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1、电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）第第9章章 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例的梯形图程