4.2梯形图基本电路剖析

1、第三节 梯形图基本电路 起动、保持和停止起动、保持和停止 三相交流异步电动机三相交流异步电动机 定时器定时器/计数器应用程序计数器应用程序 抢答器抢答器 常闭触点输入信号处理常闭触点输入信号处理 梯形图设计法：梯形图设计法：经验设计法，继电器电路图设计法经验设计法，继电器电路图设计法1、起动、保持和停止电路、起动、保持和停止电路起动信号起动信号X1，停止信号，停止信号X2持续持续ON的时间很短，称短信号。的时间很短，称短信号。当当X1为为ON（起动起动），），X2为为OFF时，时，Y1线圈为线圈为ON，Y1常开常开触点接通，电路触点接通，电路自锁保持自锁保持。此时，。此时，X1变为变为OFF，

2、电路仍接通。，电路仍接通。当当X2为为ON时，时，Y1线圈断电，常开触点断开，电路断开（线圈断电，常开触点断开，电路断开（停停止止）。此时，）。此时，X2为为OFF，电路仍断开。，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、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。并联电路提供。2、三相异步电动机的正反转控制电路、三相异步电动机的正反转控制电路KM1、KM2分别为分别为控制正、反转运行的控制正、反转运行的交流接触器交流接触器，KM1、KM2的的主触主触点点改变进入电动机的改变进入电动机的三相电源相序，改变三相电源相序，改变电机转向。电机转向。FR

3、是手动复位的是手动复位的热热继电器继电器，电机过热时，电机过热时其常闭触点断开，使其常闭触点断开，使KM1、KM2线圈断线圈断电，电机停转。电，电机停转。梯形图中，用两个梯形图中，用两个起保起保停电路停电路来分别控制电动来分别控制电动机的正转和反转。机的正转和反转。Y0、Y1的常闭触点分别的常闭触点分别与对方线圈串联，保证与对方线圈串联，保证它们不会同时为它们不会同时为ON，称，称互锁电路互锁电路。X0、X1的常闭触点接入的常闭触点接入对方的回路，称对方的回路，称按钮互按钮互锁电路锁电路。设电机在正转，。设电机在正转，改成反转时，可不按停改成反转时，可不按停止按钮止按钮SB1，直接按反转，直接

4、按反转按钮按钮SB3，X1常闭常闭触点断开触点断开Y0线圈。线圈。梯形图中的梯形图中的互锁和按钮互锁电互锁和按钮互锁电路路只能保证输出模块中与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对应的硬件继电器的触点不会同时接通，同时接通，但不能保证控制电机的主触点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。断开时，造成三相短路的事故。3、定时器、计数器应用程序、定时器、计数器应用程序 定时器范围的扩展定时器范围的扩展 闪烁电路闪烁电路 延时接通延时接通/断开电路断开电路定时器范围的扩展定时器范围的扩展FX系列的定时器最长定

5、时时间为系列的定时器最长定时时间为3276 .7s，如需更长定时时间，可采用，如需更长定时时间，可采用定时扩展。第一种方法是定时扩展。第一种方法是T+C；第二种；第二种方法是接力定时：方法是接力定时：T1+T2+T3+T4（P55图图4-35）。X2为为ON，其常开触点为，其常开触点为ON，T0开始开始定时，定时，60s后后T0定时时间到，定时时间到，T0常闭触常闭触点断开，自已复位点断开，自已复位，同时，同时T0常开触点为常开触点为ON，使自已线圈重新通电定时，使自已线圈重新通电定时，T0周周而复始工作，直到而复始工作，直到X2为为OFF，最上面一行电路是一个脉冲信号发生最上面一行电路是一个

6、脉冲信号发生器，脉冲周期等于器，脉冲周期等于T0为设定值（为设定值（60s）。）。T0产生的脉冲列送给产生的脉冲列送给C0计数，计满计数，计满60个数（个数（1h）后，）后，C0当前值等于设定值当前值等于设定值60，其常开触点闭合。其常开触点闭合。T=0.1KTKC(s)闪烁电路闪烁电路T0、T1均为均为OFF，X0为为常开触点接通，常开触点接通，T0线圈通线圈通电，电，2S后定时时间到，后定时时间到，T0常开触点接通，常开触点接通，Y0变为变为ON，同时，同时T1的线圈通电，的线圈通电，开始定时；开始定时；3s后后T1定时时定时时间到，其常闭触点断开，间到，其常闭触点断开，T0线圈断电，线圈

7、断电，Y0断电。断电。Y0的线圈周期性地通电和的线圈周期性地通电和断电，直到断电，直到X0变为变为OFF，Y0的通的通/断时间分别为断时间分别为T1/T0的设定值。的设定值。延时接通延时接通/断开电路断开电路X0控制控制Y1，X0的常开触点接通后，的常开触点接通后，T0开始定开始定时，时，9s后后T0常开触点接通，常开触点接通，Y1变为变为ON，X0为为ON时其常闭触点断开，使时其常闭触点断开，使T1复位，复位，X0变为变为OFF后，后，T1开始定时，开始定时，7s后后T1的常闭触点的常闭触点断开，使断开，使Y1变为变为OFF，T1被复位。被复位。即延时即延时9秒接通，延时秒接通，延时7秒断开

