PLC教案(第二章)

梯形图编程规则梯形图与继电器控制系统的电路图很相似，很容易就可以将继电器控制电路图转化为梯形图，具有直观易懂的优点，很容易被电气人员掌握。

因此，梯形图已经成为了国内外技术人员主要的编程语言。

为了便于阅读和理解，与其它语言一样，梯形图语言也有自己的编程规则。

首先，梯形图的设计必须满足工艺控制要求，这是梯形图设计的前提条件。

此外，在绘制梯形图时，还得遵循以下几个基本规则：1）“从上到下、从左到右”的顺序绘制。

与每个继电器线圈相连的全部支路形成一个逻辑行，每个逻辑行始于左母线，终于右母线（可省略，本教材右母线均省略），继电器线圈与右母线直接相连，在继电器线圈右边不能插入其它元素。

其应用示例如图所示。

2）串联触点多的电路应尽量放在上部，以减少编程指令。

3）并联触点多的电路应尽量靠近左母线，以减少编程指令。

4）垂直方向支路上不能有触点，否则会有双向电流经过，形成不能编程的梯形图，应进行重新编排。

触点应前移X1X3X4X5X1X3X4X2X4X3X1X55）逻辑行之间的关系清晰，互有牵连且逻辑关系不清晰的应进行改进，方便阅读和编程。

梯形图的经验设计法在PLC 发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。

有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。

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，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。

经验设计法对于一些比较简单控制系统的程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。

但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。

经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

梯形图经验设计法的具体步骤如下：1）分析控制要求，并将控制系统分成几个独立的局部。

2）设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备，并进行I/O分配，画I/O 连线图。

3）设计执行元件的控制程序。

4）检查修改和完善程序。

在设计梯形图时，要注意先设计基本梯形图程序，当基本控制要求都满足之后，再增加其它条件。

检查调试时，要将梯形图分解成独立功能子程序调试完毕后，再调试全部功能。

实例：用经验设计法设计竞赛抢答器显示系统。

假设参赛者分为儿童组、学生组及成人组三组，其中儿童2人，成人2人，学生1人。

1.控制要求1）主持人按下开始按钮，开始指示灯亮方可抢答，否则违例，桌上指示灯闪烁。

2）要求儿童只需一人按下按钮就抢答成功，对应指示灯亮；成人需两人同时按下按钮抢答才能成功，对应指示灯亮。

3）只要有人抢答成功，其他人抢答无效。

4）抢答开始15s 后无人抢答时响铃，表示抢答时间已过。

X1X2X3X4X1X3X2X1X35）当一题抢答结束后，主持人按复位按钮，状态恢复，为下次抢答做准备。

O分配O连线图4.梯形图设计根据原理则梯形图设计如图2-35所示，其设计思路如下：1）主持人按下开始按钮才能开始抢答，因此要设计X0接通Y0，而Y1、Y2、Y3需与Y0串联，并都用X1动断触点复位，使所有状态复位。

2）由于儿童只需一人按下按钮即抢答成功，而成人要求两人都按下，因此X2和X3并联，X5和X6则串联。

3）一组抢答成功后，其他组不能再进行抢答，因此要将Y1、Y2和Y3的动断触点进行互锁。

4）由于在主持人没按下抢答按钮时，有人抢答出现违例，因此要增加一条支路与Y0并联，并出现周期性通断，实现灯的闪烁，为此，要设计振荡电路。

5）由于出现违例时，灯要持续闪烁，因此要设计按钮的记忆电路。

6）当抢答开始15s后无人抢答，抢答铃响，因此要在Y0输出时同时用定时器T0定时，T0的动合触点接通铃Y4。

有人抢答情况下Y4又不能接通，因此还要将Y1、Y2、Y3的动断触点串入Y4的回路中。

实训项目十字路口交通灯控制1.控制要求3.绘制时序图X04.设计思路依据十字路口交通灯控制的控制要求，其设计思路如下：1）在35s 红灯期间，有30s 绿灯、3s 闪烁以及2s 黄灯，因此可以考虑用T0、T1、T2（定时值分别为30s 、33s 、35s ）三个定时器。

2）由于东西方向与南北方向交通灯的规律相同，成对称控制，可以用中间继电器来分辨。

3）由于有绿灯闪烁，因此需要用振荡电路。

5.梯形图三相异步电动机的Y-△启动控制 控制要求初始状态下，KM1=KM2=KM3=OFF ，SB1=SB2=OFF ；启动操作时，按下SB2=ON ，KM1=KM3=ON ，定子绕组星形连接启动，经过t1时间后，KM3=OFF ，KM1=KM2=ON ，定子绕组三角形连接，全压运行。

