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1、第9章 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例,内容提要,学习要求,PLC的梯形图程序设计法是目前使用较广泛的一种设计方法，故本章重点介绍PLC梯形图的经验设计法及应用、梯形图的逻辑设计法及应用、梯形图的翻译设计法及应用和梯形图的程序控制设计法及应用。,掌握PLC梯形图程序设计法。 了解PLC梯形图四种设计法应用的优缺点。 熟练掌握PLC的梯形图的顺序控制设计法，能够利用此法根据具体问题画出顺序功能图，然后画出梯形图。,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,一些经验设计法的基本步骤：,（1）分解控制功能，画输出线圈梯级。,（2）建立辅助位梯级。,（3）画互锁条件和保护条件。,9.1 PLC梯形
2、图的经验设计法及应用,9.1.1 启动、保持和停止电路,图9.1 单向全压启动控制电路,图9.2 单向全压启动控制电路梯形图,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.2 运货小车的自动控制,1运货小车的工艺过程,图9.3 运货小车示意图,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.2 运货小车的自动控制,2程序设计,（1）输入/输出点地址分配。,停止按钮SB0 I0.0 右行启动按钮SB1 I0.1 左行启动按钮SB2 I0.2 限位开关SQ0 I0.3 限位开关SQ1 I0.4 限位开关SQ2 I0.5 小车右行 Q0.0 小车左行 Q0.1 小车装料 Q0.2 小车卸料 Q0.
3、3,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.2 运货小车的自动控制,2程序设计,图9.4 小车控制梯形图,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.2 运货小车的自动控制,3程序说明,为使小车自动停止，将I0.5和I0.3的常闭触点分别与Q0.0和Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器T37和T38的常开触点，分别与手动右行和左行的I0.1、I0.2的常开触点并联，并用限位开关对应的I0.3、I0.4和I0.5的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.3 交通指挥信号灯的控制,1控制开关,信号灯受
4、一个启动开关控制。当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮；当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.3 交通指挥信号灯的控制,2控制要求,根据控制要求可知，这是一个时序逻辑控制系统。,图9.5 交通指挥信号灯时序图,9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.3 交通指挥信号灯的控制,3输入/输出地址分配,根据时序图，交通信号灯输入/输出地址分配为： 启动按钮： I0.0 警灯： Q0.0 南北红灯： Q0.1 东西绿灯： Q0.2 南北绿灯： Q0.5 东西黄灯： Q0.3 南北黄灯： Q0.6 东西红灯： Q0.4,
5、9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用,9.1.3 交通指挥信号灯的控制,4程序设计及说明,图9.6 交通指挥信号灯控制梯形图程序,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制,图9.7 三层电梯地址分配和示意图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制,1三层电梯动作控制要求,（1）当电梯位于1层或2层时，若按3层的向下外呼按钮SB23，则电梯上升到3层，由行程开关SQ3停止电梯上升。 （2）当电梯位于1层时，若按2层的向上外呼按钮SB12，则电梯上升到2层，由行程开关SQ2停止电梯上升。 （3）当电梯位于2层或3层时，若按1层的向上外
6、呼按钮SB11，则电梯下降到1层，由行程开关SQ1停止电梯下降。 （4）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。 （5）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，此时3层的向下外呼按钮SB23不按，则电梯上升到2层，行程开关SQ2停止电梯上升。 （6）当电梯位于3层时，若下方仅出现2层的向上外呼信号SB12，即1层的向上外呼按钮SB11不按，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。 （7）电梯在上升途中，不允许下降。 （8）电梯在下降途中，不允许上升。,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控
7、制,下面我们逐条对上面的动作要求（1）（8）用逻辑设计法进行设计：,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制,集选三层电梯的梯形图如图9.8所示,图9.8 三层电梯的控制梯形图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.2 装卸料小车多方式运动控制,1控制要求,（1）如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮SB，小车仍停车。 （2）如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时
8、，按下启动按钮SB，小车右行，直到两者相等时停车。 （3）如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号相等时，按下启动按钮SB，小车左行，直到两者相等时停车。,图9.9 装卸料小车示意图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.2 装卸料小车多方式运动控制,2根据控制要求，三层电梯输入点和输出点对应分配,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.2 装卸料小车多方式运动控制,3用逻辑设计法设计上述问题,设存储位M0.1M0.5分别对SB1SB5进行记忆，其逻辑表达式为：,图9.10 装卸料小车多方式运动控制梯形图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.3 深孔钻床的自动控制
9、,1深孔钻床的控制要求,图9.11 工作循环图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.3 深孔钻床的自动控制,2程序设计,表9.1 元件节拍表,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.3 深孔钻床的自动控制,2设置中间线圈,3列写中间线圈开关、执行元件逻辑函数式，并画出梯形图,图9.12 深孔钻床的控制梯形图,9.2 梯形图的逻辑设计法及应用,9.2.3 深孔钻床的自动控制,4按PLC程序的逻辑函数式画出梯形图,还需进一步检查和修改，以缩短系统的研制周期，检查的主要内容是：能否符合控制要求，合理利用指令，提高内存的利用率，缩短运行周期，提高系统的运行速度；修改的目的是：从梯形图的可靠性、
10、经济性、简明性全面考虑看是否增加必要的中间线圈并加入必需的信号指示。在本例中，各中间线圈的逻辑函数式和执行逻辑函数式符合控制要求，但在梯形图中需加入停止按钮及必要的信号指示（略）。,9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用,9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制,1三速异步电动机启动和自动加速的继电器控制原理简介,图9.13 继电器控制电路图,9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用,9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制,2程序设计,图9.14 PLC控制系统的外部接线,9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用,9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制,2程序设计
11、,图9.15 梯形图程序,9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用,9.3.2 异步电动机长动与点动控制,异步电动机的长动和点动控制电路,图9.16 长动与点动控制电路,9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用,9.3.2 异步电动机长动与点动控制,图9.17 长动与点动控制梯形图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,图9.18 功能图及顺序功能指令编程方式示意图,1顺序功能指令编程方式,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,图9.19 启保停编程方式和以转换为中心的编程方式,2启保停电路编程方式,3以转换为中心的编程方式,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.
