PLC原理与实验--第四章梯形图与顺序功能图设计简介

1、4-1 梯形图的特点及绘制规则梯形图的特点及绘制规则4-2 PLC程序设计方法程序设计方法4-3 顺序控制设计法中梯形图的编顺序控制设计法中梯形图的编程方式程方式4-1 梯形图的特点及绘制规则梯形图的特点及绘制规则一、梯形图概述一、梯形图概述v梯形图是梯形图是PLC程序设计使用最多的编程语程序设计使用最多的编程语言，被称为言，被称为PLC的第一编程语言。的第一编程语言。v梯形图与电器控制系统的电路图很相似，梯形图与电器控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气具有直观易懂的优点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。 v梯形图

2、又被称为梯形图又被称为PLC的电路图或程序，梯的电路图或程序，梯形图的设计称为编程。形图的设计称为编程。 v软继电器如果为软继电器如果为“1”态，则表示梯形图中态，则表示梯形图中对应的软继电器的线圈对应的软继电器的线圈“通电通电”，其常开，其常开触点接通，常闭触点断开；该存储单元如触点接通，常闭触点断开；该存储单元如果为果为“0”态，则表示梯形图中对应的软继态，则表示梯形图中对应的软继电器的线圈电器的线圈“断电断电”，其常开触点断开，其常开触点断开，常闭触点接通。常闭触点接通。1、软继电器、软继电器v能流的方向只能从左到右，从上到下，不能流的方向只能从左到右，从上到下，不能倒流。如果梯形图中出

3、现了能流倒流的能倒流。如果梯形图中出现了能流倒流的情况，则梯形图编写错误。情况，则梯形图编写错误。2、能流、能流 利用能流的概念，有助于我们更好的理解和利用能流的概念，有助于我们更好的理解和分析梯形图。分析梯形图。v梯形图两侧的垂直公共线称为母线（梯形图两侧的垂直公共线称为母线（Bus bar）（分为左母线和右母线）。（分为左母线和右母线）。v借用能流的概念，可以想像左右母线之间有一个借用能流的概念，可以想像左右母线之间有一个左正右负的直流电压，母线之间有左正右负的直流电压，母线之间有“能流能流”从左从左向右流动。向右流动。3、母线、母线v根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与根据梯形图中

4、各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的的逻辑解算逻辑解算。v梯形图的逻辑解算是从左到右、从上到下的顺序梯形图的逻辑解算是从左到右、从上到下的顺序进行的。进行的。4、梯形图的逻辑解算、梯形图的逻辑解算1、梯形图中各编程元件按、梯形图中各编程元件按自上而下、从左自上而下、从左到右到右的顺序排列。每个继电器线圈即对应的顺序排列。每个继电器线圈即对应一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑一个逻辑行（或一层阶梯），每一个逻辑行行起于左母线起于左母线，然后是触点元件的连接，然后是触点元件的连接，最后终止于最后终止于线圈线圈或或右母

5、线右母线。二、梯形图的编程规则二、梯形图的编程规则注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而注意：左母线和线圈之间一定要有触点，而线圈和右母线之间不能有任何触点。线圈和右母线之间不能有任何触点。2、梯形图中的触点可以任意串联或并联，、梯形图中的触点可以任意串联或并联，但继电器线圈只能并联不能串联。但继电器线圈只能并联不能串联。 3、触点（常开或常闭）的使用次数不受限、触点（常开或常闭）的使用次数不受限制，而一般情况下某个编号的线圈只能出制，而一般情况下某个编号的线圈只能出现一次。现一次。4、在每一逻辑行中，串联触点多的支路应、在每一逻辑行中，串联触点多的支路应放在上方。如果串联触点多的支路在下方，

6、放在上方。如果串联触点多的支路在下方，则语句增多，程序变长则语句增多，程序变长 。 5、在每一逻辑行中，并联触点多的支路一、在每一逻辑行中，并联触点多的支路一放在左方。如果并联触点多的支路在右方，放在左方。如果并联触点多的支路在右方，则语句增多，程序变长。则语句增多，程序变长。6、梯形图中不允许一个触点上有双向、梯形图中不允许一个触点上有双向“电电流流”通过，如果有双向通过，如果有双向“电流电流”通过，则通过，则该梯形图不可编程，应根据其逻辑功能作该梯形图不可编程，应根据其逻辑功能作适当的等效变换适当的等效变换 。7、梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条、梯形图中，当多个逻辑行都具有相同条件时，

7、为了节省语句数量，应将其合并。件时，为了节省语句数量，应将其合并。当相同条当相同条件复杂时，件复杂时，合并后可合并后可节约许多节约许多存储空间，存储空间，这对小容这对小容量的量的PLC很有意义。很有意义。8、如果电路结构复杂，用、如果电路结构复杂，用ALD、OLD等指等指令难以处理，可以重复使用一些触点改成令难以处理，可以重复使用一些触点改成等效电路。等效电路。9、在设计梯形图时，输入继电器的状态最、在设计梯形图时，输入继电器的状态最好按输入设备全部为常开而进行设计更为好按输入设备全部为常开而进行设计更为合适，不易出错。如果某些信号只能用常合适，不易出错。如果某些信号只能用常闭输入，则可先按常

