第五章 梯形图程序设计方法
PLC7_梯形图程序设计方法
1.步的划分及表示方法
2.有向连线、转换与转换条件
3. 顺序功能图的基本结构
4. 梯形图的编制
1. 步的划分及表示方法 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，并且用编程元件 （M、S）来代表各步。 步是根据PLC输出量的状态变化来划分的。在 任何一步内，各输出量的状态不变，但是相邻 步之间输出量总的状态是不同的。
图5-9 PLC外部接线图
图5-10 梯形图
因学生没有时间继电器方面的知识,此部分内容不讲.请学生阅读P51页第 二自然段的内容(掌握继电器系统转换为PLC系统的基本原则).
5.2.2 注意事项
1. 应遵守梯形图语言中的语法规定；
2．设置中间单元； 3．尽量减少PLC的输入信号和输出信号； 4．设立外部联锁电路； 5．梯形图的优化设计；
图5-3 延时接通/延时断开电路
(a)
(b) 图5-4 长延时电路
SM0.4是周期为1分钟的方波时钟脉冲
图5-5 闪烁电路
当I0.0一直按下后,Q0.0处于通断交替状态
5.1.4 经验设计法举例
SB1：停止 SB2：右行启动 SB3：左行启动
图5-6 小车自动往复运动的继电器控制电路图
图5-7(a) PLC接线图
图5-7(c) 控制电路 图5-7(b) PLC梯形图程序
5.2 根据继电器电路图设计梯形图的方法
5.2.1 基本方法 PLC的外部接线 图等同于继电器控 制系统控制箱的外 部接线；梯形图程 序等同于控制箱内 部的线路图（完成 逻辑运算）。 该方法主要用 于对继电器控制系 统进行改造。
图5-8 继电器电路图
2. 有向连线、转换与转换条件 有向连线：顺序功能图中步的活动状态的顺序 进展按有向连线规定的路线和方向进行。活动 状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右， 在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如 果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注 明进展方向。 转换：转换是用有向连线上与有向连线垂直的 短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的 活动状态的进展（由当前步前进到下一步）是 由转换的实现来完成的。
第5章 S7-200系列PLC的基本指令及程序设计-2
●计数器的当前值≠0时，其状态位为0；而它 的当前值=0时，状态位置 1，且停止计数。 ●当装载输入端 LD=1时，减计数器复位：
当前值=设定值，状态位=0。
计数器的应用 举例--计数范围的扩展
【例5-4-1】: 做一个计数器，当计数到200000时， 使Q0.0 = 1。 控制程序如下：
2
手动复位 初始化
●跳转/标号指令必须成对使用，且只能用在同一程 序块中。 ●跳转/标号指令中, n 的范围： 0～255。 ●执行跳转指令后，跳过程序段中各个元件（除定 时器外）的状态不变，保持跳转前的状态。
●跳过程序段中若有定时器:
a.1ms、10ms的定时器，系统会对它们周期 刷新，故会继续计时. b. 对于100ms的定时器，只有执行指令时其 当前值和状态位才会被刷新，因此跳过程序 段中的定时器指令因不执行而停止刷新，会 使定时器计时失准.
跳转、标号指令应用
【例5-3-5】
有一个机械手， 用工作方式开关
选择手动、单步
、自动工作方式
，主程序如下：
6. 子程序
● 在结构化程序设计时，采用子程序可以
优化程序结构，减少扫描时间；
● 与子程序相关的操作有： ※ ※ ※ 建立子程序 子程序调用 子程序返回
1）创建子程序
用命令“编辑” 程序” “插入” “子
第五章 S7-200PLC 基本指令及程序设计-2
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§5-3 PLC的梯形图程序设计方法
1. 梯形图程序设计的方法 梯形图程序的基本 形式：
X开:开启条件 X关:关断条件 Fk 的自锁触点。
Fk
尽可能是短信号.
