第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例

第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1PLC梯形图的经验设计法及应用10.2PLC梯形图的逻辑设计法及应用10.3PLC梯形图的“翻译”设计法及应用10.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1PLC梯形图的经验设计法及应用经验设计方法要求设计者具有较丰富的实践经验，掌握较多的典型应用程序的基本环节。根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验选择基本环节，并把它们有机地组合起来。其设计过程是逐步完善的，一般不易获得最佳方案，程序初步设计后，还需反复调试、修改和完善，直至满足被控对象的控制要求。返回本节第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1.1启动、保持和停止电路三相异步电动机是最常用的动力输出元件，因此对它的基本控制也最为重要。下面以三相异步电动机的单向运行电路为例具体说明启动-保持-停止电路的情况。三相异步电动机单向运行要求使用一只交流接触器KM1，需占用PLC输出口Q1.0，用于启动（SB1）及停止（SB2）的两只按钮占用输入口I0.1及I0.2。在不考虑热继电器时，这些元件与PLC的连接如图10-1所示。根据经验设计法，结合控制要求和PLC的梯形图的设绘方式，设计的梯形图如10-2所示。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例图10-1三相异步电动机单向运行接线图图10-2启动-保持-停止电路第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1.2运货小车的自动控制1.在现代化的工业生产中，实现生产过程自动化的目的就是为了提高生产效率、减轻工人负担、降低成本。工厂常用的地面运输小车，使用方便、简单。是许多中小型企业常用的运料装置。下面简单讲述一下运货小车的自动控制。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例1运货小车的工作过程返回本节图10-3小车运货示意图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例2根据经验设计法对小车的运行过程进行划块分析得出小车往复自动控制的梯形图。图10-4运货小车自动控制的梯形图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例3对输入输出设备按PLC对应的I/O点进行分配PLC的时间继电器由软件构成，这里分别用内部定时器T43、T44表示装货、卸货的延时继电器KT1、KT2。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1.3交通指挥信号灯的控制1如图为十字路口交通信号灯示意图在十字路口的东、南、西、北几个方向装设有红、黄、绿灯，它们按照一定的停留时间轮流交替发亮。例如东西方向的红灯亮75s（同时南北方向的绿灯亮75s），75s后，两方向上的黄灯闪烁5s后，东西方向的绿灯开始亮（同时南北方向的红灯也开始发亮）。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1.3交通指挥信号灯的控制2十字路口交通灯轮流发亮的过程图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.1.3交通指挥信号灯的控制3控制梯形图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.2梯形图的逻辑设计法及应用工业电气控制线路中，有不少都是通过继电器、接触器等电气元件来实现的。而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即吸合和断开，因此，可以类似计算机的二进制码来表示这个过程，如取“0”和“1”两种取值的逻辑代数设计电器控制线路是完全可以的。PLC的早期应用就是代替继电器控制系统，因此用逻辑设计方法同样也可以使用PLC应用程序的设计。返回本节第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.2梯形图的逻辑设计法及应用10.2.1梯形图的逻辑设计法10.2.2梯形图的逻辑设计法的应用实例第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.2.1梯形图的逻辑设计法1用逻辑设计方法设计PLC应用程序的一般步骤2逻辑状态的分析3逻辑计算的基本运算规律和逻辑函数式第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例下面以典型加工工艺的纵、横向液压进给加工电气控制线路为例，来说明逻辑设计法的具体步骤。返回本节10.2.2梯形图的逻辑设计法的应用实例第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例1分析工艺要求，作出工作循环图图10-5液压系统图返回本节第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例2按照工艺要求，绘制工作循环图，如图10-6所示图10-6工作循环图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例3写出继电器和执行器件的逻辑函数式，画出响应的控制梯形图列写继电器的逻辑函数式时，为保证控制电路的可靠性，应注意两个问题。一是保证电路图不会发生错误动作；二是当一个主令信号既是一个继电器的开启信号，同时又是另一个继电器的关闭信号时，应明确主从关系，以消除可能存在的竞争现象。