梯形图程序设计

第6章梯形图程序设计

经验设计法梯形图程序设计的步骤编制梯形图程序的规则逻辑设计法波形图设计法6.1编制梯形图程序的规则

梯形图的每个梯级都是从左母线开始，以继电器线圈或功能指令结束在继电器线圈与右母线之间不能再接任何继电器的触点所有输入继电器、输出继电器、内部工作继电器、定时器、计数器等触点的使用次数是无限的，且常开、常闭形式都可使用在设计梯形图时，应使结构明晰，使之有明确的串、并联关系，不必用复杂的连接来节省触点的使用次数输出继电器可以用做内部工作继电器，其触点使用次数也是无限的但输入继电器线圈的状态不能由程序写入，只能由输入端外接电器决定继电器线圈不能与左母线直接相连可通过系统提供的始终接通标志P_On来连接什么是双线圈现象？绘制梯形图时为什么要防止双线圈现象？两个或两个以上的继电器线圈不能串联使用线圈可以并联使用按照：

“上重下轻、左重右轻”的原则重新排列梯形图重新排列绘制梯形图时怎样才能简化程序？注意梯级的先后顺序PLC的程序是按从上到下、从左到右的顺序执行的，所以在设计梯形图程序时，最好应考虑梯级的先后顺序，以缩短I/O响应时间6.2梯形图程序

设计的步骤

开始分析控制要求确定用户I/O设备PLC硬件系统配置

分配I/O点

绘制流程图

设计梯形图程序输入PLC

正常？NOYESNO

现场调试满足要求？YESNO

模拟调试编制技术文件

交付使用修改程序设计安装控制柜现场施工连线1.深入了解和分析被控对象的

工艺条件和控制要求

被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等对较复杂的控制系统，可用功能图表或状态流程图的形式全面表达出来，以利于编程和调试2.确定系统的输入、输出设备，

并选择PLC类型

根据系统的I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型、存储容量、I/O模块和电源模块的选择根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的输入、输出设备按钮、开关、行程开关、传感器等继电器、接触器、指示灯、电磁阀等输入设备输出设备PLC机型选择对于开关量控制的应用系统，如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等，当对控制速度要求不高时，可选用微型PLC对于以开关量控制为主，带有部分模拟量控制的应用系统，应选用带有模拟量输入输出模块且运算功能较强的小型PLC对于控制比较复杂的中大型控制系统，如闭环控制、PID调节、通信联网等，可选用中、大型PLC当系统的各个控制对象分布在不同的位置时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成分布式控制系统开关量输入模块的选择选择开关量输入模块要根据现场输入信号与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般24V以下属低电平，其传输距离不宜太远。距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠对高密度的输入模块，如32点输入模块，能允许同时接通的点数取决于输入电压和环境温度，一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60％直流12V、24V，交流110V、220V等共点输入、分隔输入等工作电压接线方式8点、16点、32点、64点等输入点数开关量输出模块的选择继电器输出价格便宜，使用电压范围广。但继电器有触点，对寿命有影响，且响应速度较慢，适用于动作不频繁的交直流负载晶闸管输出（交流）和晶体管输出（直流）都属于无触点开关输出，适用于通断频繁的负载。感性负载在断开瞬间会产生较高反压，必须采取抑制措施端子的输出电流必须大于负载电流的额定值，如果负载电流较大，输出端子不能直接驱动时，应增加中间驱动环节输出模块同时接通点数的总电流值不得超过模块规定的最大允许电流3.分配I／O点根据被控对象所连接的I/O模块，对PLC的输入输出继电器进行分配，列出I/O分配表应合理安排内部工作继电器，详细列出各内部工作继电器在程序中的用途，避免重复使用分配定时器／计数器。要注意不同类型定时器的编号不能相同，计数器也不能同号数据存储器也应根据程序设计的需要合理安排，列出各DM通道在程序中的用途，以避免重复使用4.画出系统的控制流程图