线圈Fk: 逻辑运算的中间(或最终)结果；
1）梯形图程序的设计方法：
第5章 PLC的程序设计及应用
Programmable Controller—PLC
7. 延时接通/断开电路 如图5-18所示，当X001为ON时，定时器T1得电开始计 时，延时10s后，Y001接通并自保。当X001为OFF时，定时器 T2接通并开始计时，经8s延时后，Y001失电断开。
X001 （ T1 X001 （ T2 T2 （ Y001 Y001 ） K100 K80 ） ）
X001 T1 （ T2 T2 （ T1 K20 K20
Programmable Controller—PLC
9. 分频电路 在许多控制场合，需要对控制信号进行分频。图5-20是二 分频电路的梯形图和时序图。在梯形图中用了三个辅助继电 器，分别为M10、M20和M30。
X001 M20 （ M10 ） ）
Programmable Controller—PLC
1. 触点水平不垂直 梯形图中的触点应画在水平线上，不能画在垂直线上，如 图5-1所示。
X003
X001 X002 （ Y001 X005 X003 X004 （ Y002 ） ）
X005
X002 （ Y001 ）
X001 X001 X003 X005 X004 （ Y002 ）
图5-1 触点水平不垂直
Programmable Controller—PLC
2. 线圈右边无触点 梯形图每一行都是从左边的母线开始，线圈接在右边的母 线上，线圈右边不允许再有触点，如图5-2所示。在继电器电 路中的触点可以放在线圈的左边，也可以放在线圈的右边。 在梯形图中，触点提供输入信号，线圈和输出类指令接收逻 辑运算的结果。因为逻辑运算是从左往右进行的，所以输出 类指令应放在电路的最右边。触点如果放在线圈的右边，程 序将会出错。
第五章顺序控制梯形图的编程方法
第五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。
编程方法:1、使用STL指令的编程方法2、使用起保停电路的编程方法3、以转换为中心的编程方法较复杂的控制系统的梯形图的典型结构。
CJ：条件跳转FEND：主程序结束5.1 使用STL指令的编程方法5.1.1 STL指令STL指令：步进开始指令，与母线直接相连，表示步进顺控开始。
RET指令：步进结束指令，表示步进顺控结束，用于状态流程结束返回主程序。
STL的操作元件为状态继电器S0～S899；RET无操作元件。
STL指令使编程者可以生成流程和工作与顺序功能图非常接近的程序。
指令使用说明(1) 每个状态继电器具有三种功能：驱动相关负载、指定转移条件和转移目标。
(2) STL触点与母线相连接，使用该指令后，相当于母线右移到STL触点右侧，并延续到下一条STL 指令或者出现RET指令为止。
同时该指令使得新的状态置位，原状态复位。
(3) 与STL指令相连接的起始触点必须使用取、取反指令编程。
(4) STL触点和继电器的触点功能类似。
在STL 触点接通时，该状态下的程序执行；STL触点断开时，一个扫描周期后该状态下的程序不再执行，直接跳转到下一个状态。
(5) STL和RET是一对指令，在多个STL指令后必须加上RET指令，表示该次步进顺控过程结束，并且后移母线返回到主程序母线。
(6) 在步进顺控程序中使用定时器时，不同状态内可以重复使用同一编号的定时器，但相邻状态不可以使用。
(7) 在中断程序和子程序中，不能使用STL、RET 指令。
而在STL指令中尽量不使用跳转指令。
(8) 停电保持状态继电器采用内部电池保持其动作状态，应用于动作过程中突然停电而再次通电时需继续原来运行的场合。
(9) RET指令可以多次使用。
使用STL指令时，GX Developer软件的表现方法。
5.1.2 单序列的编程方法控制要求：按了起动按钮X000后，应先开引风机，延时5s后再开鼓风机。
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
s7-200-plc-顺序控制梯形图的设计方法
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5.2.3 并行序列编程方法
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应用举例
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5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计 方法
