第四章：开关量控制系统梯形图设计(精)
可编程控制器(PLC)梯形图的设计方法的探析
对 两 种信 号 时行 转 换 。
超 过电气控制范畴 ， 仅可实现逻辑运算 ， 不 还具 有算 术运算 、
数据处理、联 网通信等功能 ，是具有工业控制指令的微机系 统。由于梯形图的设计 ， 是计算机程序设计与电气控制设计思
修改的典型电路拼凑梯形图。这种方法没有普遍 的规律可 以
遵循 ， 具有很大的试探性 和随意性 ， 最后 的结果往往不是唯一 的 。设计者所用 的时间、 设计 的品质 ， 与设计者 的经验有很大
的关系 。 一般用于较简单 的梯形图的设计 。 一些教材及手册 中 给 出了大量常用 的继电器控制电路 ，在用经验法设计梯形图 时 ， 以参考这些电路 。 可 １１ 设计步骤 ．
况下 ， 设计梯形图程序大致可按下面几步进行 ：
收 稿 日期 ：００ ０ — ６ ２ １－ ７ １
相反。这种方法 ， 优点是程 序设计 方法简单 ， 现成 的电气 其 有
控制线路 作依 据 ， 计周期短 。 设 一般在 旧设备 电气控制系统改
基金项 目： 海南省 自然科学基金项 目（１２０ ； ６０３）海南省教育科学 ２０ 年度“ ０９ 十一五” 规划课题（ ｕ １ｏ ）海南省教育厅高等学校科学研究资 助 Ｑ ５６ ；
控制设计既有着相 同点 ， 也有着不同点 。 本文对开关量控制系 统梯形 图的设计 ， 给出了数种常用的设计方法。
１ 经 验设计 法
经验设计法也叫试凑 法 ，其要求设计者掌握大量的典型 电路 ， 在掌握这些典 型电路 的基础上 ， 充分理解实 际的控制问
题， 将实 际控制问题分解成典型控制电路 ， 然后用典型 电路或
《电气控制与PLC应用》教学大纲
《电气控制与PLC应用》教学大纲（56课时）西门子S7-200系列PLC版1课程编码：课程类别：职业核心能力课课程归属：信息与控制技术学院编制人：徐文编（修）制日期：2008年10月审定组（人）：审定日期：2008年10月适用专业：计算机控制技术一、课程的性质与任务《电气控制与PLC应用》课程是计算机控制技术专业的职业核心能力课，是集计算机技术、自动控制技术和网络通信技术于一体的综合性学科。
目前PLC 集三电（电控、电仪、电传）为一体，性能价格比高、高可靠性的特点已使其成为自动化工程的核心设备。
PLC作为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，其使用量高居首位。
PLC目前是现代工业自动化的三大技术支柱（PLC、机器人、CAD/CAM ）之一。
本课程的任务是让学生学习和掌握低压电器的基本知识、电气控制系统的基本控制环节、典型电路的基本原理，具有电气控制系统分析和阅读电气系统图的基本能力；掌握可编程控制器工作原理、系统构成、指令系统及编程方法（包括开关量控制、模拟量控制、数据通信及网络），具备一定的PLC程序设计和PLC 应用能力，能熟练使用一种典型的PLC设备进行控制系统的结构组成设计、I/O 地址分配设计、以梯形图为主的PLC程序设计、控制系统的软件调试以及故障分析。
教学内容大致分为低压电器（模块一）、电气控制基本环节（模块二）、PLC 基础知识（模块三）和PLC控制系统设计与编程实现（模块四）部分。
其中PLC 控制系统设计与编程实现（模块四）部分可以根据教学条件和教师资源选择三菱FX2N系列或西门子S7-200系列可编程控制器。
二、教学基本要求1本教学大纲中涉及PLC实际教学的部分均采用西门子S7-200系列PLC《电气控制与PLC应用》具有很强的实践性，要求学生具有良好的电子、电工基础知识和操作技能，并具备基本的逻辑判断能力和计算机软件的基础知识。
在教学中注意该课程的理论与实践、应用相结合，采用启发式、讲练结合式、案例式等多种教学方法，培养学生针对实际应用工程的项目开发能力。
梯形图基本编程指令及其应用
定时器和计数器指令——定时器指令
定时器的组成
S7中定时时间由时基和定时值两部分组 成，定时时间等于时基与定时值得乘积。采 用减计时，定时时间到达设定时间后将会引 起定时器触点的动作。
定时器的运行时间设定值由TV端输入， 该值可以是常数（如：S5T#45S），也可 以通过扫描输入字（如：拨轮开关）来获得， 或者通过处理输出字、标志字或数据字来确
状态字
• 首位检测位(FC) • 逻辑运算结果(RLO) • 状态位(STA) • 或位(OR)
• 溢出位(OV) • 溢出状态保持位(OS) • 条件码1(CC1)和条件码0(CC0) • 二进制结果位(BR)
逻辑指令——位逻辑指令
➢ 常开触点
地址 ---| |---
存储在指定<地址>的位值为“1”时，(常开触点)处于闭合状态。 触点闭合时，梯形图轨道能流流过触点，逻辑运算结果(RLO) =“1”。 否则，如果指定<地址>的信号状态为“0”，触点将处于断开状态。 触点断开时，能流不流过触点，逻辑运算结果(RLO) =“0”。
定。时间设定值得格式是以常数形式输入定时时间，只需在字符串“S5T#” 后以小时（h）、分钟（m）、秒（s）、或毫秒（ms）为单位写入时间值即 可。
时间基准定义的是一个单位代表的时间间隔。当时间用常数（S5T#…） 表示时，时间基准由系统自动分配。如果时间由拨码按钮或通过数据接口指 定，用户必须指定时间基准。
定时器和计数器指令——定时器指令
➢ 接通延时定时器（SD）
当接通延时定时器的S输入端的RLO从0 变到1时，定时器定时起作用。当达到指定的 TV值并且S=1仍旧保持时，定时器启动，输 出Q的信号变为1。如果在定时时间到达前输 入端S从1变到0，定时器停止运行，这时输出 Q=0。当复位输入R的RLO=1时，就清除定时 器中的定时值，并将输出Q的状态复位。当前 时间值可以在BI输出端以二进制数读出，在 BCD输出端以BCD码形式读出，当前时间值 是TV的初值减掉定时器启动以来的经过时间。
