PLC教学课件-第三章-梯形图程序设计.ppt

PLCPLC教学课件教学课件- -第三章第三章- -梯梯形图程序设计形图程序设计第三章 梯形图程序设计第一节 直接设计法 有一些简单的梯形图可以借鉴继电器控制的电路图来设计，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，进行修改和完善，得到符合控制要求的梯形图，称为直接设计法（或称经验设计方法） 一、根据电气控制线路设计控制程序设计控制程序的步骤：(1)根据电气控制线路，定义PLC的输入点和输出点 (I／0点分配)2)直接将电气控制线路转译为梯形图草图3)根据梯形图编程原则修改草图输出线圈右边的 触点左移；垂直母线的触点移入其下各分支或使 用主控指令；与线圈并联的触点变换转移到线圈 前4)优化、完善梯形图 例1： 电动机正反转控制  解（1）输入点和输出点分配见表 （2）PLC的输入输出接线图(3)直接将电气控制线路转译为梯形图草图（4）根据梯形图编程原则修改、完善后的梯形图 例例2 2：自耦变压器降压启动控制如图所示：自耦变压器降压启动控制如图所示示  解（1）输入点和输出点分配见表 （2）PLC的输入输出接线图(3)直接将电气控制线路转译为梯形图草图（4）根据梯形图编程原则修改、完善后的梯形图 二、根据控制要求直接设计控制程序 设计控制程序的步骤 (1)按所给的控制要求，将机械的运动分解成各自独立 的简单运动，分别设计这些简单运动的基本控制程 序。

(2)根据制约关系，选择自锁、联锁触点，设计自 锁、联锁程序 (3)根据运动状态选择控制原则，设计主令元件、检 测元件和继电器等 (4)设置必要的保护，修改、完善程序 控制要求： (1)自动循环工作 (2)点动控制(供调试用) (3)单循环运行例：用PLC控制工作台的自动往返运行，工作台前进、后 退由电动机通过丝杆拖动，如图所示解：1、首先分析控制要求1）工作台的前进与后退通过电动机的正反转来控制，所以完成这一动作可以采用电动机正反转控制的基本程序2）工作台的工作方式有点动和自动连续运行两种方式，可以采用程序实现两种工作方式的转换，也可以采用选择开关SA1来转换设选择开关SA1闭合时，工作台采用点动方式；SA1断开时，工作台采用自动连续运行方式（3）工作台有单循环和多次循环两种工作状态，可以采用选择开关SA2来转换，设SA2闭合时，工作台为单循环工作状态；SA2断开时，工作台为多次循环工作状态循环次数由计数器控制2、 I／O点分配 3、PLC的输入输出接线图4、程序设计(1)设计基本控制程序 （2)设计自动往返控制程序 (3)设计点动控制程 (4)设计单循环控制程序 (5)设计保护环节 第二节 逻辑设计法 一、逻辑设计法一、逻辑设计法 逻辑设计法就是应用逻辑代数以逻辑组合的方法和形式设计电气控制系统，逻辑设计法的理论基础是逻辑函数，而继电接触控制的本质是逻辑线路。

对于任何一个电气控制线路，线路的接通或断开都是通过继电器的触点来实现的，故电气控制线路的各种功能必定取决于这些触点的断开、闭合两种状态因此，从本质上来说，电气控制线路是一种逻辑线路，可用逻辑函数来表示 PLC的梯形图程序的基本形式也是逻辑运算与、或、非的逻辑组合，逻辑函数表达式与梯形图有对应关系，可以相互转化 （1）电路中常开触点用原变量表示，常闭触点用 反变量表示 （2）触点串联可用逻辑与表示，触点并联可用逻 辑或表示 （3）其他更复杂的电路，可用组合逻辑表示 设计规则：逻辑逻辑““与与” M0=X1·X2” M0=X1·X2逻辑逻辑““或或” M0” M0＝＝X1+X2X1+X2逻辑逻辑““非非” M0” M0＝＝ X1““或或/ /与与””运算式运算式 M0 M0＝（＝（X1+M0X1+M0））·X2·X3·X2·X3““与与/ /或或””运算式运算式 M0 M0＝（＝（X1·X2X1·X2））+ +（（X3·X4X3·X4））例：梯形图对应的逻辑函数表达式为： 例：梯形图对应的逻辑函数表达式为： 二、用逻辑设计法设计二、用逻辑设计法设计PLCPLC程序的步骤程序的步骤 1．通过分析控制课题，明确控制任务和要求。