5.3.1顺序控制继电器指令 顺序控制继电器s专门用于编制顺序控制程序。
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装载顺序控制继电器(Load Sequence Control Relay)指令“LSCR s-bit” 用来表示一 个SCR段（即顺序功能图中的步）的开始。
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5.3.3 选择序列与并行序列编21版课件
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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
概述
多种工作方式: 手动和自动(包括连续、单 周期、单步、自动返回初始状态等)手动程 序比较简单，一般用经验法设计，复杂的 自动程序一般根据系统的顺序功能图用顺 序控制法设计。
顺序控制继电器结束(sequence Control Relay End)指令SCRE用来表示SCR段的结束。
顺序控制继电器转换(sequence Control Relay Transition)指令“SCRT S-bit” 用来表 示SCR段之间的转换, 即步的活动状态的转换。
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5.2.1 单序列编程
1.特点: 梯形图与转换实现的基本规 则之间有着严格的对应关系。在设计 复杂的顺序功能图的梯形图时既容易 掌握，又不容易出错。
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5.2.2 选择序列编程方法
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5.2.3 并行序列编程方法
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15应用举例2020 Nhomakorabea12/12
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5.3 使用SCR指令的顺序控制梯形图设计 方法
5.3.1顺序控制继电器指令 顺序控制继电器s专门用于编制顺序控制程序。
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装 载 顺 序 控 制 继 电 器 (Load Sequence Control Relay) 指 令 “ LSCR s-bit” 用 来 表 示一个SCR段（即顺序功能图中的步）的开始。
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5.3.3 选择序列与并行序列编程
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应用举例
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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
概述
多种工作方式：手动和自动(包括连续、单周期、 单步、自动返回初始状态等)手动程序比较简单， 一般用经验法设计，复杂的自动程序一般根据系 统的顺序功能图用顺序控制法设计。
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等优点。
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5.1.2 选择序列的编程方法(分支、合并)
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选择序列应用举例
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5.1.3 并行序列编程方法（分支、合并）
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5.2 以转换为中心的顺序控制梯形图设计 方法
第5章 顺序控制梯形图的设计方法