PLC原理及应用第4章 习题及答案
第4章习题及答案
1．PLC常用的编程语言有哪些？各有哪些特点？
常见的PLC的编程语言有LAD（梯形图）、STL（语句表）、FBD（功能块图/逻辑功能图）、顺序功能图（SFC）等。
梯形图（LAD）编程语言是从继电器控制系统原理图的基础上演变而来的。
PLC 的梯形图与继电器控制系统的梯形图的基本思想是一致的，只是在使用符号和表达方式上有区别。
梯形图具有形象、直观、简单明了、易于理解的特点，特别适用于开关量逻辑控制，是所有编程语言的首选。
语句表（STL）编程语言类似于计算机中的助记符语言，它是PLC最基础的编程语言。
一般来说，语句表编程适合于熟悉PLC和有经验的程序员使用。
功能块图是一种类似于数字逻辑门电路的编程语言。
该编程语言用类似“与门”、“或门”的方框来表示逻辑运算关系，方框的左侧为逻辑运算的输入变量，右侧为输出变量，输入、输出端的小圆圈表示“非”运算，方框被“导线”连接在一起，信号自左向右运动。
顺序功能图（SFC）又称状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序控制程序的一种有力工具。
顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步的设计和不同专业的人员之间进行技术交流用。
2．按步输入图4-25梯形图程序。
1）将T37设定值PT改为50，下载并监控程序的运行。
2）采用“状态表”监控T37、M0.0、Q0.0状态。
3）打开STEP7-Micro/WIN，在“系统块”中将PLC端口0的波特率修改为19.2kbps，再次下载并监控程序的运行。
1）
2）
3）。
4-plc数字量控制系统梯形图程序设计方法
顺序控制设计法的基础是系统的顺序功能图的绘制。
顺序功能图(Seguential Function Chart)是描述控制系统 的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC顺序 控制程序的有力工具。
顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它 是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业人 员之间进行技术交流之用。
T38 Q0.2 ( ) KM2 M0.2 ()
T38 KT2 IN TON
Q0.1
Q0.2
60 T38
Q0.3
PT 100ms Q0.3 ( )KM3
4.2.2 系统改造中的注意事项
梯形图和继电器电路图表面相似，实际上有本质区别。继电器电 路是硬件电路，而梯形图是软件程序。
改造中应注意如下问题： 1.应遵守梯形图语言中的语法规定。 2.设置中间单元：若多个线圈都受某组串并联触点的控制，为了 简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的位存储器（类似继 电器电路的中间继电器）。 3.尽量减少PLC的输入信号和输出信号，减少PLC的I/O点数，降低 费用。 4.设立外部联锁电路，增强系统的安全性和可靠性。 5.对梯形图进行优化设计，在串联电路中将单个触点放在右边， 在并联电路中将单个触点放在下边，以避免电路的块连接操作，从 而减少程序指令条数。 6.关注外部负载的额定工作电压要求，选用PLC输出模块的输出类 型需与之匹配。
工步 顺序功能图的组成 转有换向பைடு நூலகம்线
转换条件 命令或动作
4.3.2 顺序功能图中的步与动作
1.步的基本概念及工步划分的基本方法
可以将被控系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连 的阶段，这些阶段称为步，并用编程元件（如位存储器M 和顺序控制继电器S）来代表各步。
1PLC程序设计基础-4
0
11、模拟量输出（AQ） AQ W 4 以字为单位，4----起始字节数 14、常数表示方法与范围P38表3-2 常数寻址可以以字节、字、双字为单位进行。 注意：I、Q、V、M、S、SM、L均可按位、字 节、双字来存取。
4.2.3 直接寻址与间接寻址14
一、直接寻址:指定了存储器的区域、长度和位置，例如VB200。 方式一：按位寻址 格式：I 4. 5 字节的位,即位号 地址与字节间的间隔 字节的地址 元件的名称(区域标识) 有了I4.5,我们就能很容易地在存储器中找出其确定的位置,如下图
如S7-200是小型PLC，本身并不能直接支持顺序功 能图需将顺序功能图转换成S7-200对应的编程软 件STEP 7所支持的PLC的梯形图。 代表平台 西门子S7-Graph,能直接将梯形图转换 PLC的直接识别的机器语言.注意S7-200不支持这 种图形方法. 2、梯形图 (1) 特点: 使用最多的一种图形编程语言。 它属于图形编程语言。因为梯形图与继电器控制系 统电路图非常相似，在扩充部分中已介绍，它直观 易懂，适用于数字量逻辑控制，不适合于编写大型 控制程序。 适合于熟悉继电器控制的电气人员。
二、数据的位数与取值范围 P31 表3-2 在编程中，根据我们所用的数据大小，查表， 选择存储该数据空间。 三、常数表示 P34表3-3
4.2 存储器的数据类型与寻址方式13
