第5章 顺序控制梯形图的设计方法
PLC顺序控制梯形图的四种方式
PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式季汉棋江苏省盐城市中等专业学校 224005摘要：本文通过一个实例,归纳总结了顺序控制设计法四种编程方式的思路和特点,并对它们进行了比较。
关键词：PLC,梯形图,顺序控制,起保停电路,步进梯形指令,移位寄存器,置位复位指令。
可编程控制器PLC外部接线简单方便,它的控制主要是程序的设计,编制梯形图是最常用的编程方式,使用中一般有经验设计法,逻辑设计法,继电器控制电路移植法和顺序控制设计法,其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。
这是一种先进的设计方法,对于复杂系统,可以节约60%--90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准（GB6988.6—86）。
有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是：起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。
本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。
例如：某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是：当回转工作台不转且钻头回转时,若传感器X400检测到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4秒后快退Y431到上接近开关X402,就回到了原位。
功能表图见图1。
一、使用起保停电路的编程方式起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PL C的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。
这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。
《S7-1200 PLC应用教程第2版》课件第5章
1．转换实现的条件 1) 该转换所有的前级步都是活动步； 2) 相应的转换条件得到满足。 2. 转换实现应完成的操作 1) 使该转换所有的后续步都变为活动步； 2) 使该转换所有的前级步都变为不活动步。
根据Q0.0～Q0.2的ON/OFF状态的变化，将上述工作过程划分为3步，分别 用M4.1～M4.3来代表这3步，另外还设置了一个等待起动的初始步，用矩形 方框表示步。为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步的编程元件 的地址作为步的代号。
2．初始步与活动步 初始状态一般是系统等待启动命令的相对静止的状态。与系统的初始状态 相对应的步称为初始步，初始步用双线方框来表示。 系统正处于某一步所在的阶段时，称该步为“活动步”，执行相应的非存 储型动作；处于不活动状态时，则停止执行非存储型动作。 3．与步对应的动作或命令 用矩形框中的文字或符号来表示动作，该矩形框与相应的步的方框用水平 短线相连。应清楚地表明动作是存储型的还是非存储型的。 如果某一步有几个动作，可以用图5-10中的两种画法来表示。图5-9中的 Q0.0~Q0.2均为非存储型动作，在步M4.1为活动步时，动作Q0.0为ON，步 M4.1为不活动步时，动作Q0.0为OFF。T1的线圈在步M4.3通电，所以将T1放 在步M4.3的动作框内。
器I0.1为ON，由步M4.1转换到步M4.2和M4.5，两只钻头同时开始向下钻孔。
钻到由下限位开关设定的深度时，钻头上升，升到由上限位开关设定的起
PLC顺序控制梯形图的编程方式经典实用
T0
T0
M202
Y1
T1
T1
Y1 M203
Y2
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ T2
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
例3 用传送带传送长物体的控制系统
GK1
GK2
用传送带传送长物体的控制
图如图所示。为了减少传送
带的运行时间，采用分段传
A
B
送方式。A、B为两条传送带， GK1、GK2为两个光电开关，
工作过程如下：按一下起动
1）I/O分配 2）画出功能表图 3）设计梯形图
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
设计起保停电路的关键是：找出它的起动条件和停 止条件
Mi=(Mi-1 Xi+Mi) Mi+1
