑤延时接通/断开电路的梯形图和波 形图
松开按钮，I0.0的常 闭点为 1，T38开始计 按下按钮I0.0 为1， 时， 7 秒后T38为1， T37开始计时， 9 秒后 停止Q0.1 T37为1，启动Q0.1
线圈右边无接点
I0.0 (M0.0) (M0.1) I0.1 I0.0 I0.1 I0.0 (M0.0) (M0.1) (M0.1)
不能将接点画在线圈右边，只能在接点的右 边接线圈
左大右小，上大下小
有串联电路并联时，应将接点最多的那个 串联回路放在梯形图最上面。有并联电路相串 联时，应将接点最多的并联回路放在梯形图的 最左边。
顺序功能图的组成
是一种通用的技术语言。主要由步、有向连 线、转换、转换条件和动作（命令）组成。
转换 有向线段 每一步所 完成的工 作
步
动作或命令 转换条件
使系统由前 级步进入下 一步的信号 称为转换条 件
4.3.3步
1
开始

2
3
M1运转
M2运转 M2运转


4
M2反转

1 ）表示方法： 用矩形方框， 方框中可以用数字，编程元件的 地址作为步的编号。 2 ）初始步： 与系统的初始 状态相对应的步称为初始步，初 始步用双线方框表示。 3）与步对应的动作或命令。 4）活动步：系统正处于某一 步所在的阶段时．该步处于活动 状态。
I0.0 I0.1 I0.2 Q0.0
（3）梯形图的设计
梯形图便是是以图形符号及图形符号在图中的 相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电 路图演变而来。两者部分符号对应关系如表所示。
梯形图的设计
电动机连续运行的梯形图，其工作过程分析如下： 当按 SB 1 被按下时 I0.0 接通， Q0.0 置 1 ，这时电动机 连续运行。需要停车时，按下停车按钮 SB 2 , 串联于 Q0.0 线圈回路中的 I0.1 的常闭触点断开， Q0.0 置0 ，电机失电 停车。
（1）接触器控制电路
（2）可编程控制器的硬件连接
实现电动机的正、反转所需的器件有： 停 止按钮 SB1 ，正转按钮SB2，反转按钮SB3，交 流接触器 KM1、KM2组成 。电路的连接如图所 示。
PLC
SB1 SB2 KM1
必须要
正转
I0.0 I0.1
Q0.0
KM2
KM2
KM1
SB3
I0.2
Q0.1
4．1．3定时范围的扩展



S7-200的定时器的最长定时时间为3276.7s， 如果需要更长的定时时间，可利用定时器和计 数器组合实现。 多个定时器组合电路 定时器和计数器组合
多个定时器组合电路
如图所示。当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延时到 T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时，当定时 器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电，并开始 延时，当定时器T2延时到，其常开触点闭合，才使Y0接通。 因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。
双线圈输出不可用
如果在同一程序中同 一元件的线圈使用两次 或多次，则称为双线圈 输出。这时前面的输出 无效，只有最后一次才 有效，一般不应出现双 线圈输出。
I0.0
I0.0 I0.0 I0.1
I0.0 I0.0 I0.1
4.2.3注意事项





①遵守梯形图语言中的语法规定。 ②置中间单元。 ③尽量减少可编程序控制器的输入信号和 输出信号。 ④外部联锁电路的设立。 ⑤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向。 ⑥外部负载的额定电压。
⑤ PLC的 I/O点的确定与分配
顺序控制PLC的I/O点分配表
PLC点名称 连接的外部设备 SB1 SB2 功能说明 启动命令 停止命令
I0.0 I0.1
Q0.0
Q0.1 T37 M0.0
KM1
KM2 —— ——
控制M1电机运转
控制M2电机运转 顺序启动延时 辅助
⑥主电路图和PLC接线图
A
QS FU B C QS FU
（4）启 - 保 - 停电路
上图称为启 - 保 - 停电路。这个名称主要来源于图中的 自保持触点 Q0.0 。并联在 I0.0 常开触点上的 Q0.0 常开触 点的作用是当钮 SB 1 松开，输入继电器 I0.0 断开时，线圈 Q0.0 仍然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持 触点“。启 - 保 - 停电路是梯形图中最典型的单元，它包含 了梯形图程序的全部要素。它们是： a 、事件： 每一个梯形图支路都针对一个事件。本例中为 Q0.0 。 b 、事件发生的条件：梯形图支路中除了线圈外还有触点的 组合，使线圈置 1 的条件既是事件发生的条件，本例中为起 动按钮 I0.0 置 1 。 （启） c 、事件得以延续的条件： 触点组合中使线圈置 1 得以持 久的条件即并联触点（保） d 、使事件终止的条件 ：即使线圈置 1 中断的条件。（停）
4.1.5.小车自动往返运动的梯形图设计
关键点：多点控制 ①多点控制启动，启动开关并联 ②多点控制停止，停止开关串联
继电器控制系统
可编程控制器编程的基本原则
1. 2. 3. 4.
5.
水平不垂直 线圈右边无接点 左大右小，上大下小 双线圈输出不可用 输入信号的最高频率问题
水平不垂直
梯形图的接点应画在水平线上，不能画在 垂直分支上
设计步骤


