第9章PLC的梯形图程序设计方法及应用实例

电气控制与PLC原理及应用（第2版）第9章PLC的梯形图程序设计方法及应用实例内容提要学习要求PLC的梯形图程序设计法是目前使用较广泛的一种设计方法，故本章重点介绍PLC梯形图的经验设计法及应用、梯形图的逻辑设计法及应用、梯形图的翻译设计法及应用和梯形图的程序控制设计法及应用。掌握PLC梯形图程序设计法。了解PLC梯形图四种设计法应用的优缺点。熟练掌握PLC的梯形图的顺序控制设计法，能够利用此法根据具体问题画出顺序功能图，然后画出梯形图。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用一些经验设计法的基本步骤：（1）分解控制功能，画输出线圈梯级。（2）建立辅助位梯级。（3）画互锁条件和保护条件。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.1启动、保持和停止电路图9.1单向全压启动控制电路图9.2单向全压启动控制电路梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.2运货小车的自动控制1．运货小车的工艺过程图9.3运货小车示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.2运货小车的自动控制2．程序设计（1）输入/输出点地址分配。停止按钮SB0I0.0右行启动按钮SB1I0.1左行启动按钮SB2I0.2限位开关SQ0I0.3限位开关SQ1I0.4限位开关SQ2I0.5小车右行Q0.0小车左行Q0.1小车装料Q0.2小车卸料Q0.3电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.2运货小车的自动控制2．程序设计图9.4小车控制梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.2运货小车的自动控制3．程序说明为使小车自动停止，将I0.5和I0.3的常闭触点分别与Q0.0和Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器T37和T38的常开触点，分别与手动右行和左行的I0.1、I0.2的常开触点并联，并用限位开关对应的I0.3、I0.4和I0.5的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.3交通指挥信号灯的控制1．控制开关信号灯受一个启动开关控制。当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮；当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.3交通指挥信号灯的控制2．控制要求根据控制要求可知，这是一个时序逻辑控制系统。图9.5交通指挥信号灯时序图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.3交通指挥信号灯的控制3．输入/输出地址分配根据时序图，交通信号灯输入/输出地址分配为：启动按钮：I0.0警灯：Q0.0南北红灯：Q0.1东西绿灯：Q0.2南北绿灯：Q0.5东西黄灯：Q0.3南北黄灯：Q0.6东西红灯：Q0.4电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.1PLC梯形图的经验设计法及应用9.1.3交通指挥信号灯的控制4．程序设计及说明图9.6交通指挥信号灯控制梯形图程序电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制图9.7三层电梯地址分配和示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制1．三层电梯动作控制要求（1）当电梯位于1层或2层时，若按3层的向下外呼按钮SB23，则电梯上升到3层，由行程开关SQ3停止电梯上升。（2）当电梯位于1层时，若按2层的向上外呼按钮SB12，则电梯上升到2层，由行程开关SQ2停止电梯上升。（3）当电梯位于2层或3层时，若按1层的向上外呼按钮SB11，则电梯下降到1层，由行程开关SQ1停止电梯下降。（4）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。（5）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，此时3层的向下外呼按钮SB23不按，则电梯上升到2层，行程开关SQ2停止电梯上升。（6）当电梯位于3层时，若下方仅出现2层的向上外呼信号SB12，即1层的向上外呼按钮SB11不按，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。（7）电梯在上升途中，不允许下降。（8）电梯在下降途中，不允许上升。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制下面我们逐条对上面的动作要求（1）～（8）用逻辑设计法进行设计：对（1）：这条输出为电梯上升，用输出继电器Q0.0表示。其进入条件是SB23呼叫，且电梯位于1层或2层。分别用SQ1或SQ2表示1层或2层停的位置。进入条件表示为：SQ1SQ2SB23，退出条件是SQ3动作。因此Q0.0的逻辑方程为：(Q0.1)(SQ1SQ2)SB23Q0.1]SQ3f电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制对（2）：这条输出也是电梯上升，进入条件为SQ1·SB12，退出条件为SQ2动作。因此，Q0.0的逻辑方程为：(Q0.0)(SQ1SB12Q0.0)SQ3f对（3）：这种情况输出为电梯下降，用输出继电器Q0.1表示。进入条件为（SQ2+SQ3）SB11，退出条件为SQ1动作。因此，Q0.1的逻辑方程为：(Q0.1)(SQ2SQ3)SB11Q0.1SQ1f对（4）：这种情况输出为电梯下降，进入条件为SQ3SB22，退出条件为SQ2动作。因此，Q0.1的逻辑方程为：(Q0.1)(SQ3SB22Q0.1)SQ2f对（5）：这条输出是电梯上升，进入条件为SQ1SB2SB23，退出条件是SQ2动作。