2．将控制任务、要求转换为逻辑控制课题 3．列真值表分析输入与输出的关系或直接写出逻 辑函数4．根据逻辑函数画出梯形图 三、设计举例 1、 某一电动机只有在三个按钮中的任何一个或任何两个动作时，才运转，否则其它任何情况都不运转解：PLC的输出Y来控制电动机，输入用A、B、C来表示三个按钮逻辑函数为：简化后：根据逻辑代数表达式，画梯形图根据逻辑代数表达式，画梯形图2、三层电梯控制 电梯工作控制要求如下：电梯工作控制要求如下： (1) (1) 当电梯停于一层或二层时，如果按当电梯停于一层或二层时，如果按3AX3AX按钮呼叫，则电梯上升到三按钮呼叫，则电梯上升到三 层，由行程开关层，由行程开关3LS3LS停止 (2) (2) 当电梯停于三层或二层时，如果按当电梯停于三层或二层时，如果按1AS1AS按钮呼叫，则电梯下降到一按钮呼叫，则电梯下降到一 层，由行程开关层，由行程开关lLSlLS停止 (3) (3) 当电梯停于一层时，如果按当电梯停于一层时，如果按2AS2AS按钮呼叫，则电梯上升到二层，由按钮呼叫，则电梯上升到二层，由 行程开关行程开关2LS2LS停止。

停止 (4) (4)当电梯停于三层时，如果按当电梯停于三层时，如果按2AX2AX按钮呼叫，则电梯下降到二层，由按钮呼叫，则电梯下降到二层，由 行程开关行程开关2LS2LS停止 (5) (5) 当电梯停于一层时，如果按当电梯停于一层时，如果按2AS2AS、、3AX3AX按钮呼叫，则电梯先上升到按钮呼叫，则电梯先上升到 二层，由行程开关二层，由行程开关2LS2LS暂停，暂停，3 s3 s，继续上升到三层，由，继续上升到三层，由3LS3LS停止 (6) (6) 当电梯停于三层时，如果按当电梯停于三层时，如果按2AX2AX、、3AXⅨ3AXⅨ按钮呼叫，则电梯先下降按钮呼叫，则电梯先下降 到二层，由行程开关到二层，由行程开关2LS2LS暂停暂停3 s3 s，继续下降到一层，由，继续下降到一层，由lLSlLS停止 (7) (7) 电梯上升途中，任何反方向的下降按钮呼叫无效；电梯下降途中电梯上升途中，任何反方向的下降按钮呼叫无效；电梯下降途中 任何反方向的上升按钮呼叫无效。

