PLC梯形图基本电路解析学习课程

1、 第四节第四节 常用基本电路和实例常用基本电路和实例 一、一、 基本电路基本电路 1 1启动、保持和停止电路启动、保持和停止电路 如图如图4-234-23（a a）是一个典型的启动、保持、停）是一个典型的启动、保持、停止电路梯形图。当止电路梯形图。当X1X1为为ONON时，时，X1X1的常开触点闭合，的常开触点闭合，输出继电器输出继电器Y1Y1接通为接通为ONON，X1X1为启动信号。因为为启动信号。因为Y1Y1的常开触点和的常开触点和X1X1并联，当并联，当Y1Y1得电接通后，得电接通后，Y1Y1常开触点闭合，实现自锁。此时无论常开触点闭合，实现自锁。此时无论X1X1接通或接通或者断开，输出

2、继电器者断开，输出继电器Y1Y1保持接通状态。当保持接通状态。当X2X2为为ONON时，时，X2X2的常闭触点断开，输出继电器的常闭触点断开，输出继电器Y1Y1断开为断开为OFFOFF，X2X2为停止信号。实际电路中，启动信号为停止信号。实际电路中，启动信号和停止信号可由多个触点组成的串、并联电路和停止信号可由多个触点组成的串、并联电路提供。提供。第1页/共70页第一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。（a） （b） （c）图4-23 启动、保持、停止电路1（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第2页/共70页第二页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 如图4-24（a）是利用置位复位指令实现

3、的启动、保持、停止电路梯形图。当X1为ON时，X1的常开触点闭合，输出继电器Y1接通为ON，Y1接通后，无论此时X1接通（为ON）或断开（OFF），Y1由于置位指令SET保持接通。当X2为ON时，X2 的常开触点闭合，使得输出继电器Y1被复位为OFF 图4-24 启动、保持、停止电路2（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第3页/共70页第三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 2优先控制电路 在一些有多个输入信号的系统中，先接通的即获得优先权，而后接通的无效（如抢答器）。这样的电路称为优先控制电路。如图4-25所示，此为两个输入信号X1、X2的优先控制程序。其中X0为复位信号，Y1、Y2分

4、别为输入信号X1、X2控制的对应输出继电器，M1、M2为内部辅助继电器。第4页/共70页第四页，编辑于星期六：十五点 四十一分。图4-25 优先控制电路（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第5页/共70页第五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 当X1先接通为ON时，内部辅助继电器M1接通并自锁，输出继电器Y1接通为ON。同时由于M1 的常闭触点断开，即使输入信号X2随后接通，内部辅助继电器M2也无法接通，因此输出继电器Y2并没接通；同理，若X2首先接通为ON时，输出继电器Y2接通为ON而输出继电器Y1则没接通。此电路保证了先接通信号优先保持输出。当X0为ON时，输出继电器Y1或Y2断开，

5、优先电路复位。第6页/共70页第六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。3比较控制电路当输入信号符合预先设定的条件时，对应的输出就会如期接通。表4-15为输入信号X1、X2，输出继电器Y1Y4的关系表。图4-26为对应的梯形图。当X1、X2都接通时，输出继电器Y1接通为ON；其余的如表4-15所示。此电路可以实现采用两个输入信号控制四路输出。表4-15比较控制电路输入输出信号关系表输入信号X1输入信号X2输出信号状态ONONY1ONONOFFY2ONOFFONY3ONOFFOFFY4ON第7页/共70页第七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 （a） （b） （c） 图4-26 比较控制电路 （

6、a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第8页/共70页第八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 4分频控制电路图4-27 分频控制电路（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第9页/共70页第九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 5振荡电路 振荡电路的产生有很多种，图4-28图4-30分别为三种不同控制方式的梯形图。 当X0闭合后，三种振荡电路均产生周期为3s的振荡信号。 （a） （b） （c） 图4-28 振荡控制电路1 （a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第10页/共70页第十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。图4-29 振荡控制电路2（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第11

7、页/共70页第十一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。图4-30 振荡控制电路3（a）梯形图；（b）指令表；（c）波形图第12页/共70页第十二页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 6延时控制电路 （1）通电延时接通、断开电路。图4-31为通电延时接通电路。当X1为ON时，M100接通并自锁，同时定时器T200接通，T200的当前计数器开始工作，对10ms的时钟脉冲进行累积计数。当当前计数器计数值等于设定值500时（从X1接通到此刻延时5s），T200的常开触点闭合，输出继电器Y1接通为ON。当X2为ON时，M100断电，M100常开触点断开，T200复位，其常开触点断开，输出继电器Y1断开。