12、1 液压剪切机的控制,（1）液压剪切机液压工作过程。,图9.20 液压剪板机的结构原理简图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.1 液压剪切机的控制,（2）输入/输出地址分配。,启动： I0.0 板料送料：Q0.0 压钳原位(SQ2)： I0.1 压钳压行：Q0.1 压钳压力到位(SQ3)： I0.2 压钳返回：Q0.2 剪刀原位(SQ4)： I0.3 剪刀剪行：Q0.3 剪刀剪到位（SQ5）： I0.4 剪刀返回：Q0.4 板料到位（SQ1）： I0.5,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.1 液压剪切机的控制,（3）绘制顺序功能流程图如图9.21所示。,图9
13、.21 液压剪板机的顺序功能图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.1 液压剪切机的控制,（4）根据工作过程编制控制梯形图程序。,图9.22 液压剪板机控制梯形图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.2 组合机床动力滑台的控制,1动力滑台液压系统的工作过程,图1.50 动力滑台液压系统图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.2 组合机床动力滑台的控制,2输入/输出地址分配,启动： I0.0 电磁阀1YA：Q0.0 行程阀11动作信号： I0.1 电磁阀3YA：Q0.1 行程开关： I0.2 电磁阀2YA：Q0.2 压力继电器： I0.3 原位行程
14、开关： I0.4,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.2 组合机床动力滑台的控制,3动力滑台功能流程图,图9.23 动力滑台功能流程图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.2 组合机床动力滑台的控制,4动力滑台控制梯形图程序,图9.24 动力滑台控制梯形图,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制,（1）交通信号灯输入/输出地址分配为：,启动按钮： I0.0 警灯： Q0.0 南北红灯： Q0.1 东西绿灯： Q0.2 南北绿灯： Q0.5 东西黄灯： Q0.3 南北黄灯： Q0.6 东西红灯： Q0.4,9.4 PLC梯
15、形图的顺序控制设计法及应用,9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制,（2）根据控制要求和动作编制顺序功能流程图,图9.25 交通指挥信号灯控制功能流程图,这是一个典型的并列结构，在并列结构中还有选择结构，但是控制功能清晰。在功能图中，严格按照工艺流程过程编制顺序功能图，以便于理解。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制,（3）绘制控制梯形图,图9.26 交通指挥信号灯顺序控制梯形图,S7-200 PLC的顺控指令不支持直接输出（）的双线圈操作。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.4 自动门顺序控制,（1）控制要求及过程。,9.4 PL
16、C梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.4 自动门顺序控制,（2）自动门输入/输出地址分配。,微波开关K1：I0.0 开门减速开关SQ4：I0.4 高速开门KM4：Q0.4 开门极限开关SQ3：I0.3 低速开门KM3：Q0.3 关门减速开关SQ2：I0.2 高速关门KM2：Q0.2 关门极限开关SQ1：I0.1 低速关门KM1：Q0.1,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.4 自动门顺序控制,（3）根据控制要求，设计的顺序功能流程图如图9.28所示。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.4 自动门顺序控制,（4）设计自动门控制梯形图如图9.29所示。,9.4
17、PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.5 皮带传输线的顺序控制,（1）皮带传输线及控制要求。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.5 皮带传输线的顺序控制,（2）PLC的输入/输出地址分配如下：,启动按钮： I0.0 皮带电机M4：Q0.1 停止按钮及M1故障信号：I0.1 皮带电机M3：Q0.2 M2故障信号： I0.2 皮带电机M2：Q0.3 M3故障信号： I0.3 皮带电机M1：Q0.4 紧急停车及M4故障信号：I0.4,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.5 皮带传输线的顺序控制,（3）根据控制要求及过程，编制的顺序功能流程图如图9.31所示,9
18、.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.5 皮带传输线的顺序控制,（4）用步进功能指令编制控制梯形图。根据功能图编制的控制梯形图如图9.32所示。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制,（1）大、小球分检机械臂装置的工作过程。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制,（2）输入/输出点地址分配。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制,（3）绘制大、小球分检机械臂装置顺序功能图如图9.34所示。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4
19、.6 大、小球分检机械臂装置的控制,（4）设计控制梯形图程 序如图9.35所示。,9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用,9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制 （1）大、小球分检机械臂装置的工作过程。 （2）输入/输出点地址分配。 （3）绘制大、小球分检机械臂装置顺序功能图如图9.34所示。 （4）设计控制梯形图程序如图9.35所示。,本 章 小 结,PLC梯形图的经验设计法是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，不断地修改和完善梯形图，同时增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的PLC控制程序。 PLC梯形图的逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。逻辑设计
20、法是在明确控制任务和控制要求的同时，通过分析工艺过程绘制工作循环和检测元件分布图，取得电气元件执行功能表和电控系统的状态转换表，接着进行电控系统的逻辑设计，包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件（输出端点）的逻辑函数式两个内容，再将逻辑设计结果转化为PLC程序。,本 章 小 结,PLC的梯形图的翻译法是在继电器控制系统的基础上，根据继电器与PLC控制逻辑关系，改造继电器控制系统，翻译法是设计梯形图的一条捷径。 PLC的梯形图的顺序控制设计法是根据控制系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。它是一种先进的设计方法，不但能提高设计的效率，而且程序的调试、修改和阅读都很方便。,