Mi-1 Xi
Mi Xi+1
Mi+1
Mi-1
Xi
Mi+1
Mi
Mi
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
5-10根据图示信号灯控制系统的时序图设计出梯形图
功能表图
GK1
GK2
M 8002
A
B
输入 GK1 X0 GK2 X1 启动按钮 X2
输出 A线圈 Y0 B线圈 Y1
M 20 X2
M 21 X0
M 22 X0
M 23 X1
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
Y0 A运 行 Y0 Y1 A、 B都 运 行 Y1 B运 行
梯形图
M23
X1
M21
M8002
•PLC顺序控制梯形图的编程方式
3 PLC只执行活动步对应的电路块，不同的 STL触点可以分别驱动同一编程元件的1个 线圈。但是同一元件的线圈不能在可能同时 为活动步的STL区内出现，在有并行序列的 顺序功能图中，应特别注意
PLC顺序控制中编制梯形图的四种方式
PLC顺序控制中编制梯形图的四种方式可（编程）控制器（PLC）外部接线简单方便，它的控制主要是程序的设计，编制梯形图是最常用的编程方式，使用中一般有经验设计法，逻辑设计法，继电器（控制电路）移植法和顺序控制设计法，其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法，功能表图是一种用来描述（控制系统）的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。
这是一种先进的设计方法，对于复杂系统，可以节约60%~90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准(GB6988.6-86)。
有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是:起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位（寄存器）编程方式和置位复位编程方式。
本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。
例如:某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是:当回转工作台不转且钻头回转时，若（传感器）X400（检测）到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4s后快退Y431到上接近开关X402，就回到了原位。
功能表图见图1:图1功能表图2使用起保停电路的编程方式起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。
这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。
如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图2中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。
图2起保停电路实现顺序控制3使用步进梯形指令的编程方式步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器S来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器必须用置位指令SET置位，这样才具有控制功能，状态寄存器S才能提供STL触点，否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。
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。
第5章 顺序控制梯形图的编程
线的方向相反，称为逆向跳步。显然，跳步属于选择
序列的一种特殊情况。
第6节 功能表图中跳步与循环问题 PLC编程
2．循环
在设计梯形图程序时，经常遇到一些需要多次重
复的操作，如果一次一次地编程，显然是非常繁琐的
。我们常常采用循环的方式来设计功能表图和梯形图
，如图5-34所示，假设要求重复执行10次由步S33和步
则执行该置位指令时，不能自动复位上一状态S。对步进 式控制，下一状态的置位指令须放在STL驱动的电路块，
并且一般放在该电路块的最后。
9）STL触点驱动的电路块中不能使用MC和MCR指令，但可 使用CJP和EJP指令；在转换条件对应的电路中，不能使
用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP指令，可以用转换条