8、开设计，然后在梯形闭输入，则可先按常开设计，然后在梯形图中对输入继电器的触点状态取反。图中对输入继电器的触点状态取反。三、语句表转换为梯形图三、语句表转换为梯形图 根据语句表指令及梯形图的绘制规则，将根据语句表指令及梯形图的绘制规则，将语句表程序转换为梯形图程序。语句表程序转换为梯形图程序。LD I0.0A I0.1LPSAN I0.3= Q0.2LRDA I0.5= M3.7LPPAN I0.4= Q0.4LD I0.1AN I0.2LD I0.3A I0.4OLDO I0.5LD I0.6A I0.7LD I1.0AN I1.1OLDALDA I1.2= Q0.0A I1.3= Q0.1v

9、由此可见，由此可见，LAD与与STL编程的根编程的根本区别在于：本区别在于： 利用利用PLC指令对梯形图编程时，指令对梯形图编程时，可以把整个梯形图程序看成由许可以把整个梯形图程序看成由许多多网络块网络块组成，每个网络块均起组成，每个网络块均起始于母线。所有网络块组合在一始于母线。所有网络块组合在一起就是梯形图程序。起就是梯形图程序。LD I0.1O I0.2A I0.3O M0.1LD I0.4AN I0.5ON M0.2ALDON M0.3= Q0.0LD I0.0AN I0.1LDN I0.2AN I0.3OLDLD I0.4A I0.5LD I0.6A I0.7OLDALD= Q0.0

10、LD I0.0AN I0.1A I0.2LD I0.4AN I0.5O I1.0AN I0.6OLDLD I0.3O I0.7ALDLD I1.1AN I1.2OLD= Q0.07-2 PLC程序设计方法程序设计方法v利用自身的常开触点使线圈持续保持通电利用自身的常开触点使线圈持续保持通电状态自锁。状态自锁。v自锁电路使电动机连续运转。自锁电路使电动机连续运转。v电机的起动、保持和停止电路（简称为起电机的起动、保持和停止电路（简称为起保停电路），在梯形图中应用很广。保停电路），在梯形图中应用很广。一、典型单元的梯形图程序一、典型单元的梯形图程序1、自锁程序、自锁程序v起保停起保停PLC程序（可

11、用程序（可用S/R指令来实现）指令来实现）v由两个或多个常闭触点来保证线圈不会同由两个或多个常闭触点来保证线圈不会同时通电。时通电。 2、互锁程序、互锁程序v思考：电动机正反转的思考：电动机正反转的PLC控制电路采用控制电路采用了哪些互锁？了哪些互锁？ 硬件互锁和软件互锁。硬件互锁和软件互锁。v当当X0常开触点闭合后，第一次扫描到常闭常开触点闭合后，第一次扫描到常闭触点触点T0时，时，T0线圈得电延时线圈得电延时1s后后T0常闭常闭触点断开，定时器复位，同时触点断开，定时器复位，同时T0常闭触点常闭触点闭合。当第二次扫描时，又重复上述过程，闭合。当第二次扫描时，又重复上述过程，因此每隔因此每隔

12、1s产生一个脉冲信号。产生一个脉冲信号。3、定时器应用程序、定时器应用程序（1）周期可调的脉冲信号发生器）周期可调的脉冲信号发生器v占空比指脉冲信号的接通时间与断开占空比指脉冲信号的接通时间与断开时间之比。时间之比。（2）占空比占空比可调的脉冲信号发生器可调的脉冲信号发生器vX0常开闭合后，定时器常开闭合后，定时器T0线圈得电，延时线圈得电，延时2s后后T0常开触点闭合，于是定时器常开触点闭合，于是定时器T1线圈线圈得电，同时得电，同时Y0线圈得电；线圈得电；3s后后T1定时时间定时时间到，到，T1常闭触点断开，于是常闭触点断开，于是T0断电复位。断电复位。（3）顺序脉冲发生器）顺序脉冲发生器

13、（4）定时器的级联）定时器的级联4、计数器应用程序、计数器应用程序（1）计数器与定时器联合计时）计数器与定时器联合计时LD I0.0O Q0.0AN I0.2= Q0.0LD Q0.0TON T33, +10000LD T33LD I0.2CTU C11, +400LD C11LD I0.2CTU C12, +400LD C12= Q1.0（2）计数器的级联）计数器的级联 计数器设定值均为400，C11和C12级联后总共计数400400，在定时器100s的基础上，定时时间可达400400100s4444.5小时185天。v无论无论X0接通的时间长短怎样，输出接通的时间长短怎样，输出Y1的脉的脉

14、冲宽度都等于冲宽度都等于T1的定时时间的定时时间2s，Y1输出的输出的脉冲叫作单脉冲。脉冲叫作单脉冲。5、单脉冲程序、单脉冲程序v分析控制要求，选择控制原则；分析控制要求，选择控制原则；v设计主令元件和检测元件，确定输入输出设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设备；v设计执行元件的控制程序；设计执行元件的控制程序；v检查修改和完善程序。检查修改和完善程序。二、二、PLC程序的经验设计法程序的经验设计法1、经验设计法的一般步骤、经验设计法的一般步骤经验设计法适合于具有一定实践经验、对典型单经验设计法适合于具有一定实践经验、对典型单元比较熟悉的设计人员，进行较简单的控制系统的元比较熟悉的设计