4.2.1 数据在存储器中的存取方式 1、以位为单位 P30图3-4 用1位二进制表示开关量，数据的类型为布尔型 二进制数0、1表示开关量的两种状态 1：表示梯形图中，线圈得电，触点动作； 0：表示梯形图中，线圈失电，触点不动作。 I0.2 Q 1.3 以位为单位的存取格式：存储器标识符+字节地址+位号 2、以字节（字或双字）为单位的数据的位数与取值范围 （见P31表3-2）
第四章 开关量梯形图的设计方法
一、梯形图经验设计法
经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法需要 设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型 电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将 实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典 型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。
2、常用基本环节梯形图程序
△ 起动、保持和停止电路 △ 三相异步电动机正反转控
KM1
KM1
FR
KM2
Y1 X2 X0 X3 Y0
Y0 X1 X0 X3 Y1
注意事项
• 设计梯形图的基本原则 • 分离交织在一起的电路 • 中间单元的设置 • 复杂电路的等效 • 尽量减少PLC的输入和输出信号 • 软件互锁与硬件互锁 • 梯形图电路的优化设计 • 热继电器触点的处理
顺序控制设计法与顺序功能图
（1）具有试探性和随意性 （2）最后的结果不是唯一的 （3）设计所用的时间和质量因设计者的经验而异
4、设计实例（根据电动机正反转控制）
送料小车在限位开关X3处装料，10S后结束然后右行，碰到X4后停 下来卸料，15S后左行，碰到X3后，又停下来装料，这样不停地循环 工作，直到按下停机按钮。
Y1左行
（2）电动机正反转控制
（3）多继电器线圈控制电路
下图是可以自锁的同时控制4个继电器线圈的电路图。其中X0是起动 按钮，X1是停止按钮。
（4）多地控制电路
下图是两个地方控制一个继电器线圈的程序。其中X0和X1是 一个地方的起动和停止控制按钮，X2和X3是另一个地方的 起动和停止控制按钮。
（5）互锁控制电路
（2）转换条件的确定
转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。常 见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数 器的触点的动作（通/断）等。
06电气51班《PLC综合》教案
生产学习教学教案科目PLC 综合执行记录日期9月6日9月9日场地PLC实训室审查签字梁沃军星期星期一（5-6）星期四（1-4）班级06电气51班课题名称开关量控制系统梯形图设计方法分课题梯形图的经验设计方法教学目的掌握开关量控制系统梯形图的经验设计方法教学环节时间分配组织教学时间分巡回指导时间分复习时间分检查评分时间分布置项目及讲解要求时间分总结时间分教学过程（一）、组织教学1、检查学生出勤情况2、稳定学生情绪，开始上课（二）、复习回顾针对学去天津一年，对之前所学PLC基础知识掌握情况进行了解，然后有针对性地进行基础知识的补充、复习，具体包括：编程软件的使用已经基本指令的练习（三）、引入新课如何运用基本指令写自己的梯形图程序？（四）、新课教学一、梯形图经验设计法（广播教学，幻灯片演示）1、什么是经验设计法？经验设计方法也叫试凑法，经验设计方法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。
2、典型环节电路程序（复习、提问、讲解）2.1 起-保-停电路（四种型式）教学过程2.2 三相异步电动机正反转电路 2.3 多继电器线圈控制电路（输入与输出继电器互锁的区别）2.4 多地控制电路 2.5互锁控制电路2.6顺序启动控制电路 2.7 集中与分散控制电路2.8 闪烁电路 2.9 定时范围扩展电路教学过程3、经验方设计要点分解梯形图程序输入信号逻辑组合使用辅助元件和辅助触点使用定时器和计数器使用功能指令画互锁条件画保护条件二、实操练习（学生实操、老师讲解）1、设计两台电动机顺序控制PLC系统。
控制要求：两台电动机相互协调运转，M1运转10S，停止5S，M2要求与M1相反，M1停止M2运行，M1运行M2停止，如此反复动作3次，M1和M2均停止。
部分梯形图程序如下：2、图一、图二是代表在任何一次亮的时候关断X0，图3是计数3次后延时100小时。
PLC原则及注意
PLC初学者梯形图编程的一般原则———PLC初学者梯形图编程的一般原则初学PLC梯形图编程，应要遵循一定的规则，并养成良好的习惯。
下面以三菱FX系列PLC 为例，简单介绍一下PLC梯形图编程时需要遵循的规则，希望对大家有所帮助。
有一点需要说明的是，本文虽以三菱PLC为例，但这些规则在其它PLC编程时也可同样遵守。
，梯形阶梯都是始于左母线，终于右母线（通常可以省掉不画，仅画左母线）。
每行的左边是接点组合，表示驱动逻辑线圈的条件，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。
接点不能出现在线圈右边。
如下图（a）应改为（b）：二，接点应画在水平线上，不应画在垂直线上，如下图（a）中的接点X005与其它接点间的关系不能识别。
对此类桥式电路，应按从左到右，从上到下的单向性原则，单独画出所有的去路。
如图（b）所示：三，并联块串联时，应将接点多的去路放在梯形图左方（左重右轻原则）；串联块并联时，应将接点多的并联去路放在梯形图的上方（上重下轻的原则）。
