PLC教案(第二章)

2.3 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

X1X3

X4X5X1X3X4

X2

X4X3X1

X5

5）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。

2.4 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。

5）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。 2.I/O 分配

X1X3X4

X1X3

X1X3

X4

3.I/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。

十字路口交通灯控制

3.绘制时序图

X0

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。

X0

X0T0T1

M0T1T2

M0

振荡

作业：

1. 设计一段程序，实现Y0~Y7每间隔0.5s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。