通，转换条件 满足，将由步S34进展到步S35。
在循环程序执行之前或执行完后，应将控
制循环的计数器复位，才能保证下次循环时循环
计数。复位操作应放在循环之外，图5-34中计数 器复位在步S0和步S25显然比较方便。
循环次数的控制和跳步都属于选择系列的特殊
情况。
小车控制系统——使用STL指令的编程方式梯形图
般用顺序控制设计法。
1．跳步 如图5-34所示用状态器来代表各步，当步S31是 活动步，并且X5变为“1”时，将跳过步S32，由步
S31进展到步S33。这种跳步与S31、 S32、 S33等组
成的“主序列”中有向连线的方向相同，称为正向跳
步。当步S34是活动步，并且转换条件时，将从步
S34返回到步S33，这种跳步与“主序列”中有向连
具有掉电保持功能， 掉电保持状态 S500～S899 400 停电恢复后需继续执行的场 合，可用这些状态元件 信号报警状态 S900～S999 100 用作报警元件
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
PLC顺序控制设计法编制梯形图的几种方式
意性 ， 尤其在设计复 杂系统的梯形 图时， 分析起来十分 困难 ， 很容 易遗 漏一些应该考 虑 的问题 。而顺序控 制法是按 照生产工 艺预 先规定 的顺序进行 Ｐ Ｃ程序 设计 ， 章可循 ， 常容 易掌握。文章 以西 门子公 司的 ｓ ．０ Ｌ 有 非 ７２ ０系列 Ｐ Ｃ Ｌ
为 例 ， 明实 现 顺 序 控 制 设 计 法 的 四种 梯 形 图编 程 方 式 。 说
２ １ 年 ２月 ０１ 第 １卷第 １ １ 期
廊坊 师范学院学报 （ 自然科学版 ）
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ａ ｇａ ｇＴ ａｈ ｒ ｏ ｅ ｅ Ｎ ｔｒ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｏ ｎ ｆｎ ｅｃ ｅｓ Ｕ ｇ （ ａｕ ｎ ｃ ｎ ｅＥ ｉ ｏ ） Ｌ Ｃ ｌ ｅ ｉ
ｇ ａ ｍｉ ｒｍ ｎｇ ｍｅｔ ｄ． ｈｏ
【 ｅ ｏｄ】 ｓｑ ｅｃ ｏ ｔ ｌ ｅｈ ｄ ｓ ｕ ｎｉ ｎ ｔ ｎｃ ａｔｌ ｄｒ ａｒｍ Ｋ ｙｗ ｒｓ ｅｕ ｎｅ ｎｒ ｔｏ ；ｅ ｅ ｔ ｆ ｃ ｏ ｈｒ； ｄ ｅ ｇａ ｃ ｏｍ ｑ ｌ ａ ｕ ｉ ａ ｉ ｄ
［ 中图分类号 ］Ｔ ｌ Ｈｌ ２
［ 文献标识码 ］Ａ
［ 文章编 号］１７ ６４—３ ２ （０ １０ —０ ３ —０ ２９ ２ １ ） １ ０ ３ ３
１ 引 言
可 编程 控制 器 Ｐ Ｃ外 部接 线 简单 方 便 ， 的控 Ｌ 它 制 主要是 程 序 的设 计 ， 梯形 图是最 常用 的编程语 言 ， 编程 方法 一 般有 经验 设计 法 、 逻辑 设计 法 、 电器 控 继 制 电路移 植 法和顺 序 控制 设计 法 。其 中顺 序控 制 设
代替各 步 。它 采用 一种 被称 为 “ 顺序 功 能 图” 的图形 化语 言来 进 行 Ｐ Ｃ程 序 的组 织 和 设 计 。顺 序 功 能 Ｌ 图是描 述控 制 系统 的 控 制 过 程 、 能 和 特 性 的 一 种 功
第五章顺序控制梯形图设计法
小钻头钻孔 小钻头钻完 小钻头等待
松开
5.2 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法
5.2.1 顺序控制继电器指令
S7-200提供顺序控制继电器指令专门用来编制顺序控制 程序，顺序控制指令如表5-1所示：
5.2.2 使用SCR指令的单序列编程方法
例：小车运动控制
梯形图：
5.2.3 使用SCR指令的选择序列与并行序列编程方法 例：
例：液体混合装置控制系统
启动按钮—I0.3 停止按钮—I0.4
梯形图：Biblioteka 初始步 进液体A进液体B
2. 并行序列应用编程举例
例：钻床控制系统
启动按钮—I0.0 夹紧压力继电器—I0.1 松开限位开关—I0.7
等待
等待
M0.4与M0.7都变为活动步
梯形图：
初始步 夹紧
大钻头钻孔 大钻头钻完 大钻头等待
单周期、连续、单步 梯形图（输出电路）：
自动返回初始状态顺序功能图
自动返回初始状态梯形图
5.3 具有多种工作方式系统的顺序控制梯形图设计方法
有的设备控制系统有多种工作方式，如手动、自动（包括连续、 单周期、单步、返回初始状态等）。 例：机械手 有五种工作方式
操作面板
PLC外部接线图：
编程： 1.主程序
2.公共程序
3.手动程序
4.自动程序
单周期、连续、单步 顺序功能图：
单周期、连续、单步梯形图（控制逻辑）：
输出的编程：
输出Q0.1与 M0.2同步动作 鼓风机动作
引风机动作 输出Q0.0在 M0.1、M0.2、M0.3步中均为ON
最终画出的梯形图：