这样做，程序简洁，从而减少指令的扫描时间，这对于一些大型的程序尤为重要。
如下图所示：四，不宜使用双线圈输出。
若在同一梯形图中，同一组件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出或线圈的重复利用。
双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。
在双线圈输出时，只有最后一次的线圈才有效，而前面的线圈是无效的。
这是由PLC的扫描特性所决定的。
PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。
一般包括五个阶段（如图所示）：内部诊断与处理，与外设进行通讯，输入采样，用户程序执行和输出刷新。
当方式开关处于STOP时，只执行前两个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯。
1，输入采样阶段PLC顺序读取每个输入端的状态，并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。
当进入程序执行阶段,如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。
自动门控制系统的设计
毕业设计汇报（论文）内容摘要自动门在人们旳平常生活中已经得到了广泛旳应用，同步人们对其性能和安全等方面旳规定也越来越高。
由于PLC旳高稳定性和对环境较强旳适应能力，使得PLC在自动门控制装置中旳应用也日益广泛。
本文围绕自动门控制系统展开研究。
首先分析了国内外自动门发展旳趋势和所采用旳技术，然后对PLC系统作了简要阐明。
并按照自动门控制装置旳规定，设计了对应旳梯形图和指令表程序，实现了自动门由检测到启动、计时等待、关闭旳全过程。
伴随电子技术旳发展，PLC不停旳更新，PLC控制已成为自动控制中最常见旳方式之一。
自动门就是自动控制应用旳以经典例子，由于可编程控制器具有很好旳处理自动门开关控制及良好旳稳定性，并且可以很简朴旳变化控制旳方式，因此，自动门旳生产商家诸多都运用PLC来做门旳控制器。
目前自动门在平常生活中用越来越广泛。
PLC控制具有较高旳可靠性、稳定性、维修以便等长处。
索引关键词：自动门可控制编程器PLC 变频控制目录第一章概论 (1)第二章自动门控制系统总体设计 (2)2.1自动门旳控制过程和规定 (2)2.2总体设计方案 (3)2.3系统工作原理 (4)第三章自动门硬件系统旳设计 (5)3.1控制系统构造设计 (5)3.2PLC装置旳选择 (5)3.3直流电机旳选择 (8)3.4主电路电路图 (9)3.5感应器件旳选择 (9)3.6限位开关 (10)第四章自动门软件系统旳设计 (10)4.1PLC梯形图概述 (10)4.2程序流程图 (11)后记 (14)参照文献 (15)自动门控制系统旳设计第一章概论伴随世界经济和中国经济旳不停发展，门旳概念日益显现出来，现今社会门愈加突出它旳安全性，强调它旳有效性，安全有效旳通行、疏散，同步它旳艺术旳理念越来越突出，强调门与艺术旳完美结合，我们要到达旳目旳就是门与其所在建筑以及周围自然环境旳友好。
自动门专业和规模旳生产可以追溯到很久此前，在其不停进步旳历史过程中，涌现出大批深受顾客好评旳专业制造商。
PLC原理与实验第四章梯形图与顺序功能图设计简介方案
3、定时器应用程序
（1）周期可调的脉冲信号发生器
占空比－－指脉冲信号的接通时间与断开时间之比。
（2）占空比可调的脉冲信号发生器
X0常开闭合后，定时器T0线圈得电，延时2s后T0常开触点闭合，于是定时器T1线圈得电，同时Y0线圈得电；3s后T1定时时间到，T1常闭触点断开，于是T0断电复位。
（3）顺序脉冲发生器
4、梯形图的逻辑解算
1、梯形图中各编程元件按自上而下、从左到右的顺序排列。每个继电器线圈即对应一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑行起于左母线，然后是触点元件的连接，最后终止于线圈或右母线。
二、梯形图的编程规则
注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而线圈和右母线之间不能有任何触点。
2、梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联不能串联。
2、有向连线、转换与转换条件
③ 转换条件：是与转换相关的逻辑条件。 转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短划线的旁边。 符号X和X分别表示逻辑信号X为“1”和“0”态时，转换实现。 符号X↓和X↑分别表示信号X从0→1和从1→0状态时，转换实现。 布尔代数表达式（X0+X3）·C0表示该表达式逻辑运算结果为“1”态时，转换实现
2、互锁程序
思考：电动机正反转的PLC控制电路采用了哪些互锁？ －－硬件互锁和软件互锁。
当X0常开触点闭合后，第一次扫描到常闭触点T0时，T0线圈得电延时1s后T0常闭触点断开，定时器复位，同时T0常闭触点闭合。当第二次扫描时，又重复上述过程，因此每隔1s产生一个脉冲信号。
1、步的概念及步的划分
将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step）。
第一步：所有灯灭 第二步：红灯亮，其余灯灭，持续时间5s 第三步：红灯灭，绿灯亮，黄灯灭，持续时间10s 第四步：红灯灭，绿灯亮，黄灯亮，持续时间5s
PLC梯形图程序设计基础