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。
FX系列PLC编程及应用 第3版FX3版第5章
存储型的动作可以用表5-1中的S和R来表示。 图 5-24 中 的 Y2 在 连 续 的 5 步 M1 ～ M5 中 都 应 为 ON，在Y2开始为ON的第一步M1的动作框内， 用指令“S Y2”表示将Y2置位。该步变为不活 动步后，Y2继续保持ON状态。在Y2为ON的最 后一步M5的下一步M0的动作框内，用指令“R Y2”表示将Y2复位，复位后Y2变为OFF状态。
5.2.2 顺序功能图的基本元件
1．步的基本概念 顺序控制设计法最基本的思想是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，并用编程元件（例如M）来代表各步。 运料矿车开始时停在最右边，按下起动按钮后开始装料。8s后左行，到最 左边停下卸料。 10s后右行，到最右边停止运行。 根据各输出量状态的变化，一个工作周期分为4步，分别用M1～M4来代 表它们，另外还设置了一个等待起动的初始步M0。用矩形方框表示步。
顺序控制设计法则是用输入量X控制代表各步的编程元件（例如M），再用 它们控制输出量Y。步是根据输出量Y的状态划分的，输出电路的设计极为简 单。任何复杂系统的代表步的辅助继电器M的控制电路的设计方法都是通用 的，并且很容易掌握。
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
系统在进入初始状态之前，还应将与顺序功能图的初始步对应的编程元
件置位，为转换的实现作好准备，并将其余各步对应的编程元件置为OFF状 态，这是因为在没有并行序列或并行序列未处于活动状态时，同时只能有一
个活动步。
在§5-1～§5-3节中，假设刚开始执行用户程序时，系统已处于要求的 初初始状态，除初始步之外其余各步对应的编程元件均为OFF。在程序中用
指令，X10为ON时跳步条件满足，将跳过自动程序，跳到标号P0处，执行手
动程序； X10为OFF时将执行自动程序，跳过手动程序。公用程序用于自动 程序和手动程序相互切换的处理，自动程序和手动程序都需要完成的任务可 以放在公用程序中。
② 子程序调用结构：如图5-2所示。子程序放在FEND（主程序结束）指 令之后，SRET指令表示子程序结束，将返回主程序。M8000的常开触点一
点下一次由断开变为接通时，因为S20是不活动步，没有执行图中的第一个
上升沿检测触点对应的指令，S21的STL触点之后的触点是M2800的线圈之 后遇到的它的第一个上升沿检测触点，所以该触点闭合一个扫描周期，系统
由步S21转换到步S22。
5.1.3 选择序列的编程方法
复杂的控制系统的顺序功能图由单序列、选择序列和并行序列组成，掌 握了选择序列和并行序列的编程方法，就可以将复杂的顺序功能图转换为梯 形图。
对选择序列和并行序列编程的关键在于对它们的分支与合并的处理，转
换实现的基本规则是设计复杂系统梯形图的基本准则。 图5-8中的3条运输带顺序相连，为了避免运送的物料在2号和3号运输带
上堆积，起动时应先起动下面的运输带，再起动上面的运输带。按下起动按
钮后，3号运输带开始运行，延时5s后2号运输带自动起动，再过5s后1号运
第5章 梯形图程序的设计方法
■
1-21
PLC原理及应用 原理及应用
2、步骤： 步骤：
1）了解和熟悉被控对象的工艺流程，掌握控制系统的工 了解和熟悉被控对象的工艺流程， 作原理。 作原理。 2）确定PLC的输入信号和输出负载，以及它们对应的梯形 确定PLC的输入信号和输出负载， PLC的输入信号和输出负载 图中的输入继电器和输出继电器的元件号，画出PLC PLC的外部接线 图中的输入继电器和输出继电器的元件号，画出PLC的外部接线 图。 3 ） 确定与继电器电路图中的中间继电器 、 时间继电器对 确定与继电器电路图中的中间继电器、 应的梯形图中的辅助继电器和定时器的元件号。 应的梯形图中的辅助继电器和定时器的元件号。 4）画出梯形图。 画出梯形图。
PLC原理及应用 原理及应用
问题探讨： 问题探讨：
1、在装料和卸料时不能使系统停止工作。应解决？ 、在装料和卸料时不能使系统停止工作。应解决？ 解决办法： 解决办法： 1）在装料和卸料回路中串入X02触点（SB3应具有自保持功 在装料和卸料回路中串入X02触点（SB3应具有自保持功 X02触点 能)。 2）或采用主控指令。 或采用主控指令。 2、若系统突然停电，供电恢复后，要求系统在原来的工作 若系统突然停电，供电恢复后， 基础上继续工作，应如何改正电路？ 基础上继续工作，应如何改正电路？ 解决办法： 解决办法： 应采用有自保持功能的元件（如定时器采用 FX2N系列累 FX2N系列累 应采用有自保持功能的元件（ 或改用有自保持功能的计数器实现） 计定时器或改用有自保持功能的计数器实现 计定时器或改用有自保持功能的计数器实现）