15、人员，进行较简单的控制系统的设计。设计。 经验设计法具有试探性和随意性的特经验设计法具有试探性和随意性的特点，没有规律可循，完全依赖于设计者的点，没有规律可循，完全依赖于设计者的个人经验，如果用来设计复杂控制系统，个人经验，如果用来设计复杂控制系统，则存在以下问题则存在以下问题：2、经验设计法的特点、经验设计法的特点u 考虑不周，设计麻烦，设计周期长考虑不周，设计麻烦，设计周期长u 梯形图的可读性差，系统维护困难梯形图的可读性差，系统维护困难v小车左行至限位位置，停止运行并开始装小车左行至限位位置，停止运行并开始装料装料，料装料，20s后装料结束，小车右行；后装料结束，小车右行；v小车右行至限

16、位位置，停止右行并开始卸小车右行至限位位置，停止右行并开始卸料，料，25s后卸料结束，小车左行。后卸料结束，小车左行。3、经验设计法举例、经验设计法举例（1）控制要求）控制要求v小车左行和右行相当于电机的正转和反转小车左行和右行相当于电机的正转和反转控制，而且要求互锁。因此以电机正反转控制，而且要求互锁。因此以电机正反转控制的梯形图为基础，进行小车自动控制控制的梯形图为基础，进行小车自动控制的梯形图设计。的梯形图设计。（2）程序设计思路）程序设计思路v严格按照一定的先后次序运行的系统称为顺序控严格按照一定的先后次序运行的系统称为顺序控制系统，也叫制系统，也叫步进控制系统步进控制系统。其控制总是

17、按顺序。其控制总是按顺序一步一步的进行。一步一步的进行。v顺序控制系统的三种基本类型：顺序控制系统的三种基本类型：时间顺序、逻辑时间顺序、逻辑顺序、条件顺序顺序、条件顺序。v顺序控制设计法顺序控制设计法：是针对顺序控制的一种专门的：是针对顺序控制的一种专门的设计方法。这种方法简单易学，容易为初学者所设计方法。这种方法简单易学，容易为初学者所接受，程序的调试、修改和阅读也很方便接受，程序的调试、修改和阅读也很方便 4-3 顺序控制设计法中梯形图的顺序控制设计法中梯形图的编程方式编程方式一、顺序控制系统一、顺序控制系统 使用顺序控制设计法时，首先要根据系使用顺序控制设计法时，首先要根据系统的工艺过

18、程，画出顺序功能图，然后统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。主要有以根据顺序功能图画出梯形图。主要有以下四个步骤：下四个步骤：v划分步划分步v确定转换条件确定转换条件v绘制顺序功能图（绘制顺序功能图（SFC）v将顺序功能图转换为梯形图（将顺序功能图转换为梯形图（LAD）二、顺序控制设计法的步骤二、顺序控制设计法的步骤步的划分方法：步的划分方法：v根据根据PLC输出状态的变化来划分，在任输出状态的变化来划分，在任何一步之内，输出状态不变，但是相邻步何一步之内，输出状态不变，但是相邻步之间输出状态一定不同。之间输出状态一定不同。 v根据被控对象工作状态的变化来划分。根据被控

19、对象工作状态的变化来划分。但是被控对象工作状态的变化是由于但是被控对象工作状态的变化是由于PLC输出状态的变化引起的，否则就不能这样输出状态的变化引起的，否则就不能这样划分。划分。1、步的概念及步的划分、步的概念及步的划分 将系统的一个工作周期划分为若干个顺序将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（相连的阶段，这些阶段称为步（Step）。）。 v第一步：所有灯灭第一步：所有灯灭v第二步：红灯亮，其余灯灭，持续时间第二步：红灯亮，其余灯灭，持续时间5sv第三步：红灯灭，绿灯亮，黄灯灭，持续时间第三步：红灯灭，绿灯亮，黄灯灭，持续时间10sv第四步：红灯灭，绿灯亮，黄灯亮，

20、持续时间第四步：红灯灭，绿灯亮，黄灯亮，持续时间5s注意：注意： 在任何一步之内，输出量的状态不变，但在任何一步之内，输出量的状态不变，但是相邻两步的状态一定要改变。是相邻两步的状态一定要改变。v转换条件使系统由当前步转入下一转换条件使系统由当前步转入下一步的信号。步的信号。v转换条件来源于三个方面：转换条件来源于三个方面：n 外部输入信号，如按钮开关、限位开外部输入信号，如按钮开关、限位开关的接通关的接通/断开；断开；n PLC内部产生的信号，如定时器、计内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通数器触点的接通/断开；断开；n 若干信号的与、或、非逻辑组合。若干信号的与、或、非逻辑组合。2、

21、转换条件的确定、转换条件的确定 v顺序控制设计法用顺序控制设计法用转换条件转换条件控制代表控制代表各步的各步的编程元件编程元件，使它们的状态按一，使它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制各程元件去控制各输出继电器输出继电器。 v顺序功能图（顺序功能图（SFC：Sequential Function Chart）是描述控制系统的控制）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也叫功能过程、功能和特性的一种图形，也叫功能表图或流程图。表图或流程图。vSFC是一种通用的编程语言，它由步、转是一种通用的编程语言，它由步、转换条件、有向连线等组成

