梯形图程序设计方法
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
河南延龙机电设备有限公司
§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：
数字量控制系统梯形图程序设计方法
顺序控制设计法则是用输入量 I 控制代表各步的编程元件（例如M），再 用它们控制输出量Q。步是根据输出量Q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存储器位M的控制电路的设计方法都是 通用的，并且很容易掌握。
5.3 使用置位复位指令的顺序控制梯形图设计方法
一般采用图5-12所示的典型结构，自动方式和手动方式都需要执行的操作 放在公用程序中，公用程序还用于自动程序和手动程序相互切换的处理。I2.0 是自动/手动切换开关，当它为ON时调用手动程序，为OFF时调用自动程序。
5
图5-5中的动作Q0.0在连续的3步都应为ON，图5-7 用动作的修饰词“S”在它应为ON的第一步M0.1将 它置位，用动作的修饰词“R”在它应为ON的最后 一步的下一步M0.0，将它复位。Q0.0这种动作是存 储性动作。
5.2.2 有向连线与转换条件
1．有向连线 在画顺序功能图时，将代表各步的方框按它们成为 活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连 接起来。步的活动状态习惯的进展方向是从上到下或 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，则应在有向连线上用箭头注明 进展方向。
9
图5-10 专用钻床控制系统的示意图与顺序功能图
10
用并行序列来描述两个钻头同时工作的过程。在步M0.1之后，有一个并行 序列的分支。当M0.1为活动步，且转换条件I0.1得到满足，并行序列的两个单 序列中的第1步（步M0.2和M0.5）同时变为活动步。此后两个单序列内部各步 的活动状态的转换是相互独立的。
5.3.1 单序列的编程方法
1．步的控制电路的设计
在梯形图中，用编程元件（例如M）代表步，当某步为活动步时，该步对
应的编程元件为ON。当该步之后的转换条件满足时，转换条件对应的触点或
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。
《梯形图设计方法》PPT课件
第4章 梯形图程序 设计方法
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1
主要内容
4.1 梯形图的常用电路 4.2 梯形图的设计方法 4.3 根据继电器电路图设计
梯形图的方法 4.4 梯形图的经验设计法
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2
4.1 梯形图的常用电路
(1) 起动、保持和停止电路
X1为起动信号，X2为停 止信号，当X1接通时， Y1得电并自锁，即使X1 断开，Y1线圈可持续 “通电”。只有X2常闭 触点断开才能使Y1线圈 “断电”。
4.4 梯形图的经验设计法
❖ 基本思路：在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对 象对控制的要求，通过多次反复地调试和修改梯形图，增 加中间编程元件和触点，以得到一个较为满意的程序。
❖ 基本特点：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。
❖ 适用场合：可用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。 ❖ 基本步骤：分析控制要求、选择控制原则；
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4.3 根据继电器电路图 设计梯形图的方法
注意事项： ➢ 应遵守梯形图语言中语法规定 ➢ 设置中间单元 ➢ 尽量减少PLC的输入信号和输出信号 ➢ 外部联锁电路的设立 ➢ 为减少指令数，串联电路中的单个触点放在右边，
并联电路中的单个触点放在下面 ➢ 注意外部负载的额定电压
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特点：考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯形 图的可读性差、系统维护困难。
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思考题
1 根据下面波形图画梯形图。
（a）
（b）
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思考题
2 用一个定时器和一个计数器设计一个长延时电路， 在X0的常开触点接通24h后将Y12的线圈接通。
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
梯形图的设计方法
梯形图的设计方法梯形图是一种常见的图形，可以用于表示数据的变化情况，如时间序列数据的趋势、比较不同数据集的大小等。
下面将介绍梯形图的设计方法，帮助大家更好地理解和使用这种图形。
