第八章PLC梯形图程序设计方法及应用实例

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8.1.1 启动、保持和停止电路
• 三相异步电动机是最常用的动力输出元件， 因此对它的基本控制也最为重要。下面以三相异 步电动机的单向运行电路为例具体说明启动-保 持-停止电路的情况。 三相异步电动机单向运行要求使用一只交流 接触器KM1，需占用PLC输出口Q1.0，用于启动 （SB1）及停止（SB2）的两只按钮占用输入口 I0.1及I0.2。在不考虑热继电器时，这些元件与 PLC的连接如图8-1所示。根据经验设计法，结合 控制要求和PLC的梯形图的设绘方式，设计的梯 形图如10-2所示。
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下面以三相异步电动机的启动 和自加速控制为例来具体说明 “翻译”设计法的主要过程
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1 三相异步电动机启动控制图
• 图8-7 三相异步电动机启动控制图 • （a）电气原理图 （b）梯形图
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1 系统描述
设计一个三工位旋转台， 设计一个三工位旋转台，其工作 图如图8 11所示 所示。 图如图8-11所示。三个工位分别完成 上料、钻孔和卸件任务。工位1 上料、钻孔和卸件任务。工位1上料器 的动作是推进，料到位后退回等待。 的动作是推进，料到位后退回等待。 工位2的动作较多，首先将工料夹紧， 工位2的动作较多，首先将工料夹紧， 然后钻头向下进给钻孔， 然后钻头向下进给钻孔，钻孔深度到 钻头退回到原位； 后，钻头退回到原位；最后将工件松 等待。工位3 开，等待。工位3上的卸料器将加工完 成的工件推出，推出后退回等待。 成的工件推出，推出后退回等待。
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1 运货小车的工作过程
图8-3 小车运货示意图
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形图。
•
图8-4
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8.2 梯形图的逻辑设计法及应用
• 8.2.1 梯形图的逻辑设计法 • 8.2.2梯形图的逻辑设计法的应用实例
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8.2.1 梯形图的逻辑设计法
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8.1.3 交通指挥信号灯的控制
• 2 十字路口交通灯轮流发亮的过程图
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8.1.3 交通指挥信号灯的控制
• 3 控制梯形图
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8.1.3 交通指挥信号灯的控制
• • 1 如图为十字路口交通信号灯示意图 在十字路口的东、南、西、北几个方向装设有红、黄、绿灯，它们按照一定 的停留时间轮流交替发亮。例如东西方向的红灯亮75s（同时南北方向的绿灯 亮75s），75s后，两方向上的黄灯闪烁5s后，东西方向的绿灯开始亮（同时 南北方向的红灯也开始发亮）。
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图8-11
三工位旋转台
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2 控制方案
系统采取4台电机，钻头主电机、 系统采取4台电机，钻头主电机、 冷却电机和工作台旋转电机。 冷却电机和工作台旋转电机。在3个工 位的可运动部件上， 位的可运动部件上，除了钻头的主轴 旋转和工作台转动用电机拖动外， 旋转和工作台转动用电机拖动外，其 余运动都采用液压传动。 余运动都采用液压传动。对于部分与 顺序控制和工作循环过程无关的主令 部件和控制部件，如总停止按钮、 部件和控制部件，如总停止按钮、液 压泵电机的启动、停止按钮等， 压泵电机的启动、停止按钮等，为节 省输入输出点数，不进入PLC控制。 省输入输出点数，不进入PLC控制。 PLC控制
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3 写出继电器和执行器件的逻辑函数式，画 出响应的控制梯形图
• 列写继电器的逻辑函数式时，为保证控制电路的 可靠性，应注意两个问题。一是保证电路图不会 发生错误动作；二是当一个主令信号既是一个继 电器的开启信号，同时又是另一个继电器的关闭 信号时，应明确主从关系，以消除可能存在的竞 争现象。 • 根据前面小节所述的逻辑函数的表达方法，可以 确定出电气元件之间的逻辑相互关系，因此，也 不难得出梯形控制图。读者试设计出两种不同的 梯形控制图。
8.2 梯形图的逻辑设计法及应用
