梯形图的设计方法
第五章 梯形图程序设计方法
第五章梯形图程序设计方法由于PLC所有控制功能都是以程序的形式来实现的，因此程序设计对PLC 的应用是很重要的。
PLC的应用主要包括开关量控制和模拟量控制2类。
本章仅介绍开关量控制程序的设计方法。
不同类型的控制问题所采用的设计方法不尽相同，主要的梯形图程序设计方法有：(1)逻辑设计法：对控制任务进行逻辑分析和综合，将控制电路中元器件的通断状态看作以触点通断状态为逻辑变量的逻辑函数，并进行化简，利用PLC 的逻辑指令即可得到控制程序的设计方法。
这种方法主要用于组合逻辑问题的程序设计。
(2)时序图设计法：当PLC各输出信号按照固定的时间间隔发生先后变化时，可以根据输出信号的时间先后关系来设计程序的一种方法。
(3)经验设计法：要求设计者透彻理解PLC各种指令的功能，凭着对各种典型控制环节和基本单元电路的设计经验，选择各种指令并进行修改和完善相应程序的方法。
(4)顺序控制设计法：当控制要求满足一定的先后顺序时，可以将系统的l 个工作周期划分为若干个顺序相连的步，每个步对应一种操作状态，并分析清楚相邻步的转换条件，进而绘制功能图，再按一定的规则转化为梯形图程序的设计方法。
这种方法主要用于解决顺序控制问题，包括单一顺序、选择顺序和并发顺序控制问题。
(5)继电器控制电路图转换设计法：在继电器控制电路图的基础上，经过选择相应指令和合理转换后，就能设计出符合要求的控制程序的方法。
在介绍以上程序设计方法的基础上，还将以实例来介绍具有多种工作方式的系统的控制程序设计思路。
5.1 逻辑设计法当控制对象是开关量且按照它们之间的逻辑关系来实现控制时，可用逻辑设计法来设计控制程序。
逻辑设计法就是根据输入量、输出量及其他变量之间的逻辑关系来设计程序的一种方法。
下面以1个简单的控制为例介绍这种编程方法。
例1 某系统中有4台通风机，设计1个监视系统，监视通风机的运转。
要求如下：4台通风机中有3台及以上开机时，绿灯常亮；只有2台开机时，绿灯以5Hz的频率闪烁；只有1台开机时，红灯以5Hz的频率闪烁；4台全部停机时，红灯常亮。
PLC梯形图设计方法与注意事项
1．触点的安排
梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。
2．串、并联的处理
在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。
在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
3．线圈的安排
不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。
4．不准双线圈输出
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，所以不应出现双线圈输出。
5．重新编排电路
如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。
6．编程顺序
对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。
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《梯形图设计方法》PPT课件
第4章 梯形图程序 设计方法
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1
主要内容
4.1 梯形图的常用电路 4.2 梯形图的设计方法 4.3 根据继电器电路图设计
梯形图的方法 4.4 梯形图的经验设计法
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2
4.1 梯形图的常用电路
(1) 起动、保持和停止电路
X1为起动信号，X2为停 止信号，当X1接通时， Y1得电并自锁，即使X1 断开，Y1线圈可持续 “通电”。只有X2常闭 触点断开才能使Y1线圈 “断电”。
4.4 梯形图的经验设计法
❖ 基本思路：在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对 象对控制的要求，通过多次反复地调试和修改梯形图，增 加中间编程元件和触点，以得到一个较为满意的程序。
❖ 基本特点：没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、 设计的质量与编程者的经验有很大的关系。
❖ 适用场合：可用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。 ❖ 基本步骤：分析控制要求、选择控制原则；
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4.3 根据继电器电路图 设计梯形图的方法
注意事项： ➢ 应遵守梯形图语言中语法规定 ➢ 设置中间单元 ➢ 尽量减少PLC的输入信号和输出信号 ➢ 外部联锁电路的设立 ➢ 为减少指令数，串联电路中的单个触点放在右边，
并联电路中的单个触点放在下面 ➢ 注意外部负载的额定电压
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特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯形 图的可读性差、系统维护困难。
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思考题
1 根据下面波形图画梯形图。
（a）
（b）