5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法
以剪板机控制为例说明：
第5章顺序控制梯形图的编程方法
根据系统的顺序功能图设计梯形图的 方法，称为顺序控制梯形图的编程方法。
教学目标
自动控制程序的执行对硬件可靠性的 要求是很高的，如果机械限位开关、接近 开关、光电开关等不能提供正确的反馈信 号，自动控制程序是无法成功执行的。在 这种情况下，为了保证生产的进行，需要 改为手动操作，在调试设备时也需要在手 动状态下对各被控对象进行独立的操作。 因此除了自动程序外，一般还需要设计手 动程序。
5.1 使用STL指令的编程方法
5.1.1 STL指令
步进梯形指令(Step Ladder Instruction)简称为 STL指令，如图所示。FX系列PLC还有一条使STL指令复 位的RET指令。利用这两条指令，可以很方便地编制顺序 控制梯形图程序。
STL指令可以生成流程和工作与顺序功 能图非常接近的程序。顺序功能图中的每 一步对应一小段程序，每一步与其他步是 完全隔离开的。
(7)并行序列或选择序列中分支处的支路 数不能超过8条，总的支路数不能超过16 条。
(8)在转换条件对应的电路中，不能使用 ANB、ORB、MPS、MRD和MPP指令。 可以用转换条件对应的复杂电路来驱动辅 助继电器，再用后者的常开触点来作转换 条件。
(9)与条件跳步指令(CJ)类似，CPU不执 行处于断开状态的STL触点驱动的电路块中 的指令，在没有并行序列时，只有一个STL 触点接通。
定时器在下一次运行之前，首先应将它复位。 同一定时器的线圈可以在不同的步使用，但是如 果用于相邻的两步，在步的活动状态转换时，该 定时器的线圈不能断开，当前值不能复位，将导 致定时器的非正常运行。
(5)OUT指令与SET指令均可以用于步的活动 状态的转换，将原来的活动步对应的状态寄存器 复位，此外还有自保持功能。
顺序控制梯形图的设计方法 PPT课件
设计顺序控制梯形图的输出电路部分的方法 由于步是根据输出变量的状态变化来划分的，它们 之间的关系极为简单，可以分为两种情况来处理： （1）某一输出量仅在某一步中为1，可将它的线圈 与对应步的存储器位的线圈并联。 （2）如果某一输出在几步中都为1，应将代表各有 关步的存储器位的常开触点并联后，驱动该输出的线圈。
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5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法
1、选择序列的分支的编程方法
如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该
步可能转换到不同的N步去，则应将这N个后续步对应的存储
器位的常闭触点与该步的线圈串联，作为结束该步的条件。
2、选择序列的合并的编程方法
一般来说，对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个
转换，即有N条分支进入该步，则控制代表该步的存储器位
的起保停电路的启动电路由N条支路并联而成，各支路由某
一前级步对应的存储器位的常开触点与相应的转换条件对应
的触点或电路串联而成。
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3、仅有两步的闭环的处理 如果在顺序功能图中仅由两步组成的小闭环，用起 保停电路设计的梯形图不能正常工作。
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为了便于将顺序功能图转换为梯形图，用代表各步 的编程元件的地址作为步的代号，并用编程元件的地址 来标注转换条件和各步的动作或命令。
系统进入初始状态后，应将与顺序功能图的初始步 相应的编程元件置为1，为转换的实现做好准备，并将 其余各步对应的编程元件置为0状态，这是因为在没有 并行序列或并行序列为处于活动步时，只能有一个活动 步。
FX基础第5章
在梯形图的第2行和第3行，用S0的STL触点（对应于指令“STL S0”）和X0、 X3的常开触点组成的等效的串联电路，驱动置位指令“SET S20”。S0的STL 触点闭合表示转换的前级步S0是活动步，X0和X3的常开触点同时闭合表示转 换条件X0· X3满足。在初始步时按下起动按钮 X0，如果3个触点同时闭合，则 转换实现的两个条件同时满足。此时置位指令“SET S20”被执行，后续步S20 变为活动步，同时系统程序自动地将前级步S0复位为不活动步。 S20的STL触点（对应于指令“STL S20”）闭合后，Y0的线圈通电，工作台 正转。限位开关X4动作时，转换条件满足，下一步的状态S21被置位，进入暂 停步，同时前级步的状态S20被自动复位，系统将这样一步一步地工作下去。 在最后一步，工作台反转，返回限位开关X3所在的位置时，用“OUT S0”指 令使初始步对应的S0变为ON并保持，系统返回并停止在初始步。 在最后一步S22的程序结束之处，一定要使用RET指令，否则系统将不能正 常工作。