• 工业电气控制线路中，有不少都是通过 继电器、接触器等电气元件来实现的。而 继电器、交流接触器的触点都只有两种状 态即吸合和断开，因此，可以类似计算机 的二进制码来表示这个过程，如取“0”和 “1”两种取值的逻辑代数设计电器控制线 路是完全可以的。PLC的早期应用就是代 替继电器控制系统，因此用逻辑设计方法 同样也可以使用PLC应用程序的设计。
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2 三相异步电动机Y-△启动
• 图8-8 图 •
三相异步电动机Y-△启动电气控制
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• 图8-9 三相异步电动机Y-△启动控制梯形图
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8.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用 • 通过上几节的学习，已经了解到，用基 本逻辑指令能够实现顺序控制。在实际运 用中不难发现，用基本逻辑指令实现较复 杂的顺序控制，其梯形图比较复杂，而且 不太直观。PLC制造厂商为了方便用户的应 用，开发出步进顺控指令，使复杂的顺序 控制程序能够方便地实现，本节将主要介 绍梯形图的顺序设计方法及应用实例。
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1 组成
• • •
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1.步 2.向线段和转移 3.动作说明
使用规则: 步与步不能直接连用，必须用转移分开； 转移与转移不能连用，必须用步分开； 步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段，功能图的流程顺序 一般是从上带下、从左到右。正常顺序可以省略箭头，否则必须加 箭头。如果在画图时有向连线必须中断（例如在复杂的图中，或用 几个图来表示一个顺序功能图时），应在有向连线中断之处标明下 一步的标号和所在的页数，
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1 分析工艺要求，作出工作循环图
• 图8-5 液压系统图
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2
按照工艺要求，绘制工作循环图 如图8-6所示
•
图8-6 工作循环图
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2 结构形式
• • • • 1.顺序结构 2.分支结构 3.循环结构 4.复合结构
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8.4.3顺序功能图设计举例
• • • • 1 系统描述 2. 控制方案 3. 设计功能流程图（SFC图） 4.建立步与辅助标志寄存器关系表
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8.1 PLC梯形图的经验设计法及应用
• 经验设计方法要求设计者具有较丰富 的实践经验，掌握较多的典型应用程序的 基本环节。根据被控对象对控制系统的具 体要求，凭经验选择基本环节，并把它们 有机地组合起来。其设计过程是逐步完善 的，一般不易获得最佳方案，程序初步设 计后，还需反复调试、修改和完善，直至 满足被控对象的控制要求。
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图8-10 送料小车往复运动方框图
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8.4.2功能（状态转移）流程图 的主 要组成及其形式
1 组成 功能图的基本构成元素是步、 功能图的基本构成元素是步、有向线段和动 作说明。 作说明。 2 结构形式 功能流程图有顺序结构、分支结构、 功能流程图有顺序结构、分支结构、循环 结构和复合结构。 结构和复合结构。
• 1 用逻辑设计方法设计PLC应用程序的一般 步骤 • 2 逻辑状态的分析 • 3 逻辑计算的基本运算规律和逻辑函数式
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8.2.2梯形图的逻辑设计法的应用实例 8.2.2梯形图的逻辑设计法的应用实例 • 下面以典型加工工艺的纵、横向液压进给 加工电气控制线路为例，来说明逻辑设计 法的具体步骤。
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8.4.1 状态转移图
•
前面已经讨论过运料小车往复运动的自动控制，其控 制过程可以描述为初始状态、快速右行状态、慢速右行状 态、快速左行状态、慢速左行状态、停止状态。从初始状 态到运行状态的转换是由启动信号控制的。有了启动信号， 小车就进入右行状态。当右行到右行慢速限位后，小车进 入右行慢速状态，当小车运行到右限位后，小车进入左行 状态，当左行到左行慢速限位后，小车进入慢速左行状态， 当左行到左限位后，小车又转换到右行状态。如此往复进 行下去。速度状态的转换和方向的改变都是由限位开关来 控制的。其过程用下图8-10来表示。