相当于数字电路中的单稳态电路（来一个脉冲， 相当于数字电路中的单稳态电路（来一个脉冲，产生一个 方波）。设计一个从X00的上升沿开始产生一个脉冲宽度等于 方波） 设计一个从 的上升沿开始产生一个脉冲宽度等于 T0的设定值的单脉冲电路。 的设定值的单脉冲电路。 的设定值的单脉冲电路
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
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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
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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
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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。
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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。
梯形图程序设计方法
程序设计方法一、梯形图经验设计法一、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。
二、梯形图经验设计法的步骤1、分解梯形图程序2、输入信号逻辑组合3、使用辅助元件和辅助触点4、使用定时器和计数器5、使用功能指令6、画互锁条件7、画保护条件三、常用基本环节梯形图程序1、启动、保持和停止电路实现Y10的启动、保持和停止的四种梯形图如图所示。
这些梯形图均能实现启动、保持和停止的功能。
X0为启动信号，X1为停止信号。
图a、c是利用Y10常开触点实现自锁保持，而图b、d是利用SET、RST指令实现自锁保持。
2、三相异步电动机正反转控制3、常闭触点输入信号的处理如果输入信号只能由常开触点提供，梯形图中的触点类型与继电器电路的触点类型完全一致。
如果接入PLC的是输入信号的常闭触点，这时在梯形图中所用的X1的触点的类型与PLC外接SB2的常开触点时刚好相反，与继电器电路图中的习惯也是相反的。
建议尽可能采用常开触点作为PLC的输入信号。
4、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。
5、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。
6、互锁控制电路下图是3个输出线圈的互锁电路。
其中X0、X1和X2是起动按钮，X3是停止按钮。
由于Y0、Y1、Y2每次只能有一个接通，所以将Y0、Y1、Y2的常闭触点分别串联到其它两个线圈的控制电路中。
7、顺序起动控制电路如图所示。
Y0的常开触点串在Y1的控制回路中，Y1的接通是以Y0的接通为条件。
这样，只有Y0接通才允许Y1接通。
Y0关断后Y1也被关断停止，而且Y0接通条件下，Y1可以自行接通和停止。
顺序控制梯形图的设计方法
图5-8 选择序列 与并行序列
图5-9 转换的同 步实现
图5-10 顺 序功能图
5.3 使用SCR指令的 顺序控制梯形图设计 方法
图5-12 顺序功能图与梯形图
图5-13 顺 序功能图与 梯形图
图5-15 剪板机控制 的顺序功能图
图5-15 剪板 机控制的梯形 图
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
202X
5.1 使用起保 停电路的顺序 控制梯形图设 计方法
第5章 顺序控制梯形图的设计方法
图5-2 顺序功能图和梯形图
图5-3 选择 序列与并行序 列
图5-4 人行 横道交通灯波 形图与顺序功 能图
图5-6 仅有两步的闭环的处 理
5.2 以转换为中 心的顺序控制梯 形图设计方法
图5-7 运输带控制系统顺序 功能图与梯形图