5.2 使用置位/复位指令的编程方法 5.2.1 单序列的编程方法
1．编程的基本方法 在顺序功能图中，如果某一转换所有的前级步都是活动步，并且相应的转 换条件满足，则转换实现。即该转换所有的后续步都变为活动步，该转换所 有的前级步都变为不活动步。 在梯形图中，用辅助继电器（M）代表步，只有活动步对应的辅助继电器 为ON。在梯形图中，将该步之后的转换条件对应的触点或电路与代表所有前 级步的辅助继电器的常开触点串联，该电路接通时，将所有后续步对应的辅 助继电器置位和将所有前级步对应的辅助继电器复位。 在任何情况下，代表步的辅助继电器的控制电路都可以用这一原则来设计， 每一个转换对应一个这样的控制置位和复位的电路块。
5.1.3 选择序列的编程方法
-梯形图程序的设计方法PPT课件
为使小车自动起动，将控制装、卸料延时 的定时器T0和T1的常开触点，分别与手动起动 右行和左行的X0、X1的常开触点并联，并用两 个限位开关对应的X4和X3的常开触点分别接通 装料、卸料电磁阀和相应的定时器。
例2 两处卸料小车自动控制的梯形图程序设计
控制要求 说明：小车仍然在限位开关X4处装料，但在X5和X3两处轮
流卸料。
两处卸料小车自动控制 程序设计
5.3 顺序控制设计法
1、经验设计法的问题
1）设计方法很难掌握，设计周期长 2）维修困难
逻辑关系复杂，可读性差，分析困难，维修和改进困难
2、顺序控制设计法
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，叫顺序控制系统，也称为步进控制系统。
5）T2只通一个扫描周期
例1 送料小车自动控制的梯形图程序设计
控制要求：
说明：X4处装料，20s后装料结束，开始右行，碰到X3后停下卸 料，25s后左行，碰到X4后又停下装料，这样不停地循环工作。
按钮X0和X1分别用来起动小车右行和左行。
设计思路
以众所周知的电动机正反转控制的梯形图 为基础，设计出的小车控制梯形图。
● 输出 右行接触器线圈KM1，左行接触器线圈KM2，触点互锁
小车自动控制
● 右行 按下SB1，Y0为ＯＮ ● 延时 到右限位X4，延时10S ● 左行 定时10S到，Y1=ON ● 互锁 加上软硬件互锁
可以以电机正反转控制电路为基础设计，两个起保停电 路，一个定时器驱动电路，加上各种互锁实现。
● 按钮互锁 ● 限位开关互锁 ● 触点互锁 ● 硬件互锁
T0定时2s，2s到Y0=ON； T1定时3s，3s到T0断电，Y0=OFF
PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式
PLC顺序控制设计法编制梯形图的四种方式季汉棋江苏省盐城市中等专业学校 224005摘要：本文通过一个实例,归纳总结了顺序控制设计法四种编程方式的思路和特点,并对它们进行了比较。
关键词：PLC,梯形图,顺序控制,起保停电路,步进梯形指令,移位寄存器,置位复位指令。
可编程控制器PLC外部接线简单方便,它的控制主要是程序的设计,编制梯形图是最常用的编程方式,使用中一般有经验设计法,逻辑设计法,继电器控制电路移植法和顺序控制设计法,其中顺序控制设计法也叫功能表图设计法,功能表图是一种用来描述控制系统的控制过程功能、特性的图形，它主要是由步、转换、转换条件、箭头线和动作组成。
这是一种先进的设计方法,对于复杂系统,可以节约60%--90%的设计时间.我国1986年颁布了功能表图的国家标准（GB6988.6—86）。
有了功能表图后，可以用四种方式编制梯形图，它们分别是：起保停编程方式、步进梯形指令编程方式、移位寄存器编程方式和置位复位编程方式。
本文以三菱公司F1系列PLC为例，说明实现顺序控制的四种编程方式。
例如：某PLC控制的回转工作台控制钻孔的过程是：当回转工作台不转且钻头回转时,若传感器X400检测到工件到位，钻头向下工进Y430当钻到一定深度钻头套筒压到下接近开关X401时，计时器T450计时，4秒后快退Y431到上接近开关X402,就回到了原位。
功能表图见图1。
一、使用起保停电路的编程方式起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的指令，无需编程元件做中间环节，各种型号PLC的指令系统都有相关指令，加上该电路利用自保持，从而具有记忆功能，且与传统继电器控制电路基本相类似，因此得到了广泛的应用。
这种编程方法通用性强，编程容易掌握，一般在原继电器控制系统的PLC改造过程中应用较多。