任何反方向的上升按钮呼叫无效 解解：：三三层层电电梯梯控控制制的的输输入入和和输输出出均均为为开开关关量量，，可可直直接逐条进行逻辑设计接逐条进行逻辑设计 1、输入点和输出点分配输入点和输出点分配 输输 入入输输 出出一层上行呼叫一层上行呼叫1AS1ASX0X0上行输出上行输出 KM1 KM1Y1Y1二层上行呼叫二层上行呼叫2AS2ASX1X1下行输出下行输出 KM2 KM2Y2Y2二层下行呼叫二层下行呼叫2AX2AXX2X2三层呼叫三层呼叫3AX3AXX3X3一层行程开关一层行程开关1LS1LSX11X11二层行程开关二层行程开关2LS2LSX12X12三层行程开关三层行程开关3LS3LSX13X131) 此条中的输出为上升，其进入条件为3AX呼叫 ，2、根据条件列逻辑式且电梯停于一层或二层，用1LS、2LS表示停的位置因此，进入条件可以表示为： (1LS+2LS)·3AX=(Xll+X12)·X3(1LS+2LS)·3AX=(Xll+X12)·X3退出条件为3LS动作，因此逻辑输出方程为： 2) 此条中输出为下降，其进入条件为： (2LS+3LS)·1AS=(X12+X13)·X0 退出条件为1LS动作，逻辑输出方程为 3) 此条中输出为上升，其进入条件为： 1LS·2AS=X11·X1 退出条件为2LS动作，逻辑输出方程为：4)4)此条中输出为下降，其进入条件为：此条中输出为下降，其进入条件为： 3LS·2AX=X13·X2 3LS·2AX=X13·X2 退出条件为退出条件为2LS2LS动作，逻辑输出方程为：动作，逻辑输出方程为： 5)5)此此条条中中输输出出为为上上升升，，为为了了控控制制电电梯梯到到二二层层后后暂暂停停3 s3 s，要使用定时器，要使用定时器TOTO，其进人条件为：，其进人条件为： 1LS·2AS·3AX+TO=X11·X1·X3+TO 1LS·2AS·3AX+TO=X11·X1·X3+TO退出条件为退出条件为2LS2LS或或3LS3LS动作，逻辑输出方程为：动作，逻辑输出方程为：6)6)此条中输出为下降，为了控制电梯到二层后暂此条中输出为下降，为了控制电梯到二层后暂停停3 s3 s，要使用定时器，要使用定时器T1T1，其进入条件为：，其进入条件为： 3LS·2AX·1AS+T1=X13·X2·X0+T1 3LS·2AX·1AS+T1=X13·X2·X0+T1退出条件为退出条件为2LS2LS或或1LS1LS动作，逻辑输出方程为：动作，逻辑输出方程为：7)7)为为了了实实现现电电梯梯上上升升途途中中任任何何反反方方向向的的下下降降按按钮钮呼呼叫叫都都无无效效，，需需要要在在下下降降输输出出方方程程中中串串联联Y1Y1的的““非非””，，即即实实现现联联锁锁，，当当Y1Y1动动作作时时，，不不允允许许Y2Y2动动作作。

为为了了实实现现电电梯梯下下降降途途中中任任何何反反方方向向的的上上升升按按钮钮呼呼叫叫无无效效，，可可以以通通过过在在上上升升输输出出方方程程中中串串Y2Y2的的““非非””来实现3、用辅助继电器M41、M43、M45、M47分别表示第1、3、 5条控制要求的输出函数和T0的控制 用辅助继电器M42、M44、M46、M48分别表示第2、4、6条控制要求的输出函数和T1的控制 上升逻辑输出方程整理如下： 下降逻辑输出方程整理如下：下降逻辑输出方程整理如下：4、根据逻辑输出方程可画出三层电梯控制梯形图 第三节 状态表设计法 一、状态表 可编程控制器所控制的过程是由若干个稳定的状态组成的，每个状态的建立，都是由于受到了某个主令信号的作用 状态表是表示被控对象工作过程的一种矩形表格，表格由序号、主令信号、动作、执行元件、输入信号、辅助继电器、约束等栏组成 序号栏 ——状态序号主令信号栏——该状态的切换用主令信号 动作栏——状态对应的动作名称 执行元件栏——对应该状态的各输出元件的状态(1或0) 输入信号栏——各个现场输入元件常开触点的状态(1或0）辅助继电器栏——将要设计的辅助继电器状态 约束栏——对主令信号进行约束，以确保状态按所需的顺序进行 例如，某一冷加工自例如，某一冷加工自动线动线有一有一钻钻孔孔动动力力头头，加工控制，加工控制过过程如下：程如下： (1) (1)动动力力头头在原位，按下启在原位，按下启动动按按钮钮，接通，接通电电磁磁阀阀Y1Y1，主，主轴电动轴电动机启机启动动，， 动动力力头头快快进进。