梯形图仿真继电器控制电路电动机启、停控制电路电动机启、停控制梯形图S7-200所接输入/输出设备图与S7-200梯形图关系的图示PLC控制的基本电路1 单输出自锁控制电路启动信号I0.0和停止信号I0.1持续为ON的时间般都短。
该电路最主要的特点是具有“记忆”功能。
多地控制2 多输出自锁控制电路（置位、复位）多输出自锁控制即多个负载自锁输出，有多种编程方法，可用置位、复位指令3 单向顺序启\停控制电路1. 单向顺序启动控制电路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，生产过程中的各个执行机构自动有序动作。
只有Q0.0启动后，Q0.1方可启动，Q0.2必须在Q0.1启动完成后才可以启动。
2. 单向顺序停止控制电路就是要求按一定顺序停止已经执行的各机构。
只有Q0.2被停止后才可以停止Q0.1，若想停止Q0.0，则必须先停止Q0.1。
I0.4为急停按钮。
4 延时启\停控制电路1.延时启动控制设计延时启动程序，要利用中间继电器（内部存储器M）的自锁状态使定时器能连续计时。
定时时间到，其常开触点动作，使Q0.0动作。
2.延时停止控制定时时间到，延时停止。
I0.0为启动按钮、I0.1为停止按钮。
3.延时启\停控制电路该电路要求有输入信号后，停一段时间输出信号才为ON；而输入信号0FF后，输出信号延时一段时间才OFF。
T37延时3 s作为Q0.0的启动条件，T38延时5 s作为Q0.0的关断条件。
5 超长定时控制电路S7-200 PLC中的定时器最长定时时间不到1 h，但在一些实际应用中，往往需要几小时甚至几天或更长时间的定时控制，这样仅用一个定时器就不能完成该任务。
下例表示在输入信号I0.0有效后，经过10 h 30 min 后将输出Q0．0置位。
T37每分钟产生一个脉冲，所以是分钟计时器。
C21每小时产生一个脉冲，故C21为小时计时器。
当10 h计时到时，C22为ON，这时C23再计时30 min,则总的定时时间为10 h 30 min，Q0.0置位成ON。
PLC说明书
目录第一章摘要 .................................................................. - 2 - 第二章可编程逻辑控制器基础 .................................. - 3 -2.1 基本结构........................................................................................ - 3 -2.2工作原理......................................................................................... - 3 -2.3 功能特点........................................................................................ - 4 -2.4 PLC编程方式................................................................................. - 4 -2.4.1 梯形图语言（LD） .......................................................... - 5 -2.4.2 指令表语言（IL）............................................................ - 5 -2.4.3 功能模块图语言（FBD） ................................................ - 5 -2.4.4 顺序功能流程图语言（SFC）......................................... - 5 -2.4.5 结构化文本语言（ST） ................................................... - 5 - 第三章四层电梯部分设计 .......................................... - 5 -3.1 设计要求........................................................................................ - 5 -3.2 梯形图设计部分............................................................................ - 6 - 第四章组态王设计部分 ............................................ - 13 -4.1 组态王简介.................................................................................. - 13 -4.2 组态王特点.................................................................................. - 13 -4.3 组态王实践部分.......................................................................... - 14 -4.3.1使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法： ....... - 14 -4.3.2使用组态王软件开发具有以下几个特点：................... - 14 -4.4 组态王设计要求.......................................................................... - 14 -4.5 组态王设计思路.......................................................................... - 14 - 第五章变频器基础知识 ............................................ - 22 -5.1概述............................................................................................... - 22 -5.2 变频器分类.................................................................................. - 23 - 第六章心得体会 ........................................................ - 26 - 第七章参考文献 ...................................................... - 27 -第一章摘要PLC课程设计是学生们基于PLC知识来实现相应的功能，来模拟出由PLC控制的相应工序。
电气控制与PLC控制基础理论-第四章
编程元件的使用主要体现在程序中，一般可认为编程元件和继电接触器元件类似，具有线圈和常开/常闭触点。 由于编程元件实质为存储单元，取用它们的常开/常闭触点实质上是读取存储单元的状态，所以可以认为一个 编程元件具有无数个常开/常闭触点。 编程元件作为计算机的存储单元，在存储器中只占一位，其状态只有置1和置0两种情况，称为位元件。PLC 的位元件还可以组合使用。
顺序功能图（SFC）
顺序功能图利用状态流程框图来表达一个顺序控制 过程，是一种较新的图形化的编程方法。它将顺序流 程动作的过程分成步和转换条件，根据转换条件对控 制系统的功能流程顺序进行分配，一步步地按照顺序 动作。
图4-8所示为简单顺序功能图的示意图。
图4-8 顺序功能图示意图
功能块图（FBD）
功能块图编程语言实际上是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命 令的图形语言，它与数字逻辑电路类似，极易表现条件与结果之间的 逻辑功能。图4-9所示为先“或”后“与”再输出操作的功能块图。
结构文本（ST）
随着PLC的飞速发展，如果许多高级功能仍然用梯形图来表示，会 很不方便。为了增强PLC的数字运算、数据处理、图表显示、报表打 印等功能，方便用户使用，许多大中型PLC都配备了PASCAL， BASIC，C等高级编程语言，这种编程方式称为结构文本。
FX系列PLC又分为FX2，FX0，FX2C，FX0N，FX0S，FX2N，FX2NC，FX1S，FX1N，FX1NC，FX3U等 几个小系列。本书以FX2N系列PLC为例进行介绍（参见图4-5）。
图4-5 FX2N系列PLC
FX2N系列PLC的命名
电气控制与PLC技术教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《电气控制与PLC技术》教学大纲一、课程的基本信息课程编号：课程性质：专业课学时：48学时（理论40学时，实验8学时）学分：学分开课单位：光电与机电工程系适用专业：机械类专业先修课程：《电路分析基础》、《数字电子技术》二、课程目的与任务通过先进完整的梯形图设计方法，包括经验设计法、继电器电路转换法和顺序控制设计法，以及具有多种工作方式的系统的梯形图设计方法，培养学生将新知识、新技术、新领域逐渐融合到教学、实践环节的实际工程能力，达到PLC控制系统应用与产品开发等工作的工程技术水平，为后续《电机调速控制技术》和《电机拖动》等多门课程打好基础。
本课程的主要任务是：从应用角度出发，使学生熟悉常用控制电器的结构原理、用途、型号及选用方法，了解和掌握基本电气控制系统的分析与设计方法。
在此基础上，学习可编程控制器(PLC)的基本原理及三菱(FX2N)系列PLC的指令系统。
三、课程教学基本要求1、了解常用的低压电器，电气控制线路的绘制方法，交直流典型电动机控制环节的控制线路技术。
2、掌握电气控制系统的基本控制电路，(FX2N)系列PLC的逻辑指令、步进梯形指令、功能指令，PLC的系统设计与调试。
3、理解PLC应用指令的基本规则，PLC模拟量和位置控制及其网络与通信和跳转应用指令。
五、课程教学基本内容第一章常用低压电器教学内容：概述、常用控制类电器、常用保护类电器重点：掌握常用低压控制电器的结构、工作原理、对应的图形文字符号及其工业环境要求的选择原则。
难点：理解各低压电器，尤其是交直流接触器的特点、分类及其选择原则。
第二章继电器—接触器控制电路基本环节教学内容：电路图的基本概念及绘制、三相笼型异步电动机的直接起动与正反转控制电路、三相笼型异步电动机减压起动控制电路、三相笼型异步电动机的制动控制电路、三相笼型异步电动机有级变速控制电路、电液组合控制电路、其他功能控制电路重点：掌握三相笼型异步电动机各典型控制环节线路实现方法的工作原理、控制分类和线路中的保护环节及特点。
