PLC梯形图编程方法

梯形图经验设计法教学目的1、掌握常见的可编程序控制器典型环节电路的程序编写2、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。梯形图经验设计法的步骤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.常闭触点输入信号的处理3.多继电器线圈控制电路4.多地控制电路5.互锁控制电路6.顺序起动控制电路7.集中与分散控制电路8.自动与手动控制电路9.闪烁电路10.延合延分电路11.定时范围扩展电路启动、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。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。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。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CJP63，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。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。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1)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。2)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。定时器和计数器组合定时演示案例一在生产实践过程中，某些生产机械常要求既能正常起动，又能实现调整位置的点动工作。试用可编程控制器的基本逻辑指令来控制电动机的点动及连续运行。一、异步电动机控制线路图异步电动机控制线路图图（a）为主电路。工作时，合上刀开关QS，三相交流电经过QS，熔断器FU，接触器KM主触点，热继电器FR至三相交流电动机。图（b）为最简单的点动控制线路。起动按钮SB没有并联接触器KM的自锁触点，按下SB，KM线圈通电，松开按钮SB时，接触器KM线圈又失电，其主触点断开，电动机停止运转。图（c）是带手动开关SA的点动控制线路。当需要点动控制时，只要把开关SA断开，由按钮SB2来进行点动控制。当需要正常运行时，只要把开关SA合上，将KM的自锁触点接入，即可实现连续控制。图（d）中增加了一个复合按钮SB3来实现点动控制。需要点动运行时，按下SB3点动按钮，其常闭触点先断开自锁电路，常开触发后闭合接通起动控制电路，KM接触器线圈得电，主触点闭合，接通三相电源，电动机起动运转。当松开点动按钮SB3时，KM线圈失电，KM主触点断开，电动机停止运转。若需要电动机连续运转，由停止按钮SB1及起动按钮SB2控制，接触器KM的辅助触点起自锁作用。二、可编程控制器的硬件连接实现电动机的点动及连续运行所需的器件有：起点按钮SB1，停止按钮SB2，交流接触器KM，热继电器JR及刀开关QS等。主电路的连接如图所示。三、梯形图的设计梯形图便是是以图形符号及图形符号在图中的相互关系表示控制关系的编程语言，是从继电器电路图演变而来。两者部分符号对应关系如表所示。梯形图的设计根据输入输出接线圈可设计出异步电动机点动运行的梯形图如图（a）所示。工作过程分析如下：当按下SB1时，输入继电器X0得电，其常开触点闭合，因为异步电动机未过热，热继电器常开触点不闭合，输入继电器X2不接通，其常闭触点保持闭合，则此时输出继电器Y0接通，进而接触器KM得电，其主触点接通电动机的电源，则电动机起动运行。当松开按钮SB1时，X0失电，其触点断开，Y0失电，接触点KM断电，电动机停止转动，即本梯形图可实现点动控制功能。梯形图的设计图（b）为电动机连续运行的梯形图，其工作过程分析如下：当按SB1被按下时X0接通，Y0置1，这时电动机连续运行。需要停车时，按下停车按钮SB2,串联于Y0线圈回路中的X1的常闭触点断开，Y0置1，电机失电停车。启-保-停电路梯形图（b）称为启-保-停电路。这个名称主要来源于图中的自保持触点Y0。并联在X0常开触点上的Y0常开触点的作用是当钮SB1松开，输入继电器X0断开时，线圈Y0仍然能保持接通状态。工程中把这个触点叫做“自保持触点“。启-保-停电路是梯形图中最典型的单元，它包含了梯形图程序的全部要素。它们是：a、事件每一个梯形图支路都针对一个事件。事件输出线圈（或功能框）表示，本例中为Y0。b、事件发生的条件梯形图支路中除了线圈外还有触点的组合，使线圈置1的条件既是事件发生的条件，本例中为起动按钮X0置1。c、事件得以延续的条件触点组合中使线圈置1得以持久的条件。本例中为与X0并联的Y0的自保持触点。d、使事件终止的条件触点组合中使线圈置1中断的条件。本例中为X1的常闭触点断开。四、语句表点动控制即图（a）所使用到的基本指令有：从母线取用常开触点指令LD；常闭触点的串联指令ANI；输出继电器的线圈驱动指令OUT。每条指令占用一个程序步，语句表如下:程序步指令元件0LDX01ANIX12OUTY0语句表连续运行控制即图（b）所使用到的基本指令有：从母线取用常开触点指令LD；常开触点的并联指令OR；常闭触点的串联指令ANI；输出继电器的线圈驱动指令OUT。语句表如下：程序步指令元件0LDX01ORY02ANIX13ANIX24OUTY0案例二由电机及拖动基础可知，三相交流异步电动机起动时电流较大，一般是额定电流的（5～7）倍。故对于功率较大的电动机，应采用降压起动方式，Y/△降压起动是常用的方法之一。起动时，定子绕组首先接成星形，待转速上升到接近额定转速时，再将定子绕组的接线换成三角形，电动机便进入全电压正常运行状态。一、异步电动机Y/△降压起动控制电路异步电动机Y/△降压起动控制电路工作过程分析如下二、可编程控制器的硬件连接本模块所需的硬件及输入/输出端口分配如图所示。由图可见：本模块除可编程控制器之外，还增添了部分器件，其中，SB1为停止按钮，SB2为起动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM1为主电源接触器，KM2为△形运行接触器，KM3为Y形起动接触器。三、软件设计1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图：1）要实现小车的左右往复运动，只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即可。这里用两个接触器分别控制小车左行（KM2）右行（KM1）。2）系统的起动（左SB2、右SB1）、停止（SB3）需要三个按钮，起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的，也应作为输入设备案例三2、修改、完善以满足控制要求：1）小车在两处装料、卸料需要延时，应增加定时器。2）延时结束，小车要能自动继续左行或右行，应在Y2和Y3线圈前加入定时器的延时触点。3）小车到达SQ1或SQ2处要能自动停下，应在Y2和Y3线圈前加入相应行程开关的常闭触点。4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号。二、两处卸料的小车控制系统的梯形图设计：要求：运料小车第一次右行在SQ3处卸料；第二次右行在SQ2处卸料。1、分析控制要求，确定输入、输出设备，绘制I/O接线图：与上例比较可知，要实现两处卸料，增加了行程开关SQ3，故只要在上例I/0图的基础上将SQ3连接到PLC的输入端X5。2、修改、完善以满足控制要求：1）要实现两处卸料，重要的是判断小车右行时在SQ3处是否需要停。可增加一个辅助继电器（M1）来记忆小车是否到过SQ3（M1+），或SQ2（M1—）。2）小车到达SQ2处，回头左行时会压下SQ3，使M1+，导致小车第三次右行压下SQ3时不停。3）小车左行或第二次右行经过SQ3时会使T1瞬间得电，非控制要求。4）若小车停在SQ1或SQ2处，就算曾经按下停止按钮，小车仍然会自行起动。解决方法：增加辅助继电器记忆起动信号设计法的缺点：易漏掉某些环节，设计出的梯形图可读性差，只适用来设计一些简单的程序。