因此，Q0.1的逻辑方程为：(Q0.0)(SQ1SB22SB23Q0.0)SQ2f电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制对（6）：这条输出是电梯下降，进入条件为SQ3SB12SB11，退出条件为SQ2动作。因此，Q0.1的逻辑方程为：(Q0.1)(SQ3SB12SB11Q0.1)SQ2f对（7）：为了满足电梯在上升途中，不允许下降，只需在Q0.1逻辑式中串联Q0.0的“非”，也就是实现联锁。当Q0.0动作时，不允许Q0.1动作。对（8）：同上，只是在Q0.0中串联Q0.1的“非”。将上面的逻辑方程整理如下：(Q0.0)SQ1SQ2SB23Q0.0SQ3SQ1SB12Q0.0SQ2SQ1SB22SB23Q0.0SQ2Q0.1f(Q0.1)SQ2SQ3SB11Q0.1SQ1SQ3SB22Q0.1SQ2SQ3SB12SB11Q0.1SQ2Q0.0f电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1集选电梯外呼信号停站控制集选三层电梯的梯形图如图9.8所示图9.8三层电梯的控制梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.2装卸料小车多方式运动控制1．控制要求（1）如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮SB，小车仍停车。（2）如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮SB，小车右行，直到两者相等时停车。（3）如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号相等时，按下启动按钮SB，小车左行，直到两者相等时停车。图9.9装卸料小车示意图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.2装卸料小车多方式运动控制2．根据控制要求，三层电梯输入点和输出点对应分配输入I/输出Q地址分配：SB：I0.0小车右行：Q0.1SB1：I1.1SQ1：I0.1小车左行：Q0.2SB2：I1.2SQ2：I0.2SB3：I1.3SQ3：I0.3SB4：I1.4SQ4：I0.4SB5：I1.5SQ5：I0.5电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.2装卸料小车多方式运动控制3．用逻辑设计法设计上述问题设存储位M0.1～M0.5分别对SB1～SB5进行记忆，其逻辑表达式为：M0.1SB1M0.1SQ1M0.2SB2M0.2SQ2M0.3SB3M0.3SQ3M0.4SB4M0.4SQ4M0.5SB5M0.5SQ5图9.10装卸料小车多方式运动控制梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3深孔钻床的自动控制1．深孔钻床的控制要求图9.11工作循环图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3深孔钻床的自动控制2．程序设计表9.1元件节拍表电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3深孔钻床的自动控制2．设置中间线圈3．列写中间线圈开关、执行元件逻辑函数式，并画出梯形图图9.12深孔钻床的控制梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.2梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3深孔钻床的自动控制4．按PLC程序的逻辑函数式画出梯形图还需进一步检查和修改，以缩短系统的研制周期，检查的主要内容是：能否符合控制要求，合理利用指令，提高内存的利用率，缩短运行周期，提高系统的运行速度；修改的目的是：从梯形图的可靠性、经济性、简明性全面考虑看是否增加必要的中间线圈并加入必需的信号指示。在本例中，各中间线圈的逻辑函数式和执行逻辑函数式符合控制要求，但在梯形图中需加入停止按钮及必要的信号指示（略）。电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用9.3.1三速异步电动机启动和自动加速的控制1．三速异步电动机启动和自动加速的继电器控制原理简介图9.13继电器控制电路图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用9.3.1三速异步电动机启动和自动加速的控制2．程序设计图9.14PLC控制系统的外部接线电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用9.3.1三速异步电动机启动和自动加速的控制2．程序设计图9.15梯形图程序电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用9.3.2异步电动机长动与点动控制异步电动机的长动和点动控制电路图9.16长动与点动控制电路电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用9.3.2异步电动机长动与点动控制图9.17长动与点动控制梯形图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用图9.18功能图及顺序功能指令编程方式示意图1．顺序功能指令编程方式电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用图9.19启保停编程方式和以转换为中心的编程方式2．启保停电路编程方式3．以转换为中心的编程方式电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.1液压剪切机的控制（1）液压剪切机液压工作过程。图9.20液压剪板机的结构原理简图电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.1液压剪切机的控制（2）输入/输出地址分配。启动：I0.0板料送料：Q0.0压钳原位(SQ2)：I0.1压钳压行：Q0.1压钳压力到位(SQ3)：I0.2压钳返回：Q0.2剪刀原位(SQ4)：I0.3剪刀剪行：Q0.3剪刀剪到位（SQ5）：I0.4剪刀返回：Q0.4板料到位（SQ1）：I0.5电气控制与PLC原理及应用（第2版）9.4P