1、确定数据集首先需要确定要使用的数据集，这些数据应该能够反映您想要表达的信息。
例如，如果您想要展示公司销售额的增长趋势，您需要收集公司每个季度的销售额数据。
2、数据处理在确定数据集之后，需要对数据进行处理，以便于绘制梯形图。
一般来说，需要将数据进行排序、分组和汇总等操作。
例如，如果您想要绘制不同产品销售额的比较图，您需要对每个产品的销售额数据进行分组，并计算每个产品的总销售额。
3、选择图表类型梯形图是一种比较图，可以用于比较不同数据集的大小。
因此，在选择图表类型时，应该根据您的需求选择适合的比较图。
例如，如果您想要比较不同产品销售额的大小，可以选择条形图或饼图等比较图。
4、绘制图表在选择图表类型之后，需要绘制图表。
在绘制图表时，需要选择合适的颜色、字体和布局等，以便于突出您的重点信息。
例如，如果您想要突出展示某个产品的销售额增长趋势，可以选择使用鲜艳的颜色来突出这个产品。
5、添加标签和标题需要在图表上添加标签和标题，以便于让读者更好地理解大家的信息。
标签应该清晰明了，能够准确地说明大家正在展示的信息。
标题应该简短明了，能够概括大家的重点信息。
梯形图是一种非常有用的图形，可以帮助大家更好地理解和展示数据的变化情况。
在设计和使用梯形图时，需要注意以上几个方面的问题，以便于让大家的图表更加清晰明了、准确无误地表达大家的信息。
可编程逻辑控制器（PLC）是一种用于工业控制的计算机系统，具有适应性强、可靠性高、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于各种工业生产领域，如电力、化工、机械、食品等。
在PLC编程方面，常用的编程语言包括指令表（IL）、结构化文本（ST）、功能块图（FBD）和梯形图（LADDER）等。
其中，梯形图是最常用的PLC编程语言之一，由于其类似于继电器控制电路的图形符号，易于理解和使用，被广泛应用于工业控制领域。
第4章 梯形图程序的设计方法
第二部分 PLC
PLC程序的经验设计法
经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复 杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复 杂系统梯形图，存在以下问题： 1)考虑不周、设计麻烦、设计周期长 用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量 的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑 的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难， 并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会 对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时 间，还得不到一个满意的结果。 2)梯形图的可读性差、系统维护困难 用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的 思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程 序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护 和改进带来许多困难。
卸料动作，为此将Y1和Y0的常闭触点与Y3的线圈串联， 就可解决这个问题。
第二部分 PLC
PLC程序的顺序控制设计法 一、概述 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 行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统 称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其控制 总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺
第二部分 PLC
两处卸料小车自动控制
两处卸料小车运行路线示意图如图6-18a所示，小车仍然 在限位开关X4处装料，但在X5和X3两处轮流卸料。小车在一 个工作循环中有两次右行都要碰到X5，第一次碰到它时停下 卸料，第二次碰到它时继续前进，因此应设置一个具有记忆
功能的编程元件，区分是第一次还是第二次碰到X5。
是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。绘
制功能表图的具体方法将后面详细介绍。
梯形图的设计方法
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
01000
右行
01001
左行
01001
TIM000 00003 TIM 000 #0100 01003 00004 TIM 001
卸料
#0150
01002
装料
第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
例2：两处送料小车的自动控制系统梯形图设计 小车在ST1处装料，在ST3、ST2处轮流卸料。小车右行第 一次碰到ST3时停下卸料，第二次碰到ST3时不停，到ST2时停 下卸料。 装料15s 左
