第5章數(shù)字量控制系統(tǒng)梯形圖的設計方法5.1梯形圖的經(jīng)驗設計法5.2根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法5.3順序控制設計法與順序功能圖5.4使用起保停電路的順序控制梯形圖設計方法5.5使用置位復位指令的順序控制梯形圖設計方法5.6使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法電氣控制及PLC應用5.1

梯形圖的經(jīng)驗設計法5.1.1有保持功能的電路電氣控制及PLC應用5.1.2閃爍電路電氣控制及PLC應用5.1.3定時器的擴展電路電氣控制及PLC應用5.1.4控制程序實例

以兩條運輸帶控制為例，為了避免運送貨物在運輸帶M1上堆積，按下啟動按鈕I0.0,運輸帶M1開始運行，8s后帶M2啟動。按下停止按鈕I0.1后，停機的順序與啟動的順序正好相反，即帶M2先停止，8s后停運M1輸帶。如圖所示，PLC分別通過Q0.0和Q0.1來控制兩條運輸帶M1和M2。電氣控制及PLC應用5.2

根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖的方法5.2.1

基本方法

將繼電器電路圖轉換成為功能相同的PLC的外部接線圖和梯形圖的步驟如下：1)了解和熟悉被控設備的工作原理、工藝過程和機械的動作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。2)確定PLC的輸入信號和輸出負載。繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構如果用PLC的輸出位來控制，它們的線圈在PLC的輸出端。按鈕、操作開關和行程開關、接近開關等提供PLC的數(shù)字量輸入信號繼電器電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的存儲器位和定時器來完成，它們與PLC的輸入位、輸出位無關。

3)選擇PLC的型號，根據(jù)系統(tǒng)所需要的功能和規(guī)模選擇CPU模塊，電源模塊和數(shù)字量輸入和輸出模塊，對硬件進行組態(tài)，確定輸入、輸出模塊在機架中的安裝位置和它們的起始地址。

4)確定PLC各數(shù)字量輸入信號與輸出負載對應的輸入位和輸出位的地址，畫出PLC的外部接線圖。各輸入和輸出在梯形圖中的地址取決于它們的模塊的起始地址和模塊中的接線端子號。電氣控制及PLC應用5)確定與繼電器電路圖中的中間、時間繼電器對應的梯形圖中的存儲器和定時器、計數(shù)器的地址。6)根據(jù)上述的對應關系畫出梯形圖。電氣控制及PLC應用電氣控制及PLC應用、5.2.2

常閉觸點輸入信號的處理

設計輸入電路時，應盡量采用常開觸點，如果只能使用常閉觸點，梯形圖中對應觸點的常開/常閉類型應與繼電器電路圖中的相反。電氣控制及PLC應用5.2.3

注意事項1)應遵守梯形圖語言中的語法規(guī)定由于工作原理不同，梯形圖不能照搬繼電器電路中的某些處理方法。例如在繼電器電路中，觸點可以放在線圈的兩側，但是在梯形圖中，線圈必須放在電路的最右邊。2)適當?shù)姆蛛x繼電器電路圖中的某些電路設計繼電器電路圖時的一個基本原則是盡量減少圖中使用的觸點的個數(shù)，因為這意味著成本的節(jié)約，但是這往往會使某些線圈的控制電路交織在一起。在設計梯形圖時首要的問題是設計的思路要清楚，設計出的梯形圖容易閱讀和理解，并不是在意是否多用幾個觸點，因為這不會增加硬件的成本，只是在輸入程序時需要多花一點時間。3)盡量減少PLC的輸入和輸出點PLC的價格與I/O點數(shù)有關，減少輸入/輸出信號的點數(shù)是降低硬件費用的主要措施。一般只需要同一輸入器件的一個常開觸點或常閉觸點給PLC提供輸入信號，在梯形圖中，可以多次使用同一輸入繼電器的常開觸點和常閉觸點。電氣控制及PLC應用在繼電器電路圖中，如果幾個輸入元件觸點的串并聯(lián)電路只出現(xiàn)一次或總是作為一個整體多次出現(xiàn)，可以將它們的作為PLC的一個輸入信號，只占PLC的的一個輸入點。某些器件的觸點如果在繼電器電路圖中只出現(xiàn)一次，并且與PLC的輸出端的負載串聯(lián)（如有手動復位功能的熱繼電器的常閉觸點），不必將它們作為PLC的輸入信號，可以將它們放在PLC外部的輸出回路，仍與相應的外部負載串聯(lián)。繼電器控制系統(tǒng)中某些相對獨立且比較簡單的部分，可以用繼電器電路控制，這樣同時減少了所需的PLC的輸入點和輸出點。4)時間繼電器的處理時間繼電器除了有延時動作的觸點外，還有在線圈通電瞬間接通的瞬動觸點。在梯形圖中，可以在定時器的線圈兩端并聯(lián)儲器位的線圈，它的觸點相當于定時器的瞬動觸點。5)設置中間單元在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串并聯(lián)電路的控制。為了簡化電路，在梯形圖中可以設置中間單元，即用該電路來控制某存儲位，在各線圈的控制電路中使用其常開觸點。這種中間元件類似于繼電器電路中的中間繼電器。電氣控制及PLC應用6)設立外部互鎖電路控制異步電動機正以轉的交流接觸器如果同時動作，將會造成三相電源短路。為了防止出現(xiàn)這樣的事故，應在PLC外部設置硬件互鎖電路。7)外部負載的額定電壓PLC雙向晶閘管輸出模塊一般只能驅動額定電壓AC220V的負載，如果系統(tǒng)原來的交流接觸器的線圈電壓為380V，應換成220V的線圈，或是設置外部中間繼電器。電氣控制及PLC應用5.3