22、。换条件、有向连线等组成。3、顺序功能图的绘制、顺序功能图的绘制 4、梯形图的编制、梯形图的编制 如果如果PLC支持支持SFC编程语言，则可以直接编程语言，则可以直接使用使用SFC作为最终程序，否则就要转换为作为最终程序，否则就要转换为LAD程序。程序。三、顺序功能图的绘制三、顺序功能图的绘制1、步与动作、步与动作 步：系统的某一个状态步：系统的某一个状态 初始步：系统的初始状态初始步：系统的初始状态 动作：施控系统向被控系统发出的命令动作：施控系统向被控系统发出的命令M0.1M0.0 活动步活动步当系统中正处于某一步时，该当系统中正处于某一步时，该步处于活动状态，称为活动步。步处于活动状态，

23、称为活动步。 步处于活动状态时，相应的动作被执行步处于活动状态时，相应的动作被执行。u保持型动作保持型动作：该步不再处于活动状态时，：该步不再处于活动状态时，其动作仍然继续被执行。其动作仍然继续被执行。u非保持型动作非保持型动作：该步不活动时，其动作停：该步不活动时，其动作停止执行。止执行。注意：在顺序功能图中，保持型动作应该用注意：在顺序功能图中，保持型动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。标注。 有向连线：表示步的活动状态的进展方向，有向连线：表示步的活动状态的进展方向，这种进展按有向连线规定的路线和方向进这种进展按有向连线规定的路线和方向

24、进行。行。l活动状态的进展方向习惯上是活动状态的进展方向习惯上是从上到下从上到下或或从左至右从左至右，在这两个方向有向连线上的箭，在这两个方向有向连线上的箭头，头，可以省略可以省略。如果不是上述方向，应在。如果不是上述方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。有向连线上用箭头注明进展方向。 转换：与有向连线垂直的转换：与有向连线垂直的短划线短划线。l转换将相邻两个步分隔开，步的活动状态转换将相邻两个步分隔开，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。的进展是由转换的实现来完成的。2、有向连线、转换与转换条件、有向连线、转换与转换条件 转换条件：是与转换相关的逻辑条件转换条件：是与转换相关的逻辑条

25、件。 转换条件可以用转换条件可以用文字语言文字语言、布尔代数表达布尔代数表达式式或或图形符号图形符号标注在表示转换的短划线的标注在表示转换的短划线的旁边。旁边。l符号符号X和和X分别表示逻辑信号分别表示逻辑信号X为为“1”和和“0”态时，转换实现。态时，转换实现。l符号符号X和和X分别表示信号分别表示信号X从从01和从和从10状态时，转换实现。状态时，转换实现。l布尔代数表达式（布尔代数表达式（X0+X3）C0表示该表表示该表达式逻辑运算结果为达式逻辑运算结果为“1”态时，转换实现态时，转换实现 单序列单序列v由一系列相继激活的步由一系列相继激活的步组成；组成；v每一步的后面只有一个每一步的后

26、面只有一个转换；转换；v每一个转换的后面只有每一个转换的后面只有一个步一个步 。3、顺序功能图的基本结构、顺序功能图的基本结构 选择序列选择序列v一个活动步之后，紧一个活动步之后，紧跟着几个后续步可供跟着几个后续步可供选择；选择；v选择序列的开始称为选择序列的开始称为分支，每个分支都有分支，每个分支都有各自的转换条件；各自的转换条件；v某一时刻只允许选择某一时刻只允许选择一个序列；一个序列；v选择序列的结束称为选择序列的结束称为合并。合并。 并行序列并行序列v转换的实现导致几个转换的实现导致几个分支同时激活；分支同时激活；v为了强调转换的同步为了强调转换的同步实现，有向连线的水实现，有向连线的

27、水平部分用双线表示；平部分用双线表示；v在表示同步的水平线在表示同步的水平线上只有一个转换符号；上只有一个转换符号；v并行序列的开始称为并行序列的开始称为分支，结束称为合并。分支，结束称为合并。 跳转、重复、循环跳转、重复、循环u 该转换的前级步必须是活动步；该转换的前级步必须是活动步；u 相应的转换条件得到满足。相应的转换条件得到满足。4、顺序功能图的转换实现的基本原、顺序功能图的转换实现的基本原则则（1）转换实现的条件）转换实现的条件 如果转换的前级步或后续步不止一个，转如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现成为换的实现成为同步实现同步实现。为了强调同步实。为了强调同步实现，有向连线

28、的水平部分用现，有向连线的水平部分用双线双线表示。表示。同时满足同时满足同步实现同步实现u使所有由有向连线与该转换条件相连的后使所有由有向连线与该转换条件相连的后续步变为活动步；续步变为活动步；u使所有由有向连线与该转换条件相连的前使所有由有向连线与该转换条件相连的前级步变为不活动步级步变为不活动步 。（2）转换实现应完成的操作）转换实现应完成的操作 以上规则适用于任意结构中的转换。以上规则适用于任意结构中的转换。转换实现的基本规则是根据顺序功能图设转换实现的基本规则是根据顺序功能图设计梯形图的基础，它适用于顺序功能图的计梯形图的基础，它适用于顺序功能图的各种结构。各种结构。v在单序列中，一个