第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
例：通风机监视系统
设计一个通风机监视系统监视三个通风机的运行情况 要求：两个或两个以上通风机运转：信号灯持续亮 一个通风机运转： 三个通风机都不运转： 信号灯以0.5Hz频率闪烁 信号灯以2Hz频率闪烁
用一个控制开关控制系统工作： 开关闭合：系统工作
01004
返回
第四章 PLC控制系统设计
曲阜师范大学 电气信息与自动化学院
§4-3 梯形图的逻辑设计方法
逻辑设计法的基本步骤
① 根据控制功能，将输入与输出信号之间建立起逻辑 函数关系（可先列出逻辑状态表）； ② 对上述所得的逻辑函数进行化简或变换； ③ 对化简后的函数，利用PLC的逻辑指令实现其函数 关系（作出I/O分配，画出PLC梯形图）； ④ 添加特殊要求的程序。
一个通风机运转：
20001=00000· 00001· 00002+00000· 00001· 00002+00000· 00001· 00002
三个通风机都不运转： 20002=00000· 00001· 00002
-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 梯形图程序
用“经验设计法”编写PLC 梯形图程序宁波技师学院电气系王柏华一、经验设计法简介梯形图程序设计是可编程控制器应用中最关键的问题,PLC 梯形图程序设计常用方法有: 经验设计法、顺序控制设计法和逻辑代数设计法等。
PLC 梯形图程序用“经验设计法”编写, 是沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图, 即在某些典型电路的基础上, 根据被控对象对控制系统的具体要求, 不断地修改和完善梯形图。
有时需要多次反复地进行调试和修改梯形图, 不断地增加中间编程元件和辅助触点, 最后才能得到一个较为满意的结果。
因此, 所谓的经验设计法是指利用已经的经验( 一些典型的控制程序、控制方法等), 对其进行重新组合或改造, 再经过多次反复修改, 最终得出符合要求的控制程序。
这种设计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, 最后的结果也不是唯一的, 设计所用的时间、设计质量与设计者的经验有很大的关系, 因此有人就称这种设计方法为经验设计法, 它是其他设计方法的基础, 用于较简单的梯形图程序设计。
用经验设计法编程, 可归纳为以下四个步骤:(1) 控制模块划分( 工艺分析) 。
在准确了解控制要求后, 合理地对控制系统中的事件进行划分, 得出控制要求有几个模块组成、每个模块要实现什么功能、因果关系如何、模块与模块之间怎样联络等内容。
划分时, 一般可将一个功能作为一个模块来处理, 也就是说, 一个模块完成一个功能。
(2) 功能及端口定义。
对控制系统中的主令元件和执行元件进行功能定义、代号定义与I/O 口的定义( 分配), 画出I/O 接线图。
对于一些要用到的内部元件, 也要进行定义, 以方便后期的程序设计。
在进行定义时, 可用资源分配表的形式来进行合理安排元器件。
(3) 功能模块梯形图程序设计。
根据已划分的功能模块, 进行梯形图程序的设计, 一个模块, 对应一个程序。
这一阶段的工作关键是找到一些能实现模块功能的典型的控制程序, 对这些控制程序进行比较, 选择最佳的控制程序( 方案选优), 并进行一定的修改补充, 使其能实现所需功能。
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编程：梯形图程序设计基础
PLC编程：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。
(电气控制与PLC)第八章梯形图程序设计方法
I0.0 I0.1 I0.2 Q0.1 Q0.0
Q0.0 I0.1 I0.0 I0.2 Q0.0 Q0.1
Q0.1
2020/7/21
福州大学电气工程与自动化学院
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提纲
1. 经验设计法 2. 顺序控制设计法与顺序功能图 3. 基于顺序功能图的梯形图设计方法
2020/7/21
福州大学电气工程与自动化学院
I0.1 I0.0 I0.3 I0.2 Q0.0 Q0.1 I0.4 Q0.1
PLC的外部接线图
小车自动往返的梯形图
福州大学电气工程与自动化学院
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经验设计法——总结
❖ 将继电器电路转换为梯形图 1. 确定PLC的输入/和输出信号。 2. 画PLC的外部接线图 • 启动/停止一般使用常开按钮 • 互锁使用常闭开关 3. 控制线路图 >> 梯形图 4. 注意互锁环节
2. PLC内部的信号，如定时 器、计数器等
3. 多个信号的逻辑组合 (P79，图4-11)
福州大学电气工程与自动化学院
11
顺序控制设计法与顺序功能图
2020/7/21
动力头控制的 顺序功能图
福州大学电气工程与自动化学院
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顺序控制设计法与顺序功能图