順序控制設計法與順序功能圖PLC順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構自動地有序地進行工作。使用順序控制設計法時首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出PLC梯形圖。順序控制設計法就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設計方法。這種設計方法很容易被初學者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設計的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。PLC的設計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設計方法成為當前PLC程序設計的主要方法。電氣控制及PLC應用5.3.1

順序功能圖

在IEC的PLC編程語言標準(IEC61131-3)中，順序功能圖位于PLC編程方法的首位。順序功能圖主要由步、有向連線、轉換、轉換條件和動作(或命令)組成。1、步電氣控制及PLC應用2、有向連線3、轉換4、轉換條件5、動作或命令電氣控制及PLC應用5.3.2

順序功能圖的基本結構1、單序列2、選擇序列3、并行序列電氣控制及PLC應用5.3.3順序功能圖中轉換實現(xiàn)的基本規(guī)則1.轉換實現(xiàn)的條件1)該轉換所有的前級步都是活動步。2)相應的轉換條件得到滿足。兩個條件必須同時滿足，缺一不可。2.轉換實現(xiàn)應完成的操作當轉換實現(xiàn)是應該完成以下操作：1)使所有由有向連線與相應轉換符號相連的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬健?)使所有由有向連線與相應轉換符號相連的前級步變?yōu)椴换顒硬健?.繪制順序功能圖時的注意事項1)兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們分隔開。2)兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們分隔開。3)不要漏掉初始步，初始步對應于系統(tǒng)等待啟動的初始狀態(tài)。4)在順序功能圖中一般應有由步和有向連線組成的閉環(huán)。5)只有當某一步的前級步是活動步時，該步才有可能便成為活動步。電氣控制及PLC應用5.4

使用起保停電路的順控制梯形圖設計方法控制系統(tǒng)的梯形圖一般采用右圖所示的典型結構，系統(tǒng)有自動和手動兩種工作方式。SM0.0的常開觸點一直閉合，每次掃描都會執(zhí)行公用程序。自動方式和手動方式都需要執(zhí)行公用程序，公用程序還用于自動程序和手動程序相互切換的處理。根據(jù)順序功能圖設計梯形圖時，可以用存儲器位M來表示步。某一步為活動步時，對應的存儲位為1狀態(tài)，某一轉換實現(xiàn)時，該轉換的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬?，前級步變?yōu)椴换顒硬健ｋ姎饪刂萍癙LC應用5.4.1