29、转换仅有一个前级步和一个后在单序列中，一个转换仅有一个前级步和一个后续步；续步；v在并行序列的分支处，转换有几个后续步，转换在并行序列的分支处，转换有几个后续步，转换实现时要对后续步中的所有编程元件置位；实现时要对后续步中的所有编程元件置位；v在并行序列的合并处，转换有几个前级步，当所在并行序列的合并处，转换有几个前级步，当所有前级步均为活动步时才可能实现转换，转换实有前级步均为活动步时才可能实现转换，转换实现时要对前级步的所有编程元件复位；现时要对前级步的所有编程元件复位；v在选择序列的分支和合并处，一个转换只有一个在选择序列的分支和合并处，一个转换只有一个前级步和一个后续步，但是一个步可能

30、有多个前前级步和一个后续步，但是一个步可能有多个前级步或后续步。级步或后续步。两个步绝对不能直接相两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将连，必须用一个转换将它们隔开；它们隔开；两个转换也不能直接相两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它连，必须用一个步将它们隔开；们隔开；（3）绘制顺序功能图时的注意事项）绘制顺序功能图时的注意事项初始步必不可少；初始步必不可少；v顺序功能图中的初始步一般对应于系统等顺序功能图中的初始步一般对应于系统等待起动的待起动的起始状态起始状态，由于初始步可能没有，由于初始步可能没有动作执行，因此很容易遗漏。动作执行，因此很容易遗漏。如果没有初如果没有初始步，无法表示初

31、始状态，系统也就无法始步，无法表示初始状态，系统也就无法返回到停止状态返回到停止状态。v只有当某一步的所有前级步都是活动步时，只有当某一步的所有前级步都是活动步时，该步才可能变成活动步。该步才可能变成活动步。因此必须要有初因此必须要有初始化信号将初始步预置为活动步始化信号将初始步预置为活动步，否则系，否则系统中永远无法出现活动步，系统无法工作。统中永远无法出现活动步，系统无法工作。顺序控制系统要实现自动控制，必顺序控制系统要实现自动控制，必须多次重复执行同一工艺过程，因须多次重复执行同一工艺过程，因此顺序功能图中一般应有由步和有此顺序功能图中一般应有由步和有向连线组成的闭环。向连线组成的闭环。

32、v单周期操作：在完成一个工艺过程的全部操作后，单周期操作：在完成一个工艺过程的全部操作后，应从最后一步返回初始步，使系统停留在初始状应从最后一步返回初始步，使系统停留在初始状态；态；v连续循环操作：在完成一个工艺过程的全部操作连续循环操作：在完成一个工艺过程的全部操作后，应从最后一步返回下一个工作周期开始允许后，应从最后一步返回下一个工作周期开始允许的第一步。的第一步。 换句话说，就是顺序功能图中不能有换句话说，就是顺序功能图中不能有“到此为止到此为止”的死胡同。的死胡同。v经验设计法实际上是试图用输入信号经验设计法实际上是试图用输入信号I直接直接控制输出信号控制输出信号Q（如下图（如下图a所

33、示）。所示）。 v顺序控制设计法则是用输入量顺序控制设计法则是用输入量I代表控制各代表控制各步的编程元件（如内部辅助继电器步的编程元件（如内部辅助继电器M），），再用它们控制输出量再用它们控制输出量Q（见上图（见上图b）。）。 四、顺序控制设计法的本质四、顺序控制设计法的本质v某一步转换实现时，该转换的后续步某一步转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为非活动步。变为活动步，前级步变为非活动步。v换句话说，当某步换句话说，当某步 为活动步时，为活动步时，其后续步其后续步 为非活动步为非活动步(记记 )，且且 步成为活动步的条件是其前级步成为活动步的条件是其前级步步 为活动步且转换条件为

34、活动步且转换条件 满足。满足。 五、顺序功能图转换为梯形图的基本原则五、顺序功能图转换为梯形图的基本原则d1 . 00 . 03 . 01 . 00 . 0)38(MMTMSMM2 . 01 . 00 . 00 . 01 . 0)(MMIMM3 . 02 . 01 . 02 . 0)37(MMTMM0 . 03 . 02 . 02 . 03 . 0)(MMIMMa) 时序图时序图b) 顺序功能图顺序功能图a) 时序图时序图b) 顺序功能图顺序功能图a) 时序图时序图b) 顺序功能图顺序功能图分析错误：分析错误：最上面的转换没有转换条件；最上面的转换没有转换条件；初始步应为双线方框；初始步应为双

35、线方框；输出输出Q不能作为转换条件（一般不能作为转换条件（一般用输入继电器、内部定时用输入继电器、内部定时/计数器、计数器、以及它们的逻辑组合作为转换条以及它们的逻辑组合作为转换条件）；件）；输入输入I0.5不能作为动作；不能作为动作；转换转换I0.0与最上面的转换不能直接与最上面的转换不能直接相连，没有步隔开；相连，没有步隔开；步步M0.2跳转到跳转到M0.0无转换条件；无转换条件；步步M0.3后门没有转换和步，系统后门没有转换和步，系统运行到步运行到步M0.3时会时会“死机死机”。 5-1 起保停电路法设计梯形图起保停电路法设计梯形图 5-2 置位复位法设计梯形图置位复位法设计梯形图5-3