8、。秒断开。抢答器抢答器异步电动机异步电动机Y/启动控制启动控制 问题的提出：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（动时电流较大，一般是额定电流的（ 5 7 ）倍。）倍。故对于功率较大的电动机，应采用降压起动方式，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。降压起动是常用的方法之一。 起动时起动时，定子绕组首先接成星形，待转速，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接线换成三

9、角形，电动机便进入全电压正常运行状态。图常运行状态。图 1（a），（），（b）为继电器）为继电器接触器实现的接触器实现的 Y/ 降压控制电路。降压控制电路。 异步电动机异步电动机Y/降压起动控制电路降压起动控制电路 它是根据起动过程中的时间变化，利用它是根据起动过程中的时间变化，利用时间继电器时间继电器来控制来控制 Y/ 的换接的。由的换接的。由（ a）图知，工作时，首先合上闸刀开关）图知，工作时，首先合上闸刀开关QS，当接触器，当接触器KM 1 及及KM 3 接通时，电接通时，电动机动机Y形起动。当接触器形起动。当接触器KM 1 及及KM 2 接通时，电动机接通时，电动机形运行。图（形运行。

10、图（b）为控）为控制电路，其工作过程分析如下制电路，其工作过程分析如下: 线路中线路中 KM 2 和和KM 3 的常闭触点构成电的常闭触点构成电气互锁气互锁，保证电动机绕组只能接成一种，保证电动机绕组只能接成一种形式，即形式，即Y形或形或形，以防止同时连接成形，以防止同时连接成Y形及形及形而造成电源短路。形而造成电源短路。 异步电动机异步电动机Y/启动控制启动控制 二、硬件配置二、硬件配置 本模块所需的硬件及输入本模块所需的硬件及输入 /输出端口分配如图所示。由图可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，见：本模块除可编程控制器之外，还增添了部分器件，

11、其中，SB1为停止按钮，为停止按钮，SB2为起动按钮，为起动按钮，FR为热继电器的常开触为热继电器的常开触点，点，KM 1 为主电源接触器，为主电源接触器，KM 2 为为形运行接触器，形运行接触器，KM 3 为为Y形起动接触器。形起动接触器。 二、软件设计二、软件设计 工作过程分析如下：工作过程分析如下： 按下启动按钮按下启动按钮 SB 2 时，输入时，输入继电器继电器X0的常开触点闭合，的常开触点闭合，并通过主控触点（并通过主控触点（M100常开常开触点）自锁，输出继电器触点）自锁，输出继电器Y1接通，接触器接通，接触器KM 3 得电吸合，得电吸合，接着接着Y0接通，接触器接通，接触器KM1

12、得得电吸合，电动机在电吸合，电动机在Y形接线方形接线方式下起动；式下起动； 同时定时器同时定时器T 0 开始计时，延开始计时，延时时8秒后秒后T 0 动作动作,使使Y1断开，断开，Y1断开后，断开后，KM 3 失电，互锁失电，互锁解除，使输出继电器解除，使输出继电器Y2接通，接通，接触器接触器KM2得电，电动机在得电，电动机在形接线方式下运行。形接线方式下运行。 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 LD Y1 11 OR Y0 12 OUT Y0 13 LDI Y2 14

13、OUT Y0 K80 17 LDI Y1 18 OUT Y2 19 MCR N0 21 END (b) 指令表 实验 实验一：抢答器实验实验一：抢答器实验 实验二：电机实验二：电机Y-启动实验启动实验梯形图设计法：1、经验设计法、经验设计法2、继电器电路图设计法、继电器电路图设计法1、经验设计法、经验设计法 在在PLC发展初期，沿用了设计继电器电路图的发展初期，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，方法来设计梯形图，在一些典型电路基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善修改和完善梯形图。梯形图。 有时需多次反复

14、地调试和修改梯形图，不断地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。较满意的结果。 经验设计法没有普遍的规律可遵循，具有很大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用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大关系。关系。 用于较简单的梯形图设计。用于较简单的梯形图设计。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控制要求：送料小车在限位开关X4处处装料装料，10s后装

15、料结束后装料结束,开始右行，碰到开始右行，碰到x3后后停下来卸料停下来卸料，15s后左行后左行,碰到碰到x4后又停下来装料，不停地循环，后又停下来装料，不停地循环，直到按下直到按下停止按钮停止按钮X2，X0，X1 分别用来起动小分别用来起动小车右行和左行。车右行和左行。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， 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

16、，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（ON），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。2、根据继电器电路图设计梯形图的方法、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，为了便于工厂电气技术员和电工使用，采用梯采用梯形图语言编程形图语言编程； 当用当用PLC改造继电器控制系统时，改造继电器控制系统时，根据原来的根据原来的继电器

17、电路图设计梯形图继电器电路图设计梯形图显然是一条捷径；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系统控制要求，只要将继电器控制电路图译成梯形图，成梯形图，用软元件代替硬元件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，（控这种改造并没改变系统原来的外部特性，（控制面板及上面的器件可不变）对操作工人来说，制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。件改造费用及改造工作量。 基本方法：基本方法：将将PLC看成看成一个继电器控制系统中的一个继电器控制系统中的控制箱控制箱，PLC外部接线描述的是该控制箱的外部接线，外部接线描述的是该控制箱的外部接线，梯形图是梯形图是该控制箱的该控制箱的内部内部“线路图线路图”，梯形图中，梯形图中的的X，Y元件是控制箱与外部世界联系的元件是控制箱与外部世界联系的“中间中间继电器继电器”，分析