第四讲-梯形图程序的编制原则和方法2

第四讲梯形图程序的编制原则和方法本章要点PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法应用举例PLC的装配、检测和维护PLC应用系统设计的步骤及常用的设计方法应用举例本章要点引子国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表图（sequentialfunctionchart）、梯形图（Ladderdiagram）、功能块图（Functionblackdiagram）、指令表（Instructionlist）、结构文本（structuredtext）。梯形图和功能块图为图形语言，指令表和结构文本为文字语言，功能表图是一种结构块控制流程图。一、梯形图概述梯形图是使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。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，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制。图3－1梯形图1．母线梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Busbar)，。在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线（左母线和右母线）之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。右母线可以不画出。2.触点：触点符号代表输入条件如外部开关，按钮及内部条件等。CPU运行扫描到触点符号时，到触点位指定的存储器位访问（即CPU对存储器的读操作）。该位数据（状态）为1时，表示“能流”能通过。计算机读操作的次数不受限制，用户程序中，常开触点，常闭触点可以使用无数次。bit4.线圈：（）表示输出结果，通过输出接口电路来控制外部的指示灯、接触器等及内部的输出条件等。线圈左侧接点组成的逻辑运算结果为1时，“能流”可以达到线圈，使线圈得电动作，CPU将线圈的位地址指定的存储器的位置位为1，逻辑运算结果为0，线圈不通电，存储器的位置0。即线圈代表CPU对存储器的写操作。PLC采用循环扫描的工作方式，所以在用户程序中，每个线圈只能使用一次。5.指令盒：指令盒代表一些较复杂的功能。如定时器，计数器或数学运算指令等。当“能流”通过指令盒时，执行指令盒所代表的功能。梯形图按照逻辑关系可分成网络段，分段只是为了阅读和调试方便。在本书部分举例中我们将网络段省去。二、梯形图的编程规则尽管梯形图与继电器电路图在结构形式、元件符号及逻辑控制功能等方面相类似，但它们又有许多不同之处，梯形图具有自己的编程规则。1）每一逻辑行总是起于左母线，然后是触点的连接，最后终止于线圈或右母线（右母线可以不画出）。注意：左母线与线圈之间一定要有触点，而线圈与右母线之间则不能有任何触点。2）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而不能串联。3）触点的使用次数不受限制。4）一般情况下，在梯形图中同一线圈只能出现一次。5）有几个串联电路相并联时，应将串联触点多的回路放在上方，如图5-2a所示。在有几个并联电路相串联时，应将并联触点多的回路放在左方，如图5-2b所示。这样所编制的程序简洁明了，语句较少。4.2PLC应用系统的设计4.2.1PLC控制系统的设计内容及设计步骤1.PLC控制系统的设计内容（1）根据设计任务书，进行工艺分析，并确定控制方案，它是设计的依据。（2）选择输入设备（如按钮、开关、传感器等）和输出设备（如继电器、接触器、指示灯等执行机构）。（3）选定PLC的型号（包括机型、容量、I/O模块和电源等）。（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（4）编写设计说明书和使用说明书。2.设计步骤（1）工艺分析深入了解控制对象的工艺过程、工作特点、控制要求，并划分控制的各个阶段，归纳各个阶段的特点，和各阶段之间的转换条件，画出控制流程图或功能流程图。（2）选择合适的PLC类型在选择PLC机型时，主要考虑下面几点：1、功能的选择。2、I/O点数的确定。3、内存的估算。+定时器/计数器数量×2+通信接口个数×300+备用量。（3）分配I/O点。（4）程序设计。（5）控制柜或操作台的设计和现场施工。（6）应用系统整体调试。（4）编制技术文件。3PLC控制系统的设计内容（4）分配PLC的I/O点，绘制PLC的I/O硬件接线图。（5）编写程序并调试。（6）设计控制系统的操作台、电气控制柜等以及安装接线图。（4）编写设计说明书和使用说明书。1）PLC的硬件设计PLC硬件设计包括：PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰措施的设计等。选定PLC的机型和分配I/O点后，硬件设计的主要内容就是电气控制系统的原理图的设计，电气控制元器件的选择和控制柜的设计。电气控制系统的原理图包括主电路和控制电路。控制电路中包括PLC的I/O接线和自动、手动部分的详细连接等。电器元件的选择主要是根据控制要求选择按钮、开关、传感器、保护电器、接触器、指示灯、电磁阀等。