36、 SCR法设计梯形图法设计梯形图 根据顺序功能图用起保停电路设计法设计梯形图时根据顺序功能图用起保停电路设计法设计梯形图时，用存储器，用存储器M M的位的位Mx.yMx.y来代替步，当某一步活动时对应来代替步，当某一步活动时对应的存储位的存储位Mx.yMx.y为为ONON，非活动时为，非活动时为OFFOFF。 当转换条件成立时，该转换的后续步变为活动步，当转换条件成立时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为非活动步前级步变为非活动步, ,这个过程的实施是：转换条件成这个过程的实施是：转换条件成立时使后续步变为活动步是靠条件立时使后续步变为活动步是靠条件起动起动激活后续步，并激活后续步，并且一但

37、激活就用该步的触点自锁且一但激活就用该步的触点自锁（保持），（保持），使前级步变使前级步变为非活动步是靠串联在前级步的一个常闭触点来终止（为非活动步是靠串联在前级步的一个常闭触点来终止（停停）的。）的。 梯形图中的初始步梯形图中的初始步M0.0M0.0，要用始化脉冲，要用始化脉冲SM0.1SM0.1将其将其置为置为ONON，使系统处于等待状态。，使系统处于等待状态。 这种设计梯形图的方法称这种设计梯形图的方法称起保停电起保停电路法。路法。5.1 5.1 使用起保停电路法设计梯形图使用起保停电路法设计梯形图使用起保停设计梯形图注意关键几步使用起保停设计梯形图注意关键几步I0.2M0M0.1M0.

38、2SM0.1I0.0I0.1M0.0Q0.1Q0.2(1) 单序列的编程方式单序列的编程方式并行序列的并行序列的分支分支编程方式编程方式并行序列的并行序列的合并合并编程方式编程方式M0.6M0.5M1.0M0.4M0.7并行分支结束并行分支结束并行分支开始并行分支开始M0M0.1M0.3SM0.1I0.0I0.1I0.4M0.0Q0.1Q0.3M0.4M0.5I0.5Q0.4M0.6M0.7I0.6Q0.6M1.0Q1.0M0.2I0.2I0.3Q0.2I0.7I1.0(3)(3)使用起保停电路的编程解决小循环问题使用起保停电路的编程解决小循环问题一种。是修改梯形图，在环形中增加一个时间一种。

39、是修改梯形图，在环形中增加一个时间步步M1.0，使的环中不为只有两个步如图，使的环中不为只有两个步如图2，从，从该步到该步到M0.2步通过延时进入。或者在环形中增步通过延时进入。或者在环形中增加一个空步加一个空步M1.0，使的环中不为只有两个步，使的环中不为只有两个步.如如图图3，从该步到，从该步到M0.2步无条件进入。步无条件进入。 一个循环中只有两个步的环称为小循环，如图一个循环中只有两个步的环称为小循环，如图1。小循环用起保停设计出来的梯形图不能正常工。小循环用起保停设计出来的梯形图不能正常工作其根本原因在于作其根本原因在于M0.2步既是步既是M0.3步的上级步又步的上级步又是是M0.3

40、步的下级步，上下级存在互锁问题，无法步的下级步，上下级存在互锁问题，无法进行。修改方法有两种：进行。修改方法有两种： M0.2 M0.3 M0.4 M0.5图1 M1.0T37 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5O0.2O0.3O0.4O0.5 M1.0 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5O0.2O0.3O0.4O0.5 M1.0 T37 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5O0.2O0.3O0.4O0.5M0.2M0.2M0.3Q0.2M1.0 T37 TONINPT 100MST37 1M1.0M0.3 I0.3M1.0M0.2M0.4M0.4M0.5Q0.4M0.3 I0.4Q

41、0.3M0.3M0.3M0.4M0.2 I0.2M1.0循环结构梯形图的写法循环结构梯形图的写法1M1.0M0.2M0.3M0.4M0.5O0.2O0.3O0.4O0.5M1.0M1.0M0.2M0.3 I0.3M0.4M0.4M0.5Q0.4M0.3 I0.4Q0.3M0.3M0.3M0.4M0.2 I0.2M1.0M0.2M1.0M0.2M0.3Q0.2循环结构梯形图的写法循环结构梯形图的写法2 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5另一种解决小循环的方法另一种解决小循环的方法: :顺序功能图不变，在画梯形图时，把原来的线圈互锁（图1）变为按钮（条件）互锁就可以了，如图2。图图1就相当于双

42、连接钮图图2I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38I0.2M0.0T37T38M0.0SM0.1M0.0M0.1M0.4M0.1M0.0 I0.0M0.1M0.2I0.2I0.2Q0.0 TONINPT 100MST37 15M0.2M0.2M0.3Q0.2M0.1 T37例一：使用起保停电路法设计例一：使用起保停电路法设计 小车自动装卸的梯形图程序小车自动装卸的梯形图程序I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38I0.2M0.0T37T38M0.3M0.