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思考题
2 用一个定时器和一个计数器设计一个长延时电路， 在X0的常开触点接通24h后将Y12的线圈接通。
第五章 梯形图程序的设计方法
梯形图程序的设计方法
5-1 梯形图设计基本规则与技巧 一、基本规则
注意几点：(1)线圈位置；
(2)串接和并接多的电路处理； (3)双线圈处理； **(4)常闭接点处理。 a.停止按钮；b.热继电器常闭接点
串接和并接多的电路处理
好
不好
双线圈问题
X0
Y0
X0
Y0
X1
Y0
X1
第五章
5-2
梯形图程序的设计方法
T1
Y1
T1的常开触点
9S
7S
四 、常闭触点输入信号的处理 PLC X0 X1 X0
X1
Y1
Y1
COM
PLC
X0
X0 Y1
X1
Y1
X1
COM
五.其它PLC控制基本电路 ---------（硬件及其梯图控制程序设计)
• • • • •
两台电机顺序起动连锁控制线路 自动限位控制线路 自动循环控制线路 减压起动控制线路 反接制动、双速电机变速（P176-182)
5-5 梯形图的顺序控制设计法
二、 顺序控制设计法的基本思想
STEP 步 转换 转换条件 有向线段 动作或命令
将系统的一个 工作周期划分 为若干个顺序 相连的阶段
使系统由前 级步进入下 一步的信号 称为转换条 件
每一步 所完成 的工作
料斗
Y2
Y1
M8002
Y0
步
M0
X1· X3
初始步 动作
X2
X1
快进
举
工进 快退
例
X3
M8002
M200
X1
X0 X1 X2 X3 初始 快进
X2
梯形图的设计方法
梯形图的设计方法梯形图是一种常见的图形，可以用于表示数据的变化情况，如时间序列数据的趋势、比较不同数据集的大小等。
下面将介绍梯形图的设计方法，帮助大家更好地理解和使用这种图形。
1、确定数据集首先需要确定要使用的数据集，这些数据应该能够反映您想要表达的信息。
例如，如果您想要展示公司销售额的增长趋势，您需要收集公司每个季度的销售额数据。
2、数据处理在确定数据集之后，需要对数据进行处理，以便于绘制梯形图。
一般来说，需要将数据进行排序、分组和汇总等操作。
例如，如果您想要绘制不同产品销售额的比较图，您需要对每个产品的销售额数据进行分组，并计算每个产品的总销售额。
3、选择图表类型梯形图是一种比较图，可以用于比较不同数据集的大小。
因此，在选择图表类型时，应该根据您的需求选择适合的比较图。
例如，如果您想要比较不同产品销售额的大小，可以选择条形图或饼图等比较图。
4、绘制图表在选择图表类型之后，需要绘制图表。
在绘制图表时，需要选择合适的颜色、字体和布局等，以便于突出您的重点信息。
例如，如果您想要突出展示某个产品的销售额增长趋势，可以选择使用鲜艳的颜色来突出这个产品。
5、添加标签和标题需要在图表上添加标签和标题，以便于让读者更好地理解大家的信息。
标签应该清晰明了，能够准确地说明大家正在展示的信息。
标题应该简短明了，能够概括大家的重点信息。
梯形图是一种非常有用的图形，可以帮助大家更好地理解和展示数据的变化情况。
在设计和使用梯形图时，需要注意以上几个方面的问题，以便于让大家的图表更加清晰明了、准确无误地表达大家的信息。
可编程逻辑控制器（PLC）是一种用于工业控制的计算机系统，具有适应性强、可靠性高、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于各种工业生产领域，如电力、化工、机械、食品等。
在PLC编程方面，常用的编程语言包括指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和梯形图（LADDER）等。
其中，梯形图是最常用的PLC编程语言之一，由于其类似于继电器控制电路的图形符号，易于理解和使用，被广泛应用于工业控制领域。
数字量控制系统梯形图程序设计方法
器/计数器输出等） Bi:各步具体操作的执行对象（Q区的输出信号）
36
4.2 顺序控制设计法与顺序功能图
注意：各步的矩形框内常直接标注该步的控制位，而非步的 编号！！
37
4.2 顺序控制设计法与顺序功能图
SB2
KM2
KM1
KM1 KM2
17
4.1 经验设计法
❖ 将继电器电路转换为梯形图 • 确定PLC的输入信号和输出信号。 • 画PLC的外部接线图 • 启动/停止一般使用常开按钮 • 互锁使用常闭开关
功能名 正转按钮 反转按钮 停止按钮 热继电器 正转线圈 反转线圈
触点(物理) SB2 SB3 SB1 FR KM1 KM2
工进 快退 车停原位
图4-8 动力头控制功能表图
29
4.2 顺序控制设计法与顺序功能图
功能表图四要素: 1、矩形框：表示各步，框内的数字是步的编号 2、有向连线：连接步与步，箭头的方向表示步的转换方向 （若有向连线的方向是从上到下或从左至右，可省略箭头） 3、转换条件：标注在步与步之间的短横线旁 4、动作内容说明：说明各步需要完成的动作
a) 单序列结构
单序列结构的功能表图没有分支，
每个步后只有一个步，步与步之间只
1
a
有一个转换条件。
2
不是指一个信号，它可能是多个信号
b
的‘与’、‘或’等逻辑关系的组
3
合！！
c
33
4.2 顺序控制设计法与顺序功能图
b) 选择序列结构 c) 并行序列结构
共同点： 都有分支和合并 不同点： b)中各选择分支不能同时执行。所以，若已选择了转向某一 分支，则不允许另外几个分支的首步成为活动步。所以应该 使各分支之间互锁。 c)中各分支的首步同时被激活变成活动步。用双线来表示其 分支的开始和合并，以示区别。转换条件放在双线之上(之 下)。
第4章 梯形图程序的设计方法
第二部分 PLC
PLC程序的经验设计法