或工作波形图对较复杂的控制系统，在设计梯形图程序之前，应根据生产工艺要求先画出控制流程图或波形图，以清楚地表明每步动作的顺序和转换条件，方便PLC程序设计对于简单的控制系统，可省去这一步5.设计应用系统的梯形图程序根据控制要求，应用经验设计法、逻辑设计法或波形图设计法逐步编制梯形图程序在编写程序过程中，充分利用一些典型程序段，可提高编程效率编写程序过程中，要及时对编出的程序进行注释，包括程序的功能，逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试6.将程序输入PLC当使用简易编程器将程序输人PLC时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入当使用PLC的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过RS－232C电缆将程序下载到PLC中7.系统调试第一阶段为模拟调试，以排除程序中的错误。在模拟调试时，外接适当数量的输入开关作为模拟输入信号，通过输出模块上的发光二极管来观察PLC的输出是否满足要求，发现问题立即修改和调整程序，直到满足控制要求第二阶段为现场运行调试。如果控制系统由几个部分组成，则先作局部调试，然后进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功如何进行程序的调试？8.编制技术文件设计及使用说明书PLC梯形图电气原理图电气接线图电器元件布置图系统技术文件6.3经验设计法经验设计法是指在典型控制环节程序段的基础上，根据被控对象的具体要求，凭经验进行组合、修改，以满足控制要求这种设计方法没有普遍的规律可遵循，具有一定的试探性，其设计结果不是惟一的经验设计法是一种通用的设计方法，对各种类型控制系统的设计都适用，没有什么局限性设计者平常要注意收集与积累工业控制系统和生产上常用的各种典型环节程序段，不断丰富自己的经验【例1】设计某液体混合装置的PLC控制程序

按启动按钮，电磁阀YV1通电开通当液位高度到达I时，YV1断电关闭，而电磁阀YV2通电开通当液位高度到达H时，YV2断电关闭，起动电动机M进行搅拌1min后电动机M停止，YV3通电开通，放出混合液去下道工序当液位下降到L时，再延时2s后使YV3断电，并自动开始下一循环按下停机按钮后，不要立即停，而是待一个工作循环完成时才停止YV1YV2液体A液体BYV3HILM1.分析工艺过程，明确控制要求2.统计输入/输出点数并选择PLC型号共有5个输入点按钮2个液位检测开关3个共有4个输出点电磁阀3个电动机接触器1个可选用CJ系列PLC16点开关量输入模块，分配地址CIO000016点开关量输出模块，分配地址CIO00013.分配PLC输入／输出点

输入电器输入端子

输出电器输出端子启动按钮SB10.00接触器KM1.00停止按钮SB20.01电磁阀YV11.01液位开关H0.02电磁阀YV21.02液位开关I0.03电磁阀YV31.03液位开关L0.04

PLC外部接线

4.画控制流程图画控制流程图就是将整个系统的控制分解为若干步，并确定每步的转换条件，以方便梯形图设计5.PLC梯形图程序设计本例动作要求简单，可采用经验设计法根据被控对象的控制功能，首先选择典型控制环节程序段本例中电磁阀控制应选择自锁环节由于所选择的程序段通常并不能完全满足实际控制的要求，所以还应对这些程序段进行组合、修改，以满足控制要求0.000.031.01(电磁阀YV1)1.01第1梯级0.031.001.02(电磁阀YV2)第2梯级1.00(接触器)T0000第3梯级TIM0000#06000.02T0000T00011.03(电磁阀YV3)1.03第4梯级0.04TIM0001#0020第5梯级初步设计的梯形图

初步设计的梯形图程序还存在哪些问题？高液位H0.02中液位I0.03低液位L0.04启动0.00停止0.01如何才能做到自动循环？改成自动循环后，在PLC上电但还没有按下启动按钮时，搅拌机会自行开始工作？放液体过程中，当H＞液位＞I时，电磁阀YV2会接通，如何解决？按了停止按钮后，如何能够在工作了一个循环后停止？存在问题0.000.031.01(电磁阀YV1)1.01第1梯级T0001W2.001.00(接触器)T0000第3梯级TIM0000#06000.020.031.001.02(电磁阀YV2)第2梯级1.03T0000T00011.03(电磁阀YV3)1.03第4梯级0.04TIM0001#0020第5梯级1.030.010.00W2.00(停机记忆)W2.00第6梯级修改后的梯形图程序END高液位H0.02中液位I0.03低液位L0.04启动0.00停止0.016.将程序输入PLC并调试如果用简易编程器输入，则应先将梯形图转换成指令助记符程序如果在计算机上用CX-Programmer软件编程，在CX-Programmer中设置好通信格式后，即可将计算机中的梯形图程序直接下载到PLC程序输入到PLC后先进行模拟调试，在各指定输入端输入信号，观察输出指示灯的状态，若输出不符合要求，应借助编程工具联机查找原因，并排除之模拟调试完成后，就可以进行整个系统的现场运行调试