43、2 I0.3M0.3M0.4Q0.1 TONINPT 100MST38 10M0.4M0.4M0.1Q0.3M0.3 T38M0.4M0.1M0.1M0.2I0.2Q0.0 TONINPT 100MST37 15前面已有，重复前面已有，重复接上一屏接上一屏SM0.1M0.4M0.0M1.0M0.0M0.1等待M0.4M0.0 I0.0M0.1I0.2I0.2 M1.0M0.1M0.2Q0.0 TONINPT 100MST37 15装料M0.2M0.2M0.3Q0.2M0.1 T37右行I0.2M1.0I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T3

44、7I0.3T38M0.0T37T38M1.0考虑停车M0.3M0.2 I0.3M0.3M0.4Q0.1 TONINPT 100MST38 10卸料Q0.3M0.4M0.4M0.0M0.3 T38M0.1左行M1.0M1.0I0.1I0.0起停电路放在开始也可I0.2M1.0I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38M0.0T37T38M1.0M1.0M1.0I0.2M1.0不按不按I0.1有输出有输出,停止按钮停止按钮,M1.0触点动作触点动作,接通接通黑黑分支通断开分支通断开红红分支分支.M1.0按按I0.1无输出无输出,停

45、止按钮停止按钮,M1.0触点不动作触点不动作,接通接通红红分支通断开分支通断开黑黑分支分支.按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪黄黄红红黄闪黄闪东西向M0.1SM0.1M1.1M0.0M1.2M0.0等待M0.5M0.1M0.2Q0.0 TONINPT 100MST37 500红灯亮

46、M0.0 I0.0M0.1M1.1 M1.2 TONINPT 100MST38 450M0.2M0.1 T37M0.2M0.3绿灯亮例二：例二：使用起保停电路法设计十使用起保停电路法设计十 字路口红绿灯控制的梯形图字路口红绿灯控制的梯形图任一个即可按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪

47、黄黄红红黄闪黄闪东西向 TONINPT 100MST39 30M0.3M0.2 T38M0.3M0.4绿灯亮绿灯亮黄灯闪黄灯闪Q0.1M0.3M0.2绿灯亮绿灯亮 TONINPT 100MST40 20M0.4M0.3 T39M0.4M1.0黄灯亮黄灯亮Q0.2黄灯闪黄灯闪与亮、与亮、M0.4M0.3SM0.5按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s

48、(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪黄黄红红黄闪黄闪东西向M0.5M0.6 TONINPT 100MST41 450绿灯亮绿灯亮M0.0 I0.0M0.5M1.1 M1.2 TONINPT 100MST42 30M0.6M0.5 T41M0.6M0.7绿灯亮绿灯亮与黄闪与黄闪Q0.4M0.6M0.5绿灯亮绿灯亮 TONINPT 100MST43 20M0.7M0.6 T42M0.7M1.0黄灯亮黄灯亮按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1

49、T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪黄黄红红黄闪黄闪东西向Q0.5黄灯闪黄灯闪与亮、与亮、M0.7M0.6SM0.5M1.0M1.1Q0.3 TONINPT 100MST44 500红灯亮M0.7 T43M1.0M0.4 M1.0 T40M0.1 M0.5 M0.0M1.1M1.1M1.2M1.2I0.1I0.0起停电路放在开始也可起保停梯形图中对输出起保停梯形图中对输出Q Q的两种情况处理和对计时器的处理的两种情况处理和对计时器的处理: :1.某

50、一输出Qx.y 仅发生在一步中,输出Qx.y就放在该步中；也可以放在最后,由代表该步的触点驱动输出 Qx.y 。如图:2.某一输出Qx.y发生在几步中(称交叉输出)，输出Qx.y必须放在这几步之后(或最后)，由代表这几步的位触点并联后再驱动输出 Qx.y 如图:Q0.1M0.1M0.2Q0.2M0.1Q0.1M0.2Q0.1Q0.1Q0.2M0.1M0.2M0.1M0.2Q0.1M0.1M0.2M0.1M0.23.计时器在一个梯形图中不充许重复使用所以不会有交叉情况，应放在各步中。把输出集中最后，程序的可读性强，这是一种良好的编程风格。5.2 5.2 使用使用 置位置位S S 、复位、复位R

51、R 指令指令( (以转换为中心以转换为中心) )设计梯形图设计梯形图R SR S指令编写梯形图中对输出指令编写梯形图中对输出Q Q和对计时器和对计时器T T的处理情况：的处理情况： 把所有步中的把所有步中的输出输出Q Q和计时器和计时器T T统一放在统一放在最后输出最后输出，用代表步，用代表步Mx.yMx.y的触点的触点来控制。这是因为控制复位置位的串联电路接通的时间只有一个扫描周期，来控制。这是因为控制复位置位的串联电路接通的时间只有一个扫描周期，转换条件成立时前级马上被复位，该串联电路断开，而转换条件成立时前级马上被复位，该串联电路断开，而Q Q的输出线圈至少应该的输出线圈至少应该在某一步