经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复 杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复 杂系统梯形图，存在以下问题： 1)考虑不周、设计麻烦、设计周期长 用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量 的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑 的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难， 并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会 对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时 间，还得不到一个满意的结果。 2)梯形图的可读性差、系统维护困难 用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的 思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程 序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护 和改进带来许多困难。
卸料动作，为此将Y1和Y0的常闭触点与Y3的线圈串联， 就可解决这个问题。
第二部分 PLC
PLC程序的顺序控制设计法 一、概述 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制 动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执 行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统 称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其控制 总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺
第二部分 PLC
两处卸料小车自动控制
两处卸料小车运行路线示意图如图6-18a所示，小车仍然 在限位开关X4处装料，但在X5和X3两处轮流卸料。小车在一 个工作循环中有两次右行都要碰到X5，第一次碰到它时停下 卸料，第二次碰到它时继续前进，因此应设置一个具有记忆
功能的编程元件，区分是第一次还是第二次碰到X5。
是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。绘
制功能表图的具体方法将后面详细介绍。
梯形图的设计方法
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
01000
右行
01001
左行
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TIM000 00003 TIM 000 #0100 01003 00004 TIM 001
卸料
#0150
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装料
第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
例2：两处送料小车的自动控制系统梯形图设计 小车在ST1处装料，在ST3、ST2处轮流卸料。小车右行第 一次碰到ST3时停下卸料，第二次碰到ST3时不停，到ST2时停 下卸料。 装料15s 左
第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
例：通风机监视系统
设计一个通风机监视系统监视三个通风机的运行情况 要求：两个或两个以上通风机运转：信号灯持续亮 一个通风机运转： 三个通风机都不运转： 信号灯以0.5Hz频率闪烁 信号灯以2Hz频率闪烁
用一个控制开关控制系统工作： 开关闭合：系统工作
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第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
§4-3 梯形图的逻辑设计方法
逻辑设计法的基本步骤
① 根据控制功能，将输入与输出信号之间建立起逻辑 函数关系（可先列出逻辑状态表）； ② 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换； ③ 对化简后的函数，利用PLC的逻辑指令实现其函数 关系（作出I/O分配，画出PLC梯形图）； ④ 添加特殊要求的程序。
一个通风机运转：
20001=00000· 00001· 00002+00000· 00001· 00002+00000· 00001· 00002
三个通风机都不运转： 20002=00000· 00001· 00002
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例1：送料小车自动控制系统的梯形图设计 控制要求：小车在ST1处装料，15s后装料结束，开始右行，碰 到行程开关ST2后停下来卸料，10s后左行，碰到行程开关ST1 又停下来装料，这样不停的循环工作。 装料15s 左
ST1 ST2
卸料10s
右
装料处
卸料处
在左行和右行过程中，按下停止按钮SB3小车停止运行。
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右行