8、第13页/共70页第十三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第14页/共70页第十四页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 图4-32为通电延时断开电路。当X1为ON时，M100和输出继电器Y1接通并自锁，同时定时器T0接通，T0的当前值计数器开始工作，对100ms的时钟脉冲进行累积计数，当当前计数器计数值等于设定值200时（从X1接通到此刻延时20s），T0的常闭触点断开，输出继电器Y1断电为OFF。当X2为ON时，M100断电，其常开触点断开，T0复位。第15页/共70页第十五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第16页/共70页第十六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 （3）长时间延时控

9、制。某些控制系统需要较长的延时，使用一个定时器无法完成长时间定时的要求，一般可以采用定时器串联来实现。但是某些需要延时几个小时或更长时间的延时场合只用定时器很难实现，此时可以利用内部计数器和定时器组合来实现。第17页/共70页第十七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 图4-35为定时器串联实现长时间延时的控制程序。 当X1为ON，T1接通并开始对100ms的时钟脉冲进行计数，当计数到24000时，从X1接通到此延时40min，T1常开触点闭合，T2接通并开始对100ms的时钟脉冲进行计数，当计数到24000时，又延时了40min，T2常开触点闭合，T3接通并开始对100ms的时钟脉冲进行计数

10、，当计数到24000时，又延时了40min，此时输出继电器Y1接通，实现了延时2h接通的情况。这种情况受到延时的时间和程序编写的限制。第18页/共70页第十八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第19页/共70页第十九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 图4-36为定时器和计数器实现长时间延时的控制程序。 图4-36中，以定时器T1的设定时间40min作为计数器C1的输入脉冲信号，所得的延时时间是T1设定值的n倍。第20页/共70页第二十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第21页/共70页第二十一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 图4-37为计数器实现长时间延时的控制程序。 在图4-3

11、7中以特殊辅助继电器M8014（1min时钟脉冲信号）作为计数器C1 的输入脉冲信号。如果一个计数器不能满足要求，可以将多个计数器串联使用，即用前一个计数器的输出作为后一个计数器的输入脉冲信号，实现更长时间的延时。第22页/共70页第二十二页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第23页/共70页第二十三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。1、起动、保持和停止电路起动信号X1，停止信号X2持续ON的时间很短，称短信号。当X1为ON（起动），X2为OFF时，Y1线圈为ON，Y1常开触点接通，电路自锁保持。此时，X1变为OFF，电路仍接通。当X2为ON时，Y1线圈断电，常开触点断开，电路断开（停止）。

12、此时，X2为OFF，电路仍断开。实际电路中，起动信号和停止信号可能由多个触点组成的串、并联电路提供。第24页/共70页第二十四页，编辑于星期六：十五点 四十一分。2、三相异步电动机的正反转控制电路KM1、KM2分别为控制正、反转运行的交流接触器，KM1、KM2的主触点改变进入电动机的三相电源相序，改变电机转向。FR是手动复位的热继电器，电机过热时其常闭触点断开，使KM1、KM2线圈断电，电机停转。第25页/共70页第二十五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。Y0、Y1的常闭触点分别与对方线圈串联，保证它们不会同时为ON，称互锁电路。X0、

13、X1的常闭触点接入对方的回路，称按钮互锁电路。设电机在正转，改成反转时，可不按停止按钮SB1，直接按反转按钮SB3，X1常闭触点断开Y0线圈。梯形图中的互锁和按钮互锁电路只能保证输出模块中与Y0、Y1对应的硬件继电器的触点不会同时接通，但不能保证控制电机的主触点由于电弧熔焊等故障，不能正常断开时，造成三相短路的事故。第26页/共70页第二十六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。3、定时器、计数器应用程序 定时器范围的扩展 闪烁电路 延时接通/断开电路第27页/共70页第二十七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。定时器范围的扩展FX系列的定时器最长定时时间为3276 .7s，如需更长定时时间，可

14、采用定时扩展。X2为ON，其常开触点为ON，T0开始定时，60s后T0定时时间到，T0常闭触点断开，自已复位，同时T0常闭触点为ON，使自已线圈重新通电定时，T0周而复始工作，直到X2为OFF，最上面一行电路是一个脉冲信号发生器，脉冲周期等于T0为设定值（60s）。T0产生的脉冲列送给C0计数，计满60个数（1h）后，C0当前值等于设定值60，其常开触点闭合。T=0.1KTKC(s)第28页/共70页第二十八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。闪烁电路T0、T1均为OFF，X0为常开触点接通，T0线圈通电，2S后定时时间到，T0常开触点接通，Y0变为ON，同时T1的线圈通电，开始定时；3s后T