如图2为使用起保停电路编程方式编制的与图1顺序功能图所对应的梯形图，图中只有常开触点、常闭触点及输出线圈组成。
二、使用步进梯形指令的编程方式步进梯形指令是专门为顺序控制设计提供的指令，它的步只能用状态寄存器S来表示，状态寄存器有断电保持功能，在编制顺序控制程序时应与步进指令一起使用，而且状态寄存器必须用置位指令SET置位，这样才具有控制功能，状态寄存器S才能提供STL触点，否则状态寄存器S与一般的中间继电器M相同。
第5章-2起保停,SR,SCR
5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法 5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计方法 5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法 5.4 具有多种工作方式的系统的顺序控制梯形图设计方法
5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图设计方法
上章回顾： 顺序功能图中转换实现的基本规则： ✓ 1．转换实现的条件 (1) 该转换所有的前级步都是活动步。 (2) 相应的转换条件得到满足。
5.1.2 选择序列与并行序列的编程方法
1. 选择序列的分支的编程方法
如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选择序列，该步可能转换到不同的N步 去，则应将这N个后续步对应的存储器的常闭触点和该步的线圈串联，作为结束该 步的条件。
2. 选择序列的合并的编程方法
一般来说，对于选择序列的合并，如果某一步之前有N个转换，即有N条分 支进入该步，则控制代表该步的存储器位的起保停的启动电路由N条支路并 联而成，各支路有某一前级步对应的存储器位的常开触点与相应转换条件对 应的触点或电路串联而成。
3. 仅有两步的闭环的处理
4. 并行序列的分支
5.1.3 应用举例
1. 选择序列应用举例
2. 并行序列应用举例
✓ 2．转换实现应完成的操作 (1) 使所有的后续步变为活动步。 (2) 使所有的前级步变为不活动步。
5.1.1 单序列的编程方法
下面介绍设计顺序控制梯形图的输出电路部分的方法。由于 步是根据输出量的状态变化来划分的，他们之间的关系极为 简单，可以分为两种情况来处理：
➢ 某一输出量仅在某一步中为ON，例如Q0.1，可以将它的线 圈与对应步的存储器位M0.2的线圈并联。
有人也许会说，既然如此，不如用这些输出位来代表该步，例如用Q0.1 代替M0.2.当然这样做可以节省一些编程元件，但是存储器位M是完全够 用的，多用一些不会增加硬件费用，在设计和输入程序时也多花不了多 少时间。全部用存储器位来代表步具有概念清楚、编程规范、梯形图易 于阅读和查错的优点。
第五章顺序控制梯形图的编程方法
STL指令
FX系列PLC的步进顺控指令有两条：一条是步进触点（也叫 步进开始）指令STL（Step Ladder），一条是步进返回（也 叫步进结束）指令RET。
1．STL指令
STL步进触点指令用于“激活”某个状态，其梯形图符号
为
。
2．RET指令
RET指令用于返回主母线，其梯形图符号为
RET 。
7
44
设计思想
使用置位复位指令编程的顺序功能图与梯形图的对应关系。
M1 X1
M2
M1 X1 SET M2
RST M1
45
单序列的编程方法
M0 X0·X3
M1 M2
M3
M4
右行 左行 右行 左行
X000 X002 X000 X001 X000
46
选择序列的编程方法
单行道交通控制系统
红灯 X1
绿灯
X1 红灯 Y1
状态转移图（顺序功能图）的特点 STL指令及编程方法 STL指令的编程注意事项 单序列的编程方式 选择序列的编程方式 并行序列的编程方式
4
状态继电器
FX系列PLC的状态继电器
类别
初始状态
返回状态
一般状态
断电保持 状态
信号报警 状态
FX1S系列
S0～S9，10 点
S10～S19， 10点
合并：如某步之前有N个转换，则代表该步的辅助继电器 的起动电路由N条支路并联而成，各支路由某一前级步对 应的辅助继电器的常开触点与相应的转换条件对应的触点 或电路串联而成。
39
并行序列的编程方式
40
并行序列的编程方式
练习3： 用起保停电路的编程方法编写STL方法中的交通信号 灯控制系统。
梯形图程序的设计方法
第5章 梯形图程序的设计方法
7.电动机正反转控制电路
外部接线图
停止按钮
异步电动机正反转控制电路
自锁
梯形图
联锁
互锁
第5章 梯形图程序的设计方法
5.2 梯形图的经验设计法
在PLC开展的初期，一般采用经验设 计法来设计梯形图。