PLC梯形图的设计方法
20起动洗衣机T605报警计时
21进水C606洗涤次数
22正转洗涤C607脱水次数
23反转洗涤
25排水
26脱水
27停止、报警
第三步，根据流程图，设计梯形图，如图6所示
图6洗衣机梯形图
五、功能模块设计法
根据模块化设计思想，可对系统按控制功能进行模块划分，依次对各控制的功能模块设计梯形图。
六、结束语
本文介绍了PC梯形图的四种设计方法，除此之外，还有其他一些方法，如经验法。在系统设计中对不同的环节，可根据具体情况，采用不同的设计方法。通常在全局上采用程序框图及功能模块方法设计；在旧设备改造中，采用替代法设计；在局部或具体功能的程序设计上，采用逻辑代数法和经验法。
2、对逻辑代数式进行化简。
3、根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。下面举一简单例子来具体说明。
某一电动机只有在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ个按钮中任何一个或任何两个动作时，才能运转，而在其他任何情况下都不运转，试设计其梯形图。
将电动机运行情况由PC输出点0500来控制，三个按钮分别对应PC输入地址为A、B、C。根据题意，三个按钮中任何一个动作，PC的输出点0500就有输出。其逻辑代数表达式为当三个按钮中有任何两个动作时，输出点0500的逻辑代数表达式为因两个条件是“或”关系，所以电动机运行条件应该为简化该式得
下面以全自动洗衣机控制为例，说明这种设计方法的应用。
首先画出洗衣机工艺流程图，如图5所示。
图5洗衣机工艺流程图
第二步选择PC机型，设置I/O点编号。其I/O点编号分配如下：
I/O点分配 计时/计数器分配
00起动开关T600正转计时
01停止开关T601暂停计时
02手动排水开关T602反转计时
梯形图程序的设计的技巧
反转接触器KM2得电的条件为按下反 转按钮SB2，反转接触器KM2失电的条件 为按下停止按钮SB或热继电器动作。因此， 可用两个起保停电路叠加，在此基础上再
在线圈前增加对方的常闭触点作电气软互 锁。
另外，可用置位、复位指令进行编程， 若按正转按钮I0.1，正转接触器Q0.1置位 并自保持；若按反转按钮I0.2，反转接触 器Q0.2置位并自保持；
逻辑函数表达式与梯形图的对应关系
逻辑函数表达 式
逻辑“与” M0.0=I0.1 ·I0.2
逻辑“或” M0.0＝ I0.1+I0.2
逻辑“非”
M0.0＝/I0.1
梯形图
逻辑函数表达式
“与”运算式 M0.0＝ I0.1·I0.2…I0.n
“或/与”运算式 M0.0＝ （I0.1+M0.0）·I0 .2·
图5-36 电动机正反转的外部接线图
图5-37 电动机正反转的继电器电路图所对应的梯形图
优化后的程序
二、逻辑法
1．基本方法
用逻辑法设计梯形图，必须在逻辑函 数表达式与梯形图之间建立一种一一对应 关系，即梯形图中常开触点用原变量（元 件）表示，常闭触点用反变量（元件上加 一小横线）表示。
表5-11
（4）确定了关键点后，用起保停电路 的编程方法或基本电路的梯形图，画出 各输出信号的梯形图。
（5）在完成关键点梯形图的基础上， 针对系统的控制要求，画出其他输出信 号的梯形图。
（6）在此基础上，审查以上梯形图， 更正错误，补充遗漏的功能，进行最后 的优化。
3．经验法的应用
例5 用经验法设计三相异步电动机正反转控 制的梯形图。控制要求为：若按正转按钮SB1， 正转接触器KM1得电，电动机正转；
若按停止按钮I0.0或热继电器I0.3动作， 正转接触器Q0.1和反转接触器Q0.2复位并 自保持；在此基础上再增加对方的常闭触 点作电气软互锁，
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注意事项：
(2) 尽量减少PLC的输入信号和输出信号 因PLC的价格与I/O点数有关，因此要减少I/O点数以降 低硬件费用。 如果继电器电路图中几个输入元件触点的串并联电路只 出现一次，或者作为整体多次出现，可将它们作为PLC的 一个输入信号，只占一个输入点。例图4.11中的2JPK的 常开触点和2ZPK的常闭触点的并联电路
图4-13 波形图
图4-14 梯形图
例： 送料小车自动控制系统的梯形图设计
要解决的问题： 送料小车在限位开关 X4处装料，10S后装料 结束，开始右行，碰到 X3后停下来卸料，15S 后左行，碰到X4后又 停下来装料，如此循环 往复。
设计过程： 根据问题描述我们想到了 电动机正反转控制系统。
确定辅助继电器和定时器的元件号
中间继电器ZZJ → 辅助继电 器M200 中间继电器ZFJ → 辅助继电 器M201 时间继电器SJ
→ 定时器T0
根据需要增设 的中间单元
注意事项:
(1) 应遵守梯形图语言的语法规定 梯形图中的线圈应放在最右边
注意事项:
(1) 应遵守梯形图语言的语法规定
第4章 开关量控制系 统梯形图设计方法
4.1 梯形图的经验设计法: 在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被 控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次 反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助 触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这 种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设 计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称 为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形 图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的 控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等。