15、1定时时间到，其常闭触点断开，T0线圈断电，Y0断电。Y0的线圈周期性地通电和断电，直到X0变为OFF，Y0的通/断时间分别为T1/T0的设定值。第29页/共70页第二十九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。延时接通/断开电路X0控制Y1，X0的常开触点接通后，T0开始定时，9s后T0常开触点接通，Y1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，7s后T1的常闭触点断开，使Y1变为OFF，T1被复位。第30页/共70页第三十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。抢答器第31页/共70页第三十一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第32页/共70页第三十二页，

16、编辑于星期六：十五点 四十一分。第33页/共70页第三十三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第34页/共70页第三十四页，编辑于星期六：十五点 四十一分。报警系统第35页/共70页第三十五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第36页/共70页第三十六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。【例5】料箱盛料过少报警系统系统输入设备有料位低限开关、方式选择开关和复位按钮，输出设备有报警灯和蜂鸣器，控制要求及输入输出接点分配如下：（1）自动方式（X2=OFF)当低限开关（X0）后，蜂鸣器（Y0）开始报警，同时报警灯（Y1）连续闪烁（亮1.5s,灭2.5s）。10s后，蜂鸣器和报警灯停止。复位按钮（X1

17、）按下，也会使二者停止。（2）手动方式（X2=ON）当低限开关（X0）为ON后，蜂鸣器（Y0）开始报警，同时报警灯（Y1）连续闪烁.复位按钮（X1）按下，也会使二者停止。第37页/共70页第三十七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。异步电动机Y/启动控制 问题的提出： 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。图 1（a），（b）为继电器接触器实现的

18、 Y/ 降压控制电路。 第38页/共70页第三十八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。异步电动机Y/降压起动控制电路 第39页/共70页第三十九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 它是根据起动过程中的时间变化，利用时间继电器来控制 Y/ 的换接的。由（ a）图知，工作时，首先合上闸刀开关QS，当接触器KM 1 及KM 3 接通时，电动机Y形起动。当接触器KM 1 及KM 2 接通时，电动机形运行。图（b）为控制电路，其工作过程分析如下: 第40页/共70页第四十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第41页/共70页第四十一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 线路中 KM 2 和KM 3 的

19、常闭触点构成电气互锁，保证电动机绕组只能接成一种形式，即Y形或形，以防止同时连接成Y形及形而造成电源短路。 第42页/共70页第四十二页，编辑于星期六：十五点 四十一分。二、硬件配置 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，SB 1 为停止按钮，SB 2 为起动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM 1 为主电源接触器，KM 2 为形运行接触器，KM 3 为Y形起动接触器。 第43页/共70页第四十三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。二、软件设计 工作过程分析如下：按下启动按钮 SB 2 时，输入继电器X0的常开触点闭合，并通

20、过主控触点（M100常开触点）自锁，输出继电器Y1接通，接触器KM 3 得电吸合，接着Y0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在Y形接线方式下起动；同时定时器T 0 开始计时，延时8秒后T 0 动作,使Y1断开，Y1断开后，KM 3 失电，互锁解除，使输出继电器Y2接通，接触器KM2得电，电动机在形接线方式下运行。第44页/共70页第四十四页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第45页/共70页第四十五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 0 LD X0 1 OR M100 2 ANI X1 3 ANI X2 4 MC N0 M100 7 LDI T0 8 ANI Y2 9 OUT Y1 10 L

21、D Y1 11 OR Y0 12 OUT Y0 13 LDI Y2 14 OUT Y0 K80 17 LDI Y1 18 OUT Y2 19 MCR N0 21 END (b) 指令表 第46页/共70页第四十六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。实验 实验一：抢答器实验（第10周） 实验二：电机Y-启动实验 （第11周）第47页/共70页第四十七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。梯形图设计法：1、经验设计法2、继电器电路图设计法第48页/共70页第四十八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。1、经验设计法 在PLC发展初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图，在一些典型电路基础上，根据

22、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。 有时需多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和辅助触点，才能得到一个较满意的结果。第49页/共70页第四十九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 经验设计法没有普遍的规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大关系。 用于较简单的梯形图设计。第50页/共70页第五十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。例1：送料小车自动控制系统的梯形图设计控制要求：送料小车在限位开关X4处装料，10s后装料结束,开始右行，碰到x3后停下来卸料，15s后左行,碰到x4后又停下来装料，不停地循