2）PLC的软件设计软件设计包括系统初始化程序、主程序、子程序、中断程序、故障应急措施和辅助程序的设计，小型开关量控制一般只有主程序。首先应根据总体要求和控制系统的具体情况，确定程序的基本结构，画出控制流程图或功能流程图，简单的可以用经验法设计，复杂的系统一般用顺序控制设计法设计。3）软件硬件的调试调试分模拟调试和联机调试。软件设计好后一般先作模拟调试。模拟调试可以通过仿真软件来代替PLC硬件在计算机上调试程序。用编程软件将输出点强制ON/OFF，观察对应的控制柜内PLC负载（指示灯、接触器等）的动作是否正常，或对应的接线端子上的输出信号的状态变化是否正确。联机调试时，把编制好的程序下载到现场的PLC中。调试时，主电路一定要断电，只对控制电路进行联机调试。通过现场的联机调试，还会发现新的问题或对某些控制功能的改进。4.2.2PLC程序设计常用的方法PLC程序设计常用的方法主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、逻辑设计法、顺序控制设计法等。1.经验设计法2.继电器控制电路转换为梯形图法3.逻辑设计法4.顺序控制设计法1.继电器控制电路转换为梯形图法（1）熟悉现有的继电器控制线路。（2）对照PLC的I/O端子接线图，将继电器电路图上的被控器件（如接触器线圈、指示灯、电磁阀等）换成接线图上对应的输出点的编号，将电路图上的输入装置（如传感器、按钮开关、行程开关等）触点都换成对应的输入点的编号。（3）将继电器电路图中的中间继电器、定时器，用PLC的辅助继电器、定时器来代替。（4）画出全部梯形图，并予以简化和修改。继电器控制电路转换为梯形图法.doc2.经验设计法经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如起保停电路、脉冲发生电路等，这些电路在前面的章节中已经介绍过。设计的目的－－－控制电机有起、保、停三种基本控制第一类起、保、停1.停止优先2.启动优先第二类多条件启动当某个动作启动（动作）条件有多个时，当某个条件满足时，该动作开始动作，这些条件应该并联。当某个动作启动（动作）条件有多个时，当这些条件同时满足时，该动作开始动作，这些条件应该串联。当某个动作动作时可以有多种方式时，这些方式在结构上应该并联。三、多条件停止当某个动作停止时条件有多个，这些条件某个满足时，这个动作要求停下来，这些条件应该串联！当某个动作停止时条件有多个，这些条件同时满足时，这个动作要求停下来，这些条件应该并联！四、互锁典型代表：电机正反转有A、B两个动作，如果要求A动时B不能动或者B动时A不能动，那么在A网络上串联B的常闭㓩触点，在B网络上串联A的常闭㓩触点。五、顺序启动控制有两个动作，A先动B后动有两个动作，要求A先动B后动，则在动作B网络上串联A的常开触点。六、顺序停车现在有两台电机，要求B先停车，A后停车。B先停，A后停，要求在A停车条件上并上B的常开触点。七、动作时间当某个动作有时间要求，一般和控制其动作时间的定时器并联。八、一些术语隐含要求自动才动作后完成后九、典型应知应会程序一)闪烁电路1）2）3）自动往返的小车控制按照启动按钮2后，要求小车在左限位开关SQ1和右限位开关SQ2之间不定循环往返。直到按下停止按钮。练习一小车物料运输控制小车处于后端时，按下启动开关，小车右行，至右限位开关处，漏斗门打开开始装料，7S钟后，自动左行，到左限位处，自动打开底门，开始卸料，5ｓ钟后，自动右行，进行，下次操作。两处卸料小车自动控制的梯形图程序设计三相笼型异步电动机的Y—Δ降压起动控制1）I/O编址输入：I0.0——Y形起动SB2输出：Q0.0——电机通电接触器线圈（KM1）I0.1——停车SB1Q0.1——Y运转接触器线圈（KM3）I0.2——过载保护FRQ0.2——Δ运转接触器线圈（KM2）2）KT对应指令；选定时器：T37（100ms时基接通延时定时器）设定时时间：PT=100（Y形起动时间定时10s）梯形图4）I/O端子连接图三相异步电动机可逆运行能耗制动控制1）I/O编址：I0.1——SB1停车I0.4——FR过载保护Q0.1——KM1线圈I0.2——SB2正转Q0.2——KM2线圈I0.3——SB3反转Q0.3——KM3线圈2）KT的对应指令——选定时器：T37（100ms时基接通延时定时器）设定时时间：PT=100（定时时间10s）2）梯形图（注意：I0.4过载保护设为常开触点）练习二智力抢答器控制要求：1）竞赛者若要回答主持人所提问题，需抢先按下桌上的按钮。2）指示灯亮后，需等主持人按下复位键PB4后才熄灭。为了给参赛儿童一些优待，PB11和PB12中任一个按下时。灯L1亮。而为了对教授组做一定限制，L3只有在PB31和PB32键都按下时才亮。3）如果竞赛者在主持人打开SW开关的10S钟内压下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一个幸运的机会。三、自动门控制装置自动门控制装置由门内光电探测开关K1、门外光电探测开关K2、开门到位限位开关K3、关门到限位开关K4、开门执行机构KM1（使直流电动机正转）、关门执行机构KM2（使直流电动机反转）等部件组成。控制要求：1）当有人由内到外或由外到内通过光电检测开关K1或K2时，开门执行机构KM1动作，电动机正转，到达开门限位开关K3位置时，电机停止运行。2）自动门在开门位置停留8秒后，自动进入关门过程，关门执行机构KM2被起动，电动机反转，当门移动到关门限位开关K4位置时，电机停止运行。