所谓经验设计法，是指设计人员根据 被控对象对控制系统的具体要求，对一 些典型电路进行组合、修改和完善来完 成梯形图设计的方法。这种方法无普遍 规律可循，需要屡次反复调试和修改， 设计所需的时间和设计的质量决大局部 取决于设计者的经验。
⑵定时器与计数器配合延时
如右以下图，其总的延时为两 个设定值之积：t=t0×c0。
总延时：60×60=3600秒。
两个定时器延时 定时器与计数器配合延时
第5章 梯形图程序的设计方法
5.大容量计数电路
FX2N系列PLC中16位计数器 最大计数范围为32767，当计数 值远远大于该值时，可采用32位 计数器，也可将两个16位计数器 串级相连，得到一个大容量计数 值。
个扫描周期的一系列脉冲。
FX2N系列PLC中16位计数器最大计数范围为32767，当计数值远远大于该值时，可采用32位计数器，也可将两个16位计数器串级相连，
右限位开关 得到一个大容量计数值。
转移：表示从一个步向另一个步的变化。
X4
梯形图在黑板上板书
第5章 梯形图程序的设计方法
5.3 梯形图的顺序控制设计法
X1 左行输出控制
Y1
停止按钮 X2 制动控制 Y2 步是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一步之内，各输出量的状态是不变的，但相邻两步的输出量总有不同之处。
第章梯形图程序的设计方法 第5章 梯形图程序的设计方法
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M0.0
M0.0 I0.0
//自锁
M0.1 //该步的停止条件 //步间转换条件
M0.1 //自锁 M0.2 //步停止条件 M0.1
TON T37, 120 //起动定时器
LD O
T37 M0.2
//步间转换条件 //自锁
AN
= LD O AN = TON
M0.3
M0.2 I0.1
//步停止条件
了解使用SCR指令的顺序控制梯形图设计方法
设计方法
起保停电路的设计方法
以转换为中心的设计方法 用SCR指令的设计方法
控制系统的典型结构 说明： 为了便于将顺序功能图转换为梯形图，采用代表各步 的编程元件的地址（比如M0.0）作为步的代号，并用 编程元件的地址来标注转换条件和各步的动作和命令。 当某步对应的编程元件置1，代表该步处于活动步， 为转换的实现做好准备，否则处于不活动状态
//步间转换条件
M0.3 //自锁 M0.0 //步停止条件 M0.3 T38, 100 //起动定时器
LD R LD S LD S LD R
M0.0 Q0.0, 2 //STEP 0 M0.1 Q0.0, 1 //STEP 1 M0.2 Q0.1, 1 //STEP 2 M0.3 Q0.1,1 //STEP 3
阶段称为步（STEP），并用编程元件代表各步。
顺序功能图中转换实现的基本规则
转换实现的条件 该转换所有的前级步都是活动步。 相应的转换条件得到满足。
转换实现应完成的操作
使所有的后续步变为活动步。 使所有的前级步变为不活动步。
学习目标 熟练掌握利用起保停电路设计顺序控制梯形图 的方法（重点） 熟练掌握以转换为中心的顺序功能梯形图设计 方法（重点）
顺序控制---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。
系统工艺过程
绘制顺序功能图
设计梯形图
顺序功能图---描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形 由步、有向连线、转换、转换条件、动作（命令）组成 基本思想---将一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些
单序列编程方法
图5-8 动力头控制系统的顺序功能图与梯形图
选择序列和并行序列的编程方法
选择序列的编程方法
选择序列中的每一个转换的前级步和后级步都只有 一个，需要复位和置位的存储器位也只有一个，因 此选择序列的编程方法和单序列的编程方法完全相 同。
并行序列的编程方法
并行序列的分支：利用前级步和转换条件对应的触 点组成的串联电路同时对并行序列中的所有后级步 进行置位，同时复位所有前级步。 并行序列的合并：利用合并序列中所有前级步和转 换条件对应的常开触点组成的串联电路同时复位并 行序列中的前级步，并对后续步进行置位。
仅有两步的闭环的处理
图5-5 仅有两步的闭环的处理
5-6 液体混合控制系统的顺序功能图
图5-6 液体混合系统的顺序功能图和梯形图
小结
顺序控制梯形图设计法分为基于起保停、以 转换为中心和利用SCR指令三种。 基于起保停电路的设计方法的根本在于利用 存储器位的逻辑表达式。 关键是理解规则背后的含义，熟记两个问题： 1）转换什么时候发生；2）转换发生后对应 的动作
由逻辑函数式画出梯形图
红绿灯控制顺序功能图
写出存储器位的逻辑表达式
选择序列和并行序列的编程方法