5.4.1 系统的硬件结构与工作方 式
图5-16 机械手示意图 图5-17 操作面板
图5-18 外 部接线图
5.4.2 使用起保停电路的编程方法
图5-19 OB1程序结构 图5-20 公用程序
图5-21 手动程序
图5-25 自动返回原点 的顺序功能图与梯
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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。
由控制要求可知，这4台通风机的起/停控制是独立的，现在要求把每台通风机的运行状态输入到PLC，根据运行状态之间的逻辑关系，再由PLC给出几种不同运行状态的显示信号。
设4台通风机的运行状态(PLC输出的驱动信号)分别用A、B、C、D来表示("1"表示运行，"0"表示停机)，红灯控制信号为L1，绿灯控制信号为L2 ("1"为常亮，"0"为灭，闪烁时要求输出脉冲信号)。
由于各种运行情况所对应的显示状态是惟一的，故可将几种运行情况分开进行程序设计，然后汇总在一起。
1、红灯常亮程序设计4台通风机全部停机时，红灯常亮，所以逻辑关系为Ll=A B C D，设计的梯形图如图5-1所示。
168169图5-1 红灯常亮的梯形图2、绿灯常亮程序设计 绿灯常亮的条件是：3台通风机都在运行 (4个元素取3个的组合，即C 34=)34(!3!4 =4，共有4种情况)和4台通风机都在运行共5种情况。
其状态见表5-1。
逻辑关系为L2 =A BCD +ABC D+ AB C D+ABCD +ABCD对该逻辑函数进行化简，得到逻辑关系开为L2=AB （C+D ）+CD （A+B ）则对应的梯形图如图5-2所示。
3、红灯闪烁程序设计 任意1台通风机运行时红灯亮，其状态见表5-2。
其逻辑关系为L1 = A B C D +A B C D + A B C D +A B C D=A B （C D +C D ）+C D （A B+ A B ）再考虑到红灯闪烁要求，还需要串联P_0.2s 的常开触点 (0.2s 时钟，即频率为5Hz 的脉冲)，设计的梯形图如图5-3所示。
图5-2 绿灯常亮的梯形图170图5-3 红灯闪烁的梯形图 4、绿灯闪烁程序设计 2台通风机运行时绿灯亮 (4个元素取2个的组合，C 24=)24(!2!4 =6，共有6种情况)，其状态见表5-3 。
其逻辑关系为 L2 = A B CD +A B C D+ A BC D +A B C D+A B C D +AB C D =(A B+A B )(C D+C D )+A B CD+AB C D5-4所示。
5、选择PLC 机型和进行IO 点分配 4台通风机的起/停控制信号输入需要占用8个输入点，输出控制需要占用4个输出点。
如果使用过载保护，并把4台通风机的故障信号输入到PLC ，还需占用4个输入点，红、绿灯显示控制需要占用2个输出点。
这样，至少需要12点输人和6点输出，所以选择IO 为20点的PLC 就可以，在这里我们选择实验室的CP1H —XA40DR —A 机型。
控制系统的I/O 分配情况见表5-4。
其中，SA1-SA4为4台通风机的起动按钮，SB1-SB4为4台通风机的停机按钮，FR1-FR4为4台通风机的过载保护信号 (正常时为常闭信号，有故障发生时为常开信号)；A 、B 、C 、D 为4台通风机的输出控制信号，Ll 为红灯控制信号，L2为绿灯控制信号。
图5-4 绿灯闪烁的梯形图由于红灯常亮和红灯闪烁是独立控制的，所以把图5-1和图5-3的程序叠加，采用并联输出方式就能满足控制要求，同时也避免双线圈输出问题。
同理，把图5-2和图5-4的程序叠加，采用并联输出方式就能实现绿灯常亮和绿灯闪烁的控制功能。
图5-5所示为通风机运行状态显示的梯形图程序。
171图5-5 通风机运行状态显示的梯形图程序5.2时序图设计法当控制对象是开关量且按照固定顺序进行控制的系统，可用时序图设计法来设计程序。
下面通过1个例子来介绍这种设计方法。
例2 1个十字路口交通灯的控制装置，其控制要求是:(1)南北方向：绿灯亮20s，黄灯闪烁5s，红灯先亮10s再闪烁5s，然后循环；闪烁频率为1Hz。
(2)东西方向：红灯先亮20s再闪烁5s，绿灯亮10s，黄灯闪烁5s，然后循环；闪烁频率为1Hz。
(3)系统启/停控制：用1个切换开关完成。
当系统启动后按照上述要求循环工作；当系统停止后，全部灯都熄灭。
下面介绍时序图编程的思路：1、分析PLC的I/O信号同一方向的3个色灯可以并联控制，故2个方向共需6个输出控制点；启/停切换开关信号要输入PLC，需要占用一个输入点。