①了解机械动作 ② 确定电气动作 ③确定可编程序控制器的输入信号和输出负载， 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。 ④画出顺序控制图。 ⑤画出梯形图。
第4章数字量控制系统梯形图 程序设计方法
简单基本的程序设计
4 .1梯形图的经验设计法
经验设计法 : 在典型电路的基础上，根 据对控制系统要求，不断地修改和完 善梯形图。设计所用的时间、设计的 质量与设计者的经验有很大的关系， 它可以用于较简单的梯形图 ( 如手动程 序)的设计。
4.1.1起动保持和停止电路
定时器和计数器组合
当X1为ON时，T1开始定时， 0.6s后T1定时时间到，其常闭触点 断开，使它自己复位，复位后T1 的当前值变为0，同时它的常闭触 点接通，使它自己的线圈重新通 电，又开始定时。T1将这样周而 复始地工作，直至X1变为OFF。 从分析中可看出，1最上面一行电 路是一个脉冲信号发生器，脉冲 周期等于T1的设定值。 产生的脉冲列送给C0计数，计 满3个数后，C0的当前值等于设定 值，它的常开触点闭合，Y0开始 输出。
A
QS FU B C
PLC
SB1 SB2
KM1
I0.0 I0.1
Q0.0 Q0.1
KM1
KM1
I0.2
M1
COM
COM
S
④梯形图的设计
I0.1 I0.0
M0.0 Q0.0
按下按钮Q0.0变1， 同时T37 开始计时
T37
Q0.0 I0.2
IN TON 20
T37 Q0.0 M0.0 （ S ） 1
即所谓的“自锁”或“自保持” 功能。
实例教学一
在生产实践过程中，实现生产机械的启动、 停止是最基本的要求。 试用可编程控制器的基本逻辑指令来控制电 动机的起停控制，并与继电器-接触器控制系统 进行比较。
（1）异步电动机控制线路图
（2）可编程控制器的硬件连接
实现电动机的运行所需的器件有：起点按钮 SB1 ，停止按钮 SB2 ，交流接触器 KM ，热继 电器 JR 及刀开关QS 等。电路的连接如图所示。
A
B
C
PLC
SB1
KM1
I0.0 I0.1
Q0.0
KM2 KM1
SB2
KM1
KM2
I0.2
Q0.1
M1
M2
COM
COM
S
润滑电机
主电机
⑦梯形图
（3）电机的故障报警

大量的工程实践表明，可编程序控制器外部的 输入、输出元件的故障率远远高于可编秩序控 制器本身的故障率，而这些元件出现故障后， 可编程序控制器一般不能觉察出来，不会自动 停机。这时，需要用梯形图程序实现故障的自 诊断和自处理。
4.1.4.闪烁电路


两种方法： ①利用两个定时器交替工作，一个负责点亮定 时，一个负责熄灭定时，可获得任意占空比的 脉冲信号 ②利用特殊存储器M8011，其常开触点提供周 期为1s、占空比为0.5的脉冲信号，可以用它 驱动需要闪烁的指示灯。
利用两个定时器
点亮定时 器 使Q0.0=1
熄灭定时 器 使T37=0 并复位T37
4.3顺序控制设计法与顺序功能图
4.3.1顺序控制设计法


1 ． 经验法的缺点：用经验设计法设计梯形 图时，没有一套同定的方法和步骤可以遵循， 具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制 系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。 梯形图往往很难阅读，系统的维修和改进困难。 2．顺序控制的定义： 就是按照生产工艺预先 规定的顺序，在各个输入信号的作用下，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。