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卸料
#0150
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装料
例2：两处送料小车的自动控制系统梯形图设计 小车在ST1处装料，在ST3、ST2处轮流卸料。小车右行第 一次碰到ST3时停下卸料，第二次碰到ST3时不停，到ST2时停 下卸料。 装料15s 左
右行
01001
左行
（B）.考虑行程开关的作用。小车没有到位行程开关不动作，小车到位行 程开关动作，则相应的小车运行应停止。
00000 00002 00001 01001
01000
00003
01000
右行
00001 00002 00000 01000 01001
00004
01001
左行
（C）.考虑装料、卸料
（1）. 控制按钮设置
一个右行启动按钮SB1；一个左行启动按钮SB2；一个停止按钮SB3 。
（2）. I/O分配
输 按钮及行程开关 入 PC输入端子号 输 输出设备名称 出 PC输出端子号
右行启动按钮SB1
左行启动按钮SB2 停止按钮SB3 右端行程开关ST2 左端行程开关ST1
00000
00001 00002 00003 00004
§4-2 梯形图的经验设计方法
有一些简单的梯形图可以借鉴电气控制原理图的设计，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。这种方法 没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间，设计的质量与编
程者的经验有很大的关系，所以这种设计方法叫做经验设计法。
00002 00001
01001
00003
01000
右行 右行增加中间位置ST3（00005）
00002 00000 01000 00004 01001
左行 卸料时不能左行、右行
01000 01001 01003 TIM 000
卸料
#0100
TIM 001
#0150
01002
装料
小车要在ST2、ST3处轮流卸料，就需要记住上次卸料位置， 下次卸料时应在另一位置。第一次卸料在00005处，第二次卸 料应在00003处。用简单的起停保梯形图实现。
（3）. 梯形图设计 小车左行、卸料过程与上例相同，故梯形图相同。右行过 程多了一个条件，即ST3，右行过程中，ST2或ST3动作，停止
右行。而且卸料过程小车不能右行也不能左行。
00000 01000 TIM001 00001 01001 TIM000 00003 00005 00004
00005
00005 20000
00002 00001
01001
00003
01000
右行
00002 00000 01000 01001
00004
左行
01000 01001 01003 TIM 000
#0100
TIM 001
卸料
装料
00005 01001
20000
00003 2
右行接触器
左行接触器 装料电磁阀 卸料电磁阀
01000
01001 01002 01003
（3）. 梯形图设计
（A）.小车的左行、右行是典型的双向控制电路，先画出双向控制电路。
00000 00002 00001 01001
01000 00001 00002 00000 01000 01001
01000
控制要求：5个电机M1~M5顺序启动（每级电机都有启动、停
止按钮）。 （1）. I/O分配
输入： 5个启动按钮SB1~SB5：00000、00002、00004、00006、00008 5个停止按钮SB6~SB10：00001、00003、00005、00007、00009
小车右行 →ST2（00003）动作 →停止右行 →卸料10S→左行
小车左行 → ST3（00004）动作 →停止左行 →装料15S →右行
故用00003控制TIM000延时10S，卸料，卸料完成左行 用00004控制TIM001延时15S，装料，装料完成右行 按下停止按钮SB3（00002），全部停止
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基本要求
熟练掌握梯形图的基本电路， 并能够灵活应用；熟练掌握梯形 图程序的设计方法：逻辑设计法、 时序设计法、经验设计法、顺序 设计法、继电器控制电路转换设 计法。掌握多种工作方式系统的 设计。
§4-1 梯形图的基本电路 §4-2 梯形图的经验设计方法 §4-3 梯形图的逻辑设计方法 §4-4 梯形图的时序设计方法 §4-5 继电器控制电路转换设计法 §4-6 梯形图的顺序控制设计方法 §4-7 多种工作方式系统的程序设计
00005 20000
00003 20000
考虑左行过程中00005不起作用，故应串入01001的常闭触
点，所以对以上梯形图做修改如下。
00005 01001 20000
00003 20000
00000 01000 TIM001 00001 01001 TIM000 00003 00005 00004
ST1 ST3 ST2
卸料10s
卸料10s 右
装料处
00004
卸料处
00005
卸料处
00003
（1）. 控制按钮设置
一个右行启动按钮SB1；一个左行启动按钮SB2；一个停止按钮SB3 。
（2）. I/O分配
输 按钮及行程开关 右行启动按钮SB1 左行启动按钮SB2 停止按钮SB3 右端行程开关ST2 左端行程开关ST1 中间位行程开关ST3 入 PC输入端子号 输出设备名称 00000 00001 00002 00003 00004 00005 右行接触器 左行接触器 装料电磁阀 卸料电磁阀 输 出 PC输出端子号 01000 01001 01002 01003