顺序控制设计法 ❖ 首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图 ❖ 然后根据顺序功能图编写梯形图程序。 ✓ 部分PLC提供了顺序功能图编程语言，用户在编程 软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作，如西门 子S7-300/400 PLC中的S7 Graph编程语言。 ✓ 容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提 高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。
步
有 向 连 线
初始步
与步对应的 动作/命令
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。
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，
PLC的梯形图程序设计方法
02
确定输入输出点
03
制定控制逻辑
根据控制需求，确定PLC的输入 输出点，包括传感器、执行器等。
根据工艺流程和设备要求，制定 相应的控制逻辑，如顺序控制、 条件控制等。
设计控制逻辑
选择合适的PLC
01
根据控制需求和输入输出点数量，选择合适的PLC型号和规格。
梯形图设计工具
01
梯形图设计工具是用于辅助设计PLC控制逻辑的软件， 具有图形化界面和丰富的功能。
02
常见的梯形图设计工具包括PLC编程软件、组态软件 等。
03
使用梯形图设计工具可以大大提高设计效率，减少 错误率，并方便后期调试和维护。
CHAPTER 02
梯形图设计流程
确定控制需求
01
了解工艺流程和设 备
电机启动停止控制
总结词
通过PLC的梯形图编程，实现对电机 启动和停止的控制。
详细描述
利用PLC的输入输出端口，连接电机 的启动和停止按钮，通过编写梯形图 程序，实现对电机启动和停止的控制。 程序中需要设置适当的延时，以防止 电机频繁启动和停止。
温度监控系统
总结词
通过PLC的梯形图编程，实现对温度监控系统的控制。
行业发展趋势
标准化与模块化
推动PLC梯形图设计的标准化和模块化，降低设 计成统的集成与一体化， 提高工业自动化水平。
绿色与安全
加强PLC梯形图设计的绿色与安全性能，满足工业可持续发展的需求。
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CHAPTER 04
梯形图设计注意事项
安全注意事项
梯形图程序的设计
X0
X2 X1 Y1 Y0 正转
SB2
Y0
X1
X2 X0 Y0 Y1
Y1
反转
COM
COM1
AC 220V
安全保护： 安全保护：输出线圈互锁、按钮互锁
M7
M8
C0加1 C0加
C0已剪完10块 C0已剪完 块 已剪完10
5) 顺序功能图中的基本规则 转换实现的条件 （1）该转换所有的前级步都是活动步 该转换所有的前级步都是活动步 前级步都是 （2）相应的转换条件得到满足 相应的转换条件 转换条件得到满足 转换实现应完成的操作 （1）使所有由有向连线与相应转换符号 相连的后续步都应变为‘活动’ 相连的后续步都应变为‘活动’； （2）使得所有有向连线与相应转换符号 相连的前级步都变为不活动步 不活动步。 相连的前级步都变为不活动步。
M
输出 电路
Y
1) 概述 顺序功能图（ 顺序功能图（Sequential Function Chart）:状态转移 hart） 图或功能表图，它是一种通用的技术语言。 图或功能表图，它是一种通用的技术语言。 1987年IEC(国际电工委员会 1987年IEC(国际电工委员会)：IEC848 国际电工委员会) 1994年IEC(国际电工委员会 1994年IEC(国际电工委员会)：IEC1131 国际电工委员会) 顺序功能图编程： 顺序功能图编程： 步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令） 有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）
步10 步3
c步4Leabharlann 步116) 绘制顺序功能图的注意事项 两个步绝对不能直接 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开； 直接相连，必须用一个转换 转换将它们隔开； 两个转换绝对也不能直接相连，必须用一个步 两个转换绝对也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开； 顺序功能图中的初始步一般对应系统的等待启动的初始状态； 顺序功能图中的初始步一般对应系统的等待启动的初始状态； 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程（封闭）； 自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程（封闭）； 在单序列中，只有当某一步的前级步是活动时，该步才可能编 成活动步（M8002）。 成活动步（M8002）。