52、对应的全部时间内被接通。所以放在最后输出。在某一步对应的全部时间内被接通。所以放在最后输出。 根据顺序功能图用根据顺序功能图用 置位置位S S 、复位、复位R R 指令设计梯形图时，用存储器指令设计梯形图时，用存储器M M的位的位Mx.yMx.y来代替步，当某一步活动时，该步的存储位来代替步，当某一步活动时，该步的存储位Mx.yMx.y为为ONON，非，非活动步对应的存储位活动步对应的存储位Mx.yMx.y为为OFFOFF。 当转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为非活动当转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为非活动步。这个过程的实施是：转换条件成立时使后续步变为活动步是靠

53、步。这个过程的实施是：转换条件成立时使后续步变为活动步是靠S S置位置位指令完成的，一但置位就有保持功能，而前级步变为非活动步是指令完成的，一但置位就有保持功能，而前级步变为非活动步是靠靠R R复位复位指令完成的。指令完成的。 梯形图中的初始步梯形图中的初始步M0.0M0.0用始化脉冲用始化脉冲SM0.1SM0.1和和S S置位置位指令将其置为指令将其置为ONON，处于等待状态。处于等待状态。 这种设计梯形图的方法称这种设计梯形图的方法称S S置位置位 、 R R复位复位 指令法。指令法。I0.2M0M0.1M0.2SM0.1I0.0I0.1M0.0Q0.1Q0.2M0.0S1M0.0R1选择

54、序列的选择序列的分支、合并分支、合并编程方式编程方式并行序列的并行序列的分支、合并分支、合并编程方式编程方式M0.0M0.1M0.3SM0.1I0.0I0.1I0.4Q0.1Q0.3M0.4M0.5I0.5Q0.4M0.6M0.7I0.6Q0.6M1.0Q1.0M0.2I0.2I0.3Q0.2I0.7I1.0Q0.0选择选择分支分支选择选择合并合并并行并行分支分支并行并行合并合并例一：例一：用置位用置位S S 、复位、复位R R 指令指令设计设计 小车自动装卸的梯形图程序小车自动装卸的梯形图程序M0.0S1SM0.1I0.2M0.0I0.0M0.1S1M0.0R1M0.1T37M0.2S1M0

55、.1R1M0.2I0.3M0.3S1M0.2R1I0.2M1.0I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38M0.0T37T38M1.0还以小车自动装卸的功能图为例用还以小车自动装卸的功能图为例用S S、R R指令设计梯形图程序指令设计梯形图程序M1.0M0.4I0.2M0.1S1M0.4R1M0.3T38M0.4S1M0.3R1M0.4 M1.0M0.0S1M0.4R1I0.2M1.0I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38M0.0T37T38M1.0I0.

56、2M1.0I0.0I0.2Sm0.1M0.1M0.2M0.3M0.4Q0.0Q0.2Q0.1Q0.3T37I0.3T38M0.0T37T38M1.0Q0.2M0.2Q0.3M0.4Q0.0M1.0 TONINPT 100MST37 150Q0.1M0.3 TONINPT 100MST38 100M1.0I0.1I0.0M1.0当按了当按了I0.0I0.0起动按钮起动按钮M1.0M1.0成立成立, ,程序返程序返回回M0.1M0.1步循环运行步循环运行. .当按了当按了IO.1IO.1停止按停止按钮钮M1.0M1.0不成立不成立, ,返回返回M0.0M0.0步停止等待步停止等待. .例二：方法一

57、，用置位例二：方法一，用置位S 、复位、复位R 指指令设计十字路口红绿灯控制的梯形图令设计十字路口红绿灯控制的梯形图按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪黄黄红红黄闪黄闪东西向M0.1T37M0.2S1M0.1R1M0.2T38M0.3S1M0.2R1M0.3T39M0.4S1M0.3

58、R1I0.0M0.1S1M0.0M1.1M0.0R1M1.2M1.1R1M0.0S1SM0.1M1.1M1.1R1M1.2该M0.1步可和后面的M0.5步合为一步,如红线所画,这样后面的M0.5步可略去.因为这两步进入的条件一样.M0.5S1按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪黄黄红

59、红黄闪黄闪东西向M0.5T41M0.6S1M0.5R1M0.6T42M0.7S1M0.6R1M0.7T43M1.0S1M0.7R1I0.0M0.5S1M0.0M1.1M0.0R1M1.2M1.1R1该M0.5步可和M0.1步合为一步,这样该步可略去按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38M1.1Q0.2T40M0.5M0.6M0.7Q0.5Q0.4T42Q0.4T41Q0.5T432s(50s)M1.2M1.2红红南北向绿绿绿绿绿绿黄黄绿绿黄闪黄闪

60、黄黄红红黄闪黄闪东西向M0.4R1T40M0.4M1.0M1.1S1M1.0R1M1.2I0.1I0.0M1.2按按I0.0I0.0起动按钮起动按钮,M1.2,M1.2成立成立, ,程序返回程序返回M0.1M0.1、M0.5M0.5步循环运行步循环运行. .当按当按IO.1IO.1停止停止按钮按钮,M1.2,M1.2不成立不成立( ( 成立成立),),返回返回M0.0M0.0步停止等待步停止等待. .M1.2按时间进程执行按时间进程执行SM0.1I0.050s45s3s45s3s2sM0.0Q0.0M0.1M0.2M0.3M0.4M1.0T37Q0.3T44Q0.2Q0.1T39Q0.1T38