X0X0T0T1M0T1T2M0振荡1. 设计一段程序，实现Y0~Y7每间隔循环点亮。

2. 现有一双速电动机，试按下述要求设计PLC控制梯形图：1）分别用两个按钮操作电动机的高速启动和低速启动，同时设置一个总按钮停止。

2）启动高速时应该先经过低速启动，延时后再换成高速运转，3. 某机床由一台感应电动机拖动，润滑油泵由另一台感应电动机拖动。

在启动时，油泵启动后主轴电动机才能启动。

在停止时，主轴停止后，油泵才能停止。

试设计出软硬件系统。

4. 有三盏信号灯，按下启动按钮后，每隔1s点亮一盏，每盏信号灯点亮时间分别为1s，2s，和3s，时间到就自动熄灭，同时设置停止按钮，随时可以熄灭信号灯。

试设计其软件系统。

5. 有一个用四条皮带运输机的传输系统，分别用四台电动机M1、M2、M3、M4驱动。

控制要求如下：1）按下起动按钮X0时，先起动最前一条皮带，每延时2s后，依次起动其它皮带机，即M1→M2→M3→M4。

2）按下停止按钮X1时，先停最后一条皮带，每延时1s依次停止其它皮带机，即M4→M3→M2→Ml。

试设计满足上述控制要求的PLC控制程序梯形图。

第3章编程软件GX-Developer概述GX-Developer是三菱电机公司开发的用于三菱全系列可编程控制器的编程软件，该软件集成了项目管理、程序键入、编译链接、模拟仿真和程序调试等功能，其主要功能如下：1）可通过线路符号、助记符、列表语言及SFC符号来创建PLC程序，建立注释数据及设置寄存器数据。

2）创建PLC程序并可将其存储为文件，用打印机打印。

3）可在串行系统中与PLC进行通信、文件传送、操作监控以及各种测试。

4）可以脱离PLC进行仿真调试。

程序编制3.2.1 建立工程程序安装后，使用时，选中“MELSOFT应用程序”→“GX Developer”，再点击鼠标即可运行该程序。

在菜单栏中点击“工程”菜单，选中“创建新工程”，首先在“PLC系列”中选出所使用的CPU系列（如选用的是FX CPU系列）；“PLC类型”是指机器的型号，如用的是FX2N系列，则选中FX2N(C)；“程序类型”选择“梯形图”；“生成和程序名同名的软元件内存数据”可不选择；“设置工程名”用作保存新建的数据。

在生成工程前设定工程名时请将“设置工程名”复选框选中。

另外，工程名也可于生成工程后设定，但是此时需要在“另存工程为…”中设定。

单击“确定”按钮，出现如图3-2所示的画面，在画面上可以清楚地看到，最左边是左母线，蓝色框表示现在可写入区域，上方有菜单，只要任意点击其中的元件，就可得到所需的线圈、触点等。

编程界面如图所示3.2.2 程序编制利用图示的菜单按钮便可进行程序的编制。

如要在某处设置X0常开，则只要把蓝色光标移动到所需要写的地方，然后在菜单上选中常开触点（或按F5键），出现如图3-4所示的画面后，再输入X0(默认为X000)，即可完成写入X0常开的操作。

常闭触点输入则选F6按钮或按F6键。

如要输出一个定时器，则先选中F7线圈输出，再输入定时器，按空格键置入时间常数即可。

如果输出Y0，则直接写入Y0即可。

对于计数器，因为它有时要用到两个输入端，所以在操作上既要输入线圈部分，又要输入复位部分，其操作过程如图所示。

在这里要注意F8和F7线圈的选取。

输入：复位：如果需要画梯形图中的其它一些线（如F9、sF9、F10按钮）、输入触点（如sF5、F6、sF6、sF7、aF7、aF8、caF10）、删除线（cF9、cF10、aF9）、定时器、计数器、辅助继电器等，在菜单上都能方便地找到，之后再输入元件编号即可。

至于软件其它的一些功能菜单，只需在图中光标指向菜单上的某处，在屏幕的左下角就会显示其功能；或者打开菜单上的“帮助”，可找到一些快捷键列表、特殊继电器/寄存器等信息。

梯形图符号图快捷键的sF5是指Shift+F5，aF7是指Alt+F7，caF10指Cltr+Alt+F10。

快捷键的灵活使用可提高编程效率。

3.2.3 程序编制举例以电动机的正反转控制为例，用GX Developer编制如图3-8所示的梯形图。

其中，X000为正转按钮，X001为反转按钮，X002为停止按钮；Y000为正转触点，Y001为反转触点3.2.4 程序转换如图中所示，梯形图为灰色，这是因为程序还未能转换为PLC所能执行的指令。

同其他微机一样，要把所编写的梯形图转换成PLC微处理器能识别和处理的语言，当写完梯形图，最后写上END语句后（GX Developer软件自动写入），必须进行程序转换。

程序转换的功能键有两种，如图框选所示位置，也可以使用快捷键F4对梯形图进行程序转换。

程序检查在程序的转换过程中，如果程序有错，则会给出提示，梯形图中出现的蓝色框停留处为不能转换处，修改后则可转换。

出错原因多为梯形图逻辑关联有误，即有语法错误。

经过转换后的梯形图还可通过程序进一步检查程序的正确性，如图所示；也可通过菜单“工具”→“程序检查”查询程序的正确性。

程序注释仿真调试GX Developer Simulator Ver. 6.10L提供了仿真功能，这也是GX Developer比FXGPWin 优越的原因。

GX Developer的仿真调试过程如下：（1）点击“梯形图逻辑测试启动/结束”按钮，出现如图3-13所示的界面，等待程序写入虚拟PLC结束后，即可进行仿真，如图所示。

（2）点选图3-14中“菜单启动(S)”→“继电器内存监视”项，出现如图3-16所示界面。

再在图3-16中点选“软元件(D)”→“软元件窗口(B)”项，依次调出程序中所需仿真测试的软元件并在“窗口”中选择“并列表示”，如图3-16所示。

（3）双击所需仿真的输入元件时，可使其得电呈黄色方块，相应输出被驱动的得电元件也呈黄色方块，如图3-17所示。