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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。X0、X2为起动按钮，X1、X3为停止按钮。
集中与分散控制电路
在多台单机组成的自 动线上，有在总操作台上 的集中控制和在单机操作 台上分散控制的联锁。集 中与分散控制的梯形图如 图所示。X2为选择开关， 以其触点为集中控制与分 散控制的联锁触点。当X2 为ON时，为单机分散起 动控制；当X2为OFF时， 为集中总起动控制。在两 种情况下，单机和总操作 台都可以发出停止命令。
继电器控制电路移植法设计梯形图设计步 骤
1. 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机 械的 动作情况。 2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出 PLC外部接线图。 3. 确定与继电器电路图的中间继电器、 时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器M和 定时器T的元件号。 4.根据上述对应关系画出梯形图。
定时器和计数器组合定时演示
第2节 继电器电路移植法
教学目的
掌握继电器控制电路移植法的设计规律 掌握继电器控制电路移植法步骤
继电器控制电路移植法设计梯形图
用PLC改造继电器控制系统时，因为 原有的继电器控制系统经过长期的使用和考 验，已被证明能够完成系统要求的控制功能， 而且继电器电路图与梯形图在表示方法和分 析方法上有很多相似之处，因此可以根据继 电器电路图设计梯形图，即将继电器电路图 转换为具有相同功能的PLC外部硬件接线图 和梯形图。
自动与手动控制电路
在自动与半自动工作 设备中，有自动控制与手 动控制的联锁，如图所示。 输入信号X1是选择开关， 选其触点为联锁型号。当 X1为ON时，执行主控指 令，系统运行自动控制程 序，自动控制有效，同时 系统执行功能指令CJ P63，直接跳过手动控制 程序，手动调整控制无效。 当X1为OFF时，主控指令 不执行，自动控制无效， 跳转指令也不执行，手动 控制有效。
梯形图经验设计法的步骤 源自 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
常用基本环节梯形图程序
1.起动、保持和停止电路 2.三相异步电动机正反转 控制电路 3.常闭触点输入信号的处 理 4.多继电器线圈控制电路 5.多地控制电路 6.互锁控制电路 7.顺序起动控制电路 8.集中与分散控制电路 9.自动与手动控制电路 10.闪烁电路 11.延合延分电路 12.定时范围扩展电路
定时器和计数器组合
当X1为ON时，T1开始定 时，0.6s后T1定时时间到，其 常闭触点断开，使它自己复位， 复位后T1的当前值变为0，同时 它的常闭触点接通，使它自己的 线圈重新通电，又开始定时。 T1将这样周而复始地工作，直 至X1变为OFF。从分析中可看 出，1最上面一行电路是一个脉 冲信号发生器，脉冲周期等于 T1的设定值。 产生的脉冲列送给C0计数，计 满3个数后，C0的当前值等于设 定值，它的常开触点闭合，Y0 开始输出。
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。
定时范围扩展电路
FX2N系列PLC定时器的最长定时时间 为3276.7s，如果需要更长的定时时间， 可以采用以下方法以获得较长延时时间。 多个定时器组合电路 定时器和计数器组合
多个定时器组合电路
如图所示。当X0接通，T0线圈得电并开始延时，延 时到T0常开触点闭合，又使T1线圈得电，并开始延时， 当定时器T1延时到，其常开触点闭合，再使T2线圈得电， 并开始延时，当定时器T2延时到，其常开触点闭合，才使 Y0接通。因此，从X0为ON开始到Y0接通共延时9000s。
梯形图程序设计方法
教学内容
第1节 梯形图经验设计法 第2节 继电器电路移植法 第3节 顺序控制设计法
第1节 梯形图经验设计法
教学目的
掌握常见的可编程序控制器典型环节电路 的程序编写
要求学生掌握基本程序用经验设计法来编 程
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。
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。
起动、保持和停止电路
电动机正反转控制演示
闪烁电路
当拨动开关将X0接通，启动脉冲发生器。延 时2s后Y0接通，再延时1s后Y0断开。这一过程周 期性地重复。Y0输出一系列脉冲信号，其周期为 3s，脉宽为1s。
延合延分电路
如图所示用X0控制Y0，当X0的常开触点接通后，T0 开始定时，10s后T0的常开触点接通，使Y0变为ON。X0 为ON时其常闭触点断开，使T1复位，X0变为OFF后T1开 始定时，5s后T1的常闭触点断开，使Y0变为OFF，T1也 被复位。Y0用起动、保持、停止电路来控制。
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。
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。
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。