單序列的編程方法電氣控制及PLC應用5.4.2

選擇序列與并行序列的編程方法電氣控制及PLC應用僅有兩步閉環(huán)的處理電氣控制及PLC應用

綜上所述，使用啟保停電路將順序功能圖轉換為梯形圖時的注意事項有以下幾點：1)啟：每種啟動方式由前級步及轉換條件決定。有幾條有向連線指向此步就有幾種啟動的方式，并且將啟動方式并聯(lián)在一起。2)保：步本身的常開觸點并在啟動條件的兩端作為保持。3)停：一般常用后續(xù)步的常閉觸點本步的停止。4)動作：僅出現(xiàn)一次的動作，隨對應步同網(wǎng)絡輸出；多步出現(xiàn)的動作要放在啟保停電路網(wǎng)絡的后面，用對應步的常開觸點并聯(lián)在一起驅動該步的線圈。5)啟保停電路針對的是順序功能圖中的步，有幾步就有幾個與之相對應的啟保停電路網(wǎng)絡。電氣控制及PLC應用5.5使用置位復位指令的順序控制梯形圖設計方法5.5.1單序列的編程方法電氣控制及PLC應用5.5.2

選擇序列的編程方法5.5.3

并行序列的編程方法電氣控制及PLC應用5.6

使用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法5.6.1順序控制繼電器指令的應用順序控制繼電器(SCR)指令是基于SFC的編程方式，使用順序控制繼電器(S0.0~S31.7)，依據(jù)被控對象的順序功能圖進行編程，將邏輯程序劃分為LSCR與SCRE之間的若干個SCR段，一個SCR程序段對應順序功能圖中的一個程序步，從而實現(xiàn)順序控制。順序控制繼電器裝載(LSCRn)指令表示一個順序控制繼電器(SCR)程序段的開始。順序控制繼電器為ON時，執(zhí)行對應的SCR段中的程序，反之則不執(zhí)行。LSCR指令中指定的順序控制繼電器S被放入SCR堆棧和邏輯堆棧棧頂，SCR堆棧的值決定該SCR程序段是否執(zhí)行，當SCR程序段的S位置位時，允許該程序段工作。順序控制繼電器轉換(SCRT)指令表示SCR程序段之間的轉換，SCRT指令有兩個功能：一是使當前激活的SCR程序段的S位復位，使該程序段停止工作；二是使下一個將要執(zhí)行的SCR程序段S位置位，以便下一個SCR程序段工作。電氣控制及PLC應用

順序控制繼電器結束(SCRE)指令表示SCR程序段的結束，它使程序退出一個激活的SCR程序段，SCR程序段必須由SCRE指令結束。使用SCR指令時有以下的限制：不能在不同的程序中使用相同的S位；不能在SCR段之間使用JMP及LBL指令，即不允許用跳轉的方法跳入或跳出SCR段；不能在SCR段中使用FOR、NEXT和END指令。電氣控制及PLC應用5.6.2

單序列的編程方法電氣控制及PLC應用注意：①用OUT指令輸出只能在本程序段內(nèi)保持，為了能在段外也有輸出，應該使用置位指令S，但一定要有復位指令R配合使用。②段內(nèi)輸出一般直接用常開點(SM0.0)控制，不再設置其他條件，否則即使進入該步也不會有輸出。③是段轉移指令使本步復位，而不是段結束指令。所以應該注意各語句的先后位置，應該是：段開始，段輸出，段轉移，段結束。④狀態(tài)轉移圖可以轉化成梯形圖程序，也可以直接寫成語句表程序，梯形圖程序需要畫到3個以上網(wǎng)絡里，而語句表程序都寫到1個網(wǎng)絡里也能編輯運行。所以建議直接轉化成語句表來編輯運行，會減少大量的輸入、調(diào)試時間。電氣控制及PLC應用5.6.3

選擇序列與并行序列的編程方法電氣控制及PLC應用在將選擇分支轉化成梯形圖及語句表時應注意以下幾點：?各個程序段中的操作應根據(jù)實際工程要求去編輯，在梯形圖中應處在各段的段開始(LSCR)和段轉移(SCRT)之間，用常開點(SM0.0)控制。?該種結構最需注意的是選擇分支開始的梯形圖轉化，當S0.0動作時，下一步有可能轉移到S0.1或S0.2，所以在S0.0段編程時，要有兩個段轉移指令，然后才是段結束指令。?多個選擇分支應按著從左到右的順序轉化為梯形圖，當左邊支路按著順序結構轉化方法編輯完成后，才轉化右邊支路。?將每個支路的結束段(S0.1和S0.2)的段轉移(SCRT)的目標段都指向匯合處(