4.3 根据继电器电路图设计梯形图的方法
步骤： （1）熟悉现有的继电器控制线路。
（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被 控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线 图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如 传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输 入点的编号。
再考虑需修改的地方：要 增加时间控制和限位开关控 制。
用经验法设计梯形图存在的问题：
1) 设计方法很难掌握，设计周期长。 没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大 的试探性和随意性； 在设计复杂的梯形图时，由于要考虑的因素很多， 往往交织在一起，分析起来非常困难。
2) 装置交付使用后维修困难。
图4.3 异步电动机正反转电路 的PLC外部接线图与梯形图
4.1.3 钻床刀架运动控制系统的设计
刀架开始时在限位开关X4处，按下起动按钮 X0，刀架左行，开始钻削加工，到达限位 开关X3所在位置时停止进给，钻头继续转 动，进行无进给切削，6s后定时器T0的定 时时间到，刀架自动返回起始位置。
4.1.4 常闭触点输入信号的处理
用经验设计法设计出的梯形图往往非常复杂，分 析起来非常困难，给PLC控制系统的维修和改进 带来了很图的方法
因为老的继电器控制系统已被证明能完成系统要求的控 制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处， 因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，用PLC的 硬件和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。 这种设计方法的优点： 改造前后的系统没有太大区别，操作工人易适应。 一般不需改动控制面板和它上面的器件，可减少硬件 改造的费用和改造的工作量。
图4-7 常闭触点输入电路
4.2、时序控制系统梯形图设计方法
4.2.1定时器的应用电路
问题的提出
FX系列PLC提供的定时器只有通电延时类 型，如何实现断电延时的功能？ 定时器设定值最大为32767，最长延时时 间不足1小时，如何实现长延时？
定时范围的扩展
1.定时器的串联
X0 T0 T0 T1 T1 Y0 K6000 K30000
4.1.1 起动-保持-停止电路
图4.1 起保停电路
2、三相异步电动机正反转控制电路
KM1、KM2： 控制正转运行 与反转运行的 交流接触器
控制回路 停止按钮 正转启动按钮
FR：手动复位 的热继电器
主回路
图4.2 异步电动机正反转电路
要点：
两个起保停电路分别控 制电动机的正转和反转 互锁系统：Y0与Y1的常 闭触点分别与对方的线 圈串连，保证它们不会 同时接通。 按钮互锁：将XO、X1 的常闭触点分别与线圈 Y1、Y0串连，保证Y1、 Y0不会同时接通。 硬件互锁电路：PLC输 出电路中KM1、KM2的 辅助常闭触点组成。
定时器的最大设定值为 32767，不足1小时，为 了扩展定时器的延时时 间，可以采用几种方法
延时时间=T0+T1=3600s
2.定时器和计数器配合使用
X2
T0 T0 X2 RST T0 C0 C0 Y0 延时时间=60s60=3600s K60 C0对T0的60s脉冲计数 K600 X2
60s T0常开触点
图4.14 局部等效电路图
注意事项：
(2) 尽量减少PLC的输入信号和输出信号 又如1ZPK和1JPK的常开触点的串联电路，还有一个它们 的常闭触点的并联电路，因1ZPK 1JPK 1ZPK+1JPK ,即1ZPK 与1JPK的常开触点的串联电路对应的“与”逻辑表达式 取反后，即为它们的常闭触点的并联电路对应的逻辑表 达式。因此可将1ZPK与1JPK的常开触点的串联电路作为 一个输入信号。
（ 3 ）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用 PLC 的辅助继电器、定时器来代替。 （4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。
例： 某卧式镗床继电器电路 熟悉现有的继电器控制线路 该镗床电机能实现高、低 速运转；正、反转运行； 可通过开关按钮及限位开 关实现对它的相应操作。
确定输入信号和输出负载，并画出PLC的外部接线图
C0
1 Hour
Y0
闪烁（振荡）电路
X0 T1 T0 T0 K20
T1
K30
Y0 X0
2S 3S
Y0
通电延时/断电延时
X0 T0 Y1 X0 T1 K70 T1 Y1 Y1 T1 K90 X0 Y1 T0
通电延时 接通
断电延时 断开
T0
9S
7S
单稳态电路
4.2.3 使用多个定时器接力定时的时序控 制电路