根据前面小节所述的逻辑函数的表达方法，可以确定出电气元件之间的逻辑相互关系，因此，也不难得出梯形控制图。读者试设计出两种不同的梯形控制图。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.3LC梯形图的“翻译”设计法及应用对于一些简单的继电器-接触器电气控制系统，可以在以前设计思想的基础上，结合PLC的梯形图编程规则，对继电器-接触器控制系统进行“翻译”，即用梯形图符号元件来代替继电器控制系统中的主要控制元件，然后按照梯形图逻辑设计出合理的控制方案来。返回本章首页第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例下面以三相异步电动机的启动和自加速控制为例来具体说明“翻译”设计法的主要过程第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例1三相异步电动机启动控制图图10-7三相异步电动机启动控制图（a）电气原理图（b）梯形图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例2三相异步电动机Y-△启动图10-8三相异步电动机Y-△启动电气控制图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例图10-9三相异步电动机Y-△启动控制梯形图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.4PLC梯形图的顺序控制设计法及应用通过上几节的学习，已经了解到，用基本逻辑指令能够实现顺序控制。在实际运用中不难发现，用基本逻辑指令实现较复杂的顺序控制，其梯形图比较复杂，而且不太直观。PLC制造厂商为了方便用户的应用，开发出步进顺控指令，使复杂的顺序控制程序能够方便地实现，本节将主要介绍梯形图的顺序设计方法及应用实例。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.4.1状态转移图前面已经讨论过运料小车往复运动的自动控制，其控制过程可以描述为初始状态、快速右行状态、慢速右行状态、快速左行状态、慢速左行状态、停止状态。从初始状态到运行状态的转换是由启动信号控制的。有了启动信号，小车就进入右行状态。当右行到右行慢速限位后，小车进入右行慢速状态，当小车运行到右限位后，小车进入左行状态，当左行到左行慢速限位后，小车进入慢速左行状态，当左行到左限位后，小车又转换到右行状态。如此往复进行下去。速度状态的转换和方向的改变都是由限位开关来控制的。其过程用下图10-10来表示。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例图10-10送料小车往复运动方框图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.4.2状态转移流程图的主要组成及其形式1组成功能图的基本构成元素是步、有向线段和动作说明。2结构形式功能流程图有顺序结构、分支结构、循环结构和复合结构。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例1组成1.步2.向线段和转移3.动作说明使用规则:步与步不能直接连用，必须用转移分开；转移与转移不能连用，必须用步分开；步与转移、转移与步之间的连线采用有向线段，功能图的流程顺序一般是从上带下、从左到右。正常顺序可以省略箭头，否则必须加箭头。如果在画图时有向连线必须中断（例如在复杂的图中，或用几个图来表示一个顺序功能图时），应在有向连线中断之处标明下一步的标号和所在的页数，第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例2结构形式1.顺序结构2.分支结构3.循环结构4.复合结构第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例10.4.3顺序功能图设计举例1系统描述2.控制方案3.设计功能流程图（SFC图）4.建立步与辅助标志寄存器关系表第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例1系统描述设计一个三工位旋转台，其工作图如图10-11所示。三个工位分别完成上料、钻孔和卸件任务。工位1上料器的动作是推进，料到位后退回等待。工位2的动作较多，首先将工料夹紧，然后钻头向下进给钻孔，钻孔深度到后，钻头退回到原位；最后将工件松开，等待。工位3上的卸料器将加工完成的工件推出，推出后退回等待。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例图10-11三工位旋转台第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例2控制方案系统采取4台电机，钻头主电机、冷却电机和工作台旋转电机。在3个工位的可运动部件上，除了钻头的主轴旋转和工作台转动用电机拖动外，其余运动都采用液压传动。对于部分与顺序控制和工作循环过程无关的主令部件和控制部件，如总停止按钮、液压泵电机的启动、停止按钮等，为节省输入输出点数，不进入PLC控制。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例3设计功能流程图（SFC图）根据系统的动作特性和控制要求，设计出功能流程图，如图10-12。本系统共有24步。在此只对系统的自动部分进行阐述罗列。第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例图10-12功能流程图第10章PLC梯形图程序设计方法及应用实例4建立步与辅助标志寄存器关系表由功能流程图转为梯形图，每一步需要一个辅助标志继电器。建立步与辅助标志寄存器关系表，可使编程方便。