6.4逻辑设计法工业控制中常用的继电器、接触器的触点只有两种逻辑状态，吸合或断开，因此，可用逻辑代数设计电器控制线路PLC的早期应用就是替代继电器控制系统，因此用逻辑设计方法同样也适用于PLC应用程序的设计当一个逻辑函数用逻辑变量的基本运算式表达出来后，实现这个逻辑函数的梯形图也就确定了基本逻辑函数和运算式与梯形图、指令助记符的对应关系【例2】设计某通风机指示系统的PLC控制程序

某地下通风系统有3台通风机，要求在以下几种运行状态下应显示不同的信号当两台及两台以上通风机运转时，绿灯亮只有一台在运转时，黄灯闪烁三台通风机都不运转时，红灯亮且报警由控制要求可知，这是一个对地下通风系统进行监视的问题。显然，必须先将3台通风机的运行状态信号输入PLC，通过PLC控制各种运行状态的显示1.分析工艺过程，明确控制要求2.统计输入/输出点数并选择PLC型号共有3个输入点3台通风机的运转检测信号共有3个输出点红色指示灯绿色指示灯黄色指示灯可选用CJ系列PLC16点开关量输入模块，分配地址CIO000016点开关量输出模块，分配地址CIO00013.分配PLC输入／输出点输入电器输入端子

输出电器输出端子1号通风机转0.01绿灯1.002号通风机转0.02黄灯1.013号通风机转0.03红灯1.02PLC外部接线

4.列状态表，并写出逻辑表达式

为了明确起见，将系统的工作状态以列表的形式表示出来由于屏幕限制，下面将几种运行情况分开列表为讨论问题方便3台通风机分别用A、B、C表示，绿、黄、红灯分别用F1、F2、F3表示绿灯亮的状态表和逻辑表达式ABCF11101011110111111黄灯闪烁的状态表和逻辑表达式ABCF2100101010011红灯亮且报警的状态表和逻辑表达式ABCF300015.根据逻辑表达式画出梯形图程序其中P_1s是0.5s通、0.5s断的时钟脉冲，用来使黄灯闪烁

6.将程序输入PLC并调试在计算机上打开CX-Programmer软件编程，设置好通信格式后，将计算机中的梯形图程序下载到PLC程序输入到PLC后即可进行模拟调试。以不同的组合模拟输入三台通风机运转信号，观察各种状态下输出指示灯的亮暗情况，应符合要求6.5波形图设计法波形图设计法是根据控制要求先画出对应信号的工作波形图，然后找出各信号状态转换的时刻和条件，再对应时间用逻辑关系去组合，从而画出梯形图波形图设计法对于按时间先后顺序动作的时序控制系统的设计尤为方便【例3】设计某彩灯电路的PLC控制程序某彩灯电路有A、B、C、D四组彩灯，工作过程为：①B、C、D暗，A组亮2s；②A、C、D暗，B组亮2s；③A、B、D暗，C组亮2s；④A、B、C暗，D组亮2s；⑤B、D两组暗，A、C两组同时亮1s；⑥A、C两组暗，B、D两组同时亮1s。然后按①～⑥反复循环。要求用一个开关控制，开关闭合彩灯电路工作，开关断开彩灯电路停止工作1.分析工艺过程，明确控制要求2.统计输入/输出点数并选择PLC型号有1个输入点工作开关共有4个输出点A组彩灯B组彩灯C组彩灯D组彩灯可选用CJ系列PLC16点开关量输入模块，分配地址CIO000016点开关量输出模块，分配地址CIO00013.分配PLC输入／输出点输入电器输入端子

输出电器输出端子工作开关SA0.00A组彩灯HL11.01

B组彩灯HL21.02

C组彩灯HL31.03

D组彩灯HL41.04PLC外部接线

4.画波