2、画出时序图为了弄清各灯亮、灭的时间关系，根据控制要求，画出各方向3色灯的工作时序图，如图5-6所示。
172图5-6 交通灯工作时序图3、确定时间段由图5-6可以看出，l个工作循环可分为4个时间区段，这4个时间区段的分界点分别用t0、t1、t2、t3、t4来表示。
4、使用定时器用4个定时器来控制4个时间区段，(见表5-5)，再利用各定时器之间的时序关系去控制3色灯。
5、PLC造型与I/O分配根据控制系统只需要1点输入、6点输出的要求，可以选用CP1H—XA40DR—A机型；其I/O分配情况见表5-6.6、设计程序由图5-6可见，南北绿灯的亮，灭状态正好与t0的状态相反；南北黄灯的闪烁条件是t0为ON而t1为OFF；南北红灯亮，灭条件是t1为ON 而t2为OFF时亮，t2为ON而t3为OFF时闪烁。
闪烁用P_1s来实现。
东西红灯在t0为OFF时亮，在t0为ON而t1为OFF时闪烁；东西绿灯在t1为ON而t2为OFF时亮；东西黄灯在t2为ON而t3为OFF时闪烁。
当定时器t3定时到时，应该便所有定时器均复位，然后开始下一次循环的定时。
根据时序图设计交通灯控制梯形图如图5-7所示。
1731747、存在的问题与思考本控制系统没有考虑时间的显示问题，如果要求用LED显示时间，则需使用晶体管输出模块。
另外，考虑黄灯、红灯的闪烁问题，175现在1个循环要求以1Hz闪烁5s，循环周期为40s，即5次闪烁/40s，按运行l0h/d 计就要闪烁4500次，65天就达到继电器的寿命30万次。
所以，应该改用晶闸管输出模块，并尽可能地降低闪烁频率。
下面将时序图设计法步骤归纳如下：1)分析控制要求，确定I/O信号，合理选择PLC机型。
2)明确各输人和输出信号之间的时序关系，画出工作时序图。
3)将时序图划分为若干时间段，'并确定时间段的时间长短。
找出时间段间的分界点，确定分界点处各输出信号状态的转换关系和转换条件。
4)确定所需定时器的个数，分配编号，确定定时器的设定值。
确定各定时器的功能明细。
5)进行I/O分配。
6)根据定时器的明细表、时序图和I/O分配，设计出梯形图程序。
5.3 经验设计法经验设计法就是根据继电器控制电路的设计经验，正确选用PLC的的相应指令而设计应用程序的一种方法。
例如，我们要设计电动机的起/停控制，根据继电器控制电路设计相应的梯形图程序如图5-8所示。
其中，SB1为起动按钮，SB2为停机按钮，KM为电动机驱动接触器。
图5-8电动机起，停控制的电路图及梯形图下面再通过1个例子来介绍经验设计法的步骤。
例3 某电动运输小车供8个加工点使用(类似于电梯控制)，它有以下5点控制要求：l)PLC得电后，车停在某个加工点(称为工位)，若没有用车呼叫(称为呼车)时，则呼车指示灯亮，表示各工位可以呼车。
2)若某工位呼车(按本位的呼车按钮)时，则呼车指示灯熄灭，表示此后呼车无效。
3)系统停止时，呼车无效。
系统启动后，当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶；当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶;当小车到达呼车位时，自动停车。
4)在小车到达呼车位的30s时间内(仅供本呼车位使用)，呼车操作无效。
只有当30s延时时间到以后，小车才能重新响应呼车信号。
5)临时停电后再复电，小车不会自行起动。
本例程序设计步骤如下:1、确定输入、输出元件：1761)系统要有1个起动按钮和停机按钮。
2每个工位都应设置1个限位(行程)开关和1个呼车按钮。
3)小车用l台电动机拖动，电动机正转时小车驶向高位，反转时小车驶向低位，电动机正反转各需1个接触器驱动。
4)安装1个用于呼车显示的指示灯。
2、PLC选型和I/O分配根据控制要求，系统需要18个输入点和3个输出点，并留有一定的I/O余量(一般为20%)，选用CP1H—XA40DR—A机型。
其I/O点针配情况见表5-7。
3、系统流程图根据控制要求绘制的系统流程图如图5-9所示。
4、程序设计设计思路是：1)用MOV指令先把小车所在工位号送到D0通道，再把呼车的工位号传送到D1通道，掷后用CMP指令将这2个通道的内容进行比较。
若呼车的位号大于停车的位号，则小车向高位行驶；若呼车的位号小于停车的位号，则小车向低位行驶。
2)某工位呼车后，应立即封锁其他工位的呼车信号；小车到达呼车位后，应停留30s(在此期间，封锁呼车信号)，只有当30s延时时间到后，才能解除对呼车信号的封锁。