23、环，直到按下停止按钮X2，X0，X1 分别用来起动小车右行和左行。第51页/共70页第五十一页，编辑于星期六：十五点 四十一分。为使小车自动停止，将X3，X4常闭触点分别与Y0，Y1线圈串联。为使小车自动起动，将控制装、卸料延时的定时器T0和T1常开触点，分别与手动起动右行和左行的X0、X1常开触点并联，用两个限位开关对应的X4，X3常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器，第52页/共70页第五十二页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 设小车在起动时是空车，按下左行起动按钮X1，小车开始左行，碰到左限位开关，X4常闭触点为断开（OFF），使Y1断开，小车停止运行。 X4常开触点接通（O

24、N），使Y2，T0的线圈通电，开始装料和延时， 10s后T0常闭触点闭合，Y0通电，小车右行； 小车离开左限位开关X4后，X4变为OFF状态，Y2，T0失电，停止装料，T0复位； 右行和卸料过程基本相同； 如果按停止按钮X2，小车将停止运行，系统停止工作。第53页/共70页第五十三页，编辑于星期六：十五点 四十一分。例2：两处卸料的小车的自动控制梯形图设计控制要求：X4处装料，X5，X3处轮流卸料；小车在一次工作循环中两次右行都要碰到X5，第一次碰到X5停下来卸料，第二次碰到它时继续前进。NOTE：应设置一个具有记忆功能的编程元件，以区分第一或第二次碰到X5第54页/共70页第五十四页，编辑于

25、星期六：十五点 四十一分。小车第一次碰到X5，碰到X3时都应停止右行，将X5，X3常闭触点与Y0线圈串联；X5触点并联了中间环节M100的触点，使X5停止右行的作用受到M100的约束，M100作记忆元件，只在小车第二次右行经过X5时有用；利用起保停电路控制M100，其起动条件是X5，停止条件是X3，（在虚线行程内为1状态）将X3，X5的触点并联后驱动Y3，T1；第55页/共70页第五十五页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 调试中，发现小车从X3开始左行，经X5时M100也被置位，使小车下一次右行到X5时也无法停止运行，则在M100起动电路中串入Y1常闭触点； 还有，小车往返经过X5时，虽不会

26、停止运动，但出现短暂的卸料动作，将Y1，Y0的常闭触点与Y3线圈串联；第56页/共70页第五十六页，编辑于星期六：十五点 四十一分。问题与思考 系统在装料和卸料时按停止按钮不能使系统停止工作，如何解决该问题？第57页/共70页第五十七页，编辑于星期六：十五点 四十一分。2、根据继电器电路图设计梯形图的方法 为了便于工厂电气技术员和电工使用，采用梯形图语言编程； 当用PLC改造继电器控制系统时，根据原来的继电器电路图设计梯形图显然是一条捷径； 老继电器控制系统经过长期使用和验证，能完成系统控制要求，只要将继电器控制电路图译成梯形图，用软元件代替硬元件。 这种改造并没改变系统原来的外部特性，（控制

27、面板及上面的器件可不变）对操作工人来说，系统可靠性提高了，但操作习惯未变，减少硬件改造费用及改造工作量。第58页/共70页第五十八页，编辑于星期六：十五点 四十一分。 基本方法：将PLC看成一个继电器控制系统中的控制箱，PLC外部接线描述的是该控制箱的外部接线，梯形图是该控制箱的内部“线路图”，梯形图中的X，Y元件是控制箱与外部世界联系的“中间继电器”，分析时，将梯形图中X元件的触点想象成对应的外部输入器件的触点，Y元件的线圈想象成对应的外部负载的线圈；外部负载的线圈除了受PLC控制外，可能还受外部触点的控制。第59页/共70页第五十九页，编辑于星期六：十五点 四十一分。某卧式镗床的继电器控制电路图；主轴电机是双速异步电动机，中间继电器ZZJ、ZFJ控制主轴电机的起动和停止，接触器ZZC，ZFC控制主轴电机的正反转，接触器1DSC，2DSC和时间继电器SJ控制主轴电机的变速，接触器ZDC用来短接串在定子回路的制动电阻。1JPK，2JPK和1ZPK，2ZPK是变速操纵盘上的限位开关，1HKK，2HKK是主轴进刀与工作台移动互锁限位开关。第60页/共70页第六十页，编辑于星期六：十五点 四十一分。第61页/共70页第六十一页，编辑于星期六：十五点 四十一