(2)(2)动动力力头头快快进进，，碰碰到到限限位位开开关关SQ1SQ1后后，，接接通通电电磁磁阀阀Y1Y1和和Y2Y2，，动动力力头头由快由快 进转为进转为工工进进 (3) (3)动动力力头头碰到限位开关碰到限位开关SQ2SQ2后，后，Y1Y1和和Y2Y2断开，并开始延断开，并开始延时时10s10s (4) (4)延延时时间时时间到，接通到，接通电电磁磁阀阀Y3Y3，，动动力力头头快退 (5)(5)动动力力头头退退回回原原位位，，SQ0SQ0动动作作，，主主轴轴电电动动机机停停止止，，动动力力头头停停止止，，完完成一成一 次循次循环环二、状态的区分 1、特征数 状态表用1、0记录了每个输入信号触点的状态，它们从左到右排成一行，组成一个二进制数，称为特征数 某一状态的特征数的个数n可用n=2m来计算，中m为该状态中“ ”的个数例如第三个状态，出现了两次“ ”，即m=2，所以特征数的个数是4  各个状态的特征数记在特征数栏中，具有以下含义：(1)特征数中的每个数码表示一个输入信号元件常开触点的状态。

如第四个状态的特征数表明A、C处于断开状态，B处于闭合状态假如B是一个行程开关，而且有联动的常开、常闭两个触点状态表中仅仅列出它的常开触点的状态，而另一个常闭触点的状态恰好与常开触点的状态相反，虽然表中没有表明其状态，但可以认为是已知的 (2)每个特征数表明它所代表的触点状态只有一种取值，因此将这些触点(常开或常闭)任意组合之后，接在梯形图中，驱动输出线圈，线路不是接通就是断开即由这些逻辑变量构成的逻辑函数的取值是确定的，取“l”或者取“0” 2、可区分状态与不可区分状态 具有相同特征数的两个或多个状态不能用同样的逻辑函数输出不同的函数值，用这些输入元件的触点控制输出执行元件的状态，必然有相同的结果这样就不能达到不同状态不何控制结果的要求，除非这两个或多个状态有相同的控常要求因此，把需要不同输出函数而又有相同特征数的状态称为不可区分状态，而相互之间有不同特征数的状态称为可区分状态 第第1 1和第和第3 3状状态态都有相同特征数都有相同特征数100100，，这这两个是不可区分状两个是不可区分状态态；；第第2 2和第和第4 4状状态态都有相同的特征数都有相同的特征数010010，，这这两个也是不可区分状两个也是不可区分状态态；；第第1 1、、2 2、、3 3状状态态中有相同的特征数中有相同的特征数000000，，这这三个状三个状态态也是不可区分状也是不可区分状态态；；第第4 4和第和第1 1、第、第3 3状状态态特征数不同，它特征数不同，它们们是可以区分的。

是可以区分的在在这这个表中有三个不可区分个表中有三个不可区分组组3．通过辅助继电器区分状态 通过添加辅助继电器，将其状态取值适当地尾辍在原特征数的后面，就能够成一种新的完全区分各个状态的“特征数” 特征数所对应的触点变量就相当于真值表中由双值变量所组成的最小项，用最小项表达式能够求得输出函数的逻辑式，那么，由特征数就能求得输出元件的逻辑函数 设设置置了了两两个个辅辅助助继继电电器器M1M1和和M2M2，，M1M1和和M2M2构构成成的的尾尾缀缀数数码码是是1010、、1111、、0101、、0000，，把把它它们们尾尾缀缀在在特特征征数数之之后后，，得得到到的的新新特特征征数数如如表表中中最最后后一一栏栏所所示示辅辅助助继继电电器器的的加加入入，，使使所所有有状状态态得得到到区区分分，，并并且且可可以以利利用用特特征征数数构构成成每每个个状状态态的的输输出出逻辑逻辑函数 (1)(1)继继电电器器能能记记忆忆使使它它启启动动或或关关闭闭的的短短信信号号，，继继电电器器线线圈圈状状态态切切换换时时它它的的触触点点也也作作相相应应的的状状态态切切换换。