选择序列分支
选择序列合并
并行序列分支
并行序列合并 图5-4 选择序列与并行序列
选择序列和并行序列的编程方法
选择序列的编程方法
选择序列分支：如果某一步的后面有一个由N条分支组成的选
择序列，该步可能转换为不同的N步去；将N个后续步的存储 器位的常闭与该步的线圈串联，作为该步的停止条件。 选择序列合并：如果某一步之前有N个转换，代表该步的启动 条件由N条之路并联而成，各条支路由某一级前级步对应的存 储器位的常开触点与相应的转换条件对应的触点或电路并联 而成。
第5章 顺序控制梯形图的设计方法
5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形图 设计方法 5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设 计方法 5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设 计方法
提问
顺序控制设计法？ 顺序功能图由哪几个组成部分？ 顺序功能图的类型？ 顺序功能图中转换实现的基本规则？
5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图 设计方法
编程方法
以某转换条件的所有前级步对应的存储器位的常 开触点和该转换条件对应的触点（或电路）的串 联作为控制电路； 利用该控制电路完成对该转换条件的后续步对应 的存储器位置位（启动电路）和所有前级步对应 的存储器位复位（停止电路）。 每一个转换对应一个控制置位和复位的电路块。
STEP0 STEP1 STEP2 STEP3
画出下面顺序功能图对应的梯形图
单序列的处理 初始步的处理 多步控制输出的处理
3. 编程
图5-2、图5-3 鼓风机与引风机的顺序功能图和梯形图
3. 编程
LD O SM0.1 //第一次扫描接通 T38 //转换条件
O
AN = LD O AN =
图5-9 选择序列与并行序列
图5-10 转换的同步实现
5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图 设计方法
顺序控制程序的特点
顺序控制程序被顺序控制继电器指令划分为若干
个SCR段，每一个对应于功能图中的一步。 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在SCR段中，用SM0.0驱动该部中应为1状态的输 出线圈。
只有活动步对应的SCR区的SM0.0的常开触点闭合；不
并行序列的编程方法
并行序列分支：由于并行序列是同时变为活动步的，因此只
需将并行序列中某条分支的常闭触点与前级步线圈串联。 并行序列合并：所有的前级步都是活动步且转换条件得到满 足。启动电路由并行序列中对应的存储器位的常开触点和相 应的转换条件对应的触点或电路并联而成。
图5-4 选择序列与并行序列
起保停设计方法的步骤
绘出顺序功能图 写出存储器位的逻辑表达式
单序列的处理 初始步的处理
多步控制输出的处理
执行元件的逻辑函数式
一个步对应一个动作，输出和对应步的存储器位的线圈
并联 当功能流程图中有多个步对应同一个动作时，其输出可 用这几个步对应的位存储器的“或”来表示
不能在SCR段中，使用循环和结束指令。
小结
顺序控制梯形图设计法分为基于起保停、以转换为 中心和利用SCR指令三种。 基于起保停电路的设计方法的根本在于利用存储器 位的逻辑表达式。 以转换为中心的设计方法利用复位指令和职位指令 完成步之间的转换。 SCR指令则是专门用于顺序控制的指令。 关键是理解规则背后的含义，熟记两个问题： 1）转换什么时候发生；2）转换发生后对应的动作
步与动作 2. 绘制顺序动作波形图
STEP1---按下按钮I0.0，首先起动 引风机，此时鼓风机不工作； STEP2---12秒后，再启动鼓风机， 此时引风机保持工作状态； STEP3---按下按钮I0.1，首先停止 鼓风机，此时引风机继续工作； STEP0---10秒后，再停止引风机， 两台设备均停止。
5.1 使用起保停电路的顺序控制梯形 图设计方法
起保停电路对应的逻辑表达式
步与动作
例：控制锅炉的鼓风机和引风机系统，要求---按下起 动按钮I0.0后先开引风机，延时12s后再开鼓风机；按 下停止按钮I0.1后，先停鼓风机，10s后再停引见机。
1. 创建I/O分配表 输 入 I0.0 I0.1 起动按钮 停止按钮 Q0.0 Q0.1 输 出 引风机 鼓风机
活动步的SCR区的SM0.0的常开触点断开，即SCR区内的 输出线圈受到对应的顺序控制继电器的控制。 SCR区内的输出线圈还受到与它串联的触点的控制
利用转换条件驱动转换到后续步的SCRT指令
使用SCR指令的限制：
不能在不同的程序中使用相同的S位； 不能用跳转的方法跳入或跳出SCR段；