因因此此，，一一个个继继电电器器只只要要有有了了使使其其启启动动，，关关闭闭的的主主令令信信号号，，它它的的触触点点状状态态取取值值就就可可以以用用来来充充当当尾尾缀缀数数码码，，并并用用来区分状态来区分状态 (2)(2)理理论论上上，，n n个个继继电电器器应应有有2 2n n种种独独立立状状态态，，假假如如用用它它们的触点状态组成最小项，就可以区分们的触点状态组成最小项，就可以区分2 2n n个状态 (3)(3)可可编编程程控控制制器器选选好好后后，，辅辅助助继继电电器器就就可可以以任任意意使使用 三、应用状态表设计控制程序 通通过过状状态态表表使使可可编编程程控控制制器器的的程程序序设设计计问问题题转转化化为为如如何何在在状状态态表表中中设设置置辅辅助助继继电电器器和和如如何何写写这这些些继继电电器器和和输输出出元元件件的的逻逻辑辑表表达达式式的的问问题题有有了了逻逻辑辑表表达式，就可以直接用助达式，就可以直接用助记记符指令表符指令表语语言或梯形言或梯形图语图语言写出程序言写出程序1、辅助继电器的逻辑函数 其其中中M M或或M Mn n为为辅辅助助继继电电器器的的当当前前状状态态，，MjMj或或M Mn+1n+1为为下下一一个个状状态态值值，，QAQA为为启启动动信信号号或或进进入入信信号号，，TATA为为关关闭闭信信号号或退出信号或退出信号 2、辅助继电器的设置 (1)阶梯型结构表所示为五状态顺序控制过程，为了区分状态，每个状态启动一个辅助继电器，最后一个状态将所有辅助继电器关闭。

可以看出，辅助继电器的设置象楼梯的阶梯，因此将这种结构称为阶梯型结构N个状态需要使用N-1个辅助继电器，而N—l个辅助继电器可以区分2N-1个状态，还有2N-1一N个状态没有使用 (2)(2)约约束束条条件件 M1M1、、M2M2、、M3M3分分别别为为M2M2、、M3M3、、M4M4启启动动的约束条件，的约束条件，M4M4为为M1M1的退出条件的退出条件 (3)(3)逻辑函数逻辑函数 执行元件的逻辑函数：执行元件的逻辑函数：辅辅 助助继继电电器器函函数：数：3 3．根据逻辑函数设计程序．根据逻辑函数设计程序四、应用实例四、应用实例 木木材材切切削削机机气气动动控控制制由由两两个个用用于于夹夹紧紧木木材材的的气气缸缸和和一一个个控控制制电电锯锯进进退退的的气气缸缸组组成成，，如图所示如图所示电气控制要求如下：电气控制要求如下： (1)(1)按按下下启启动动按按钮钮SB1SB1，，1DT1DT得得电电，，把把木木材材轻轻轻轻夹夹住住，，这这时时，，工人可以微调木材的位置。

工人可以微调木材的位置 (2)(2)调整好木材位置后，按下调整好木材位置后，按下SB2SB2，，2DT2DT、、3DT3DT得电，得电， 夹紧木材，电锯开始切削木材，进给速度由节流阀调节夹紧木材，电锯开始切削木材，进给速度由节流阀调节 (3)(3)推推动动电电锯锯前前进进的的活活塞塞杆杆，，移移动动到到某某一一位位置置，，触触动动行程开关行程开关SQ1SQ1，，3DT3DT失电，电锯快速返回原位失电，电锯快速返回原位(4)(4)退退到到原原位位后后，，触触动动行行程程开开关关SQ2SQ2，，1DT1DT、、2DT2DT失失电电，，夹具放开木材，整个过程完成夹具放开木材，整个过程完成 解：(1)输入点和输出点分配 (2)画出状态表 (3)写出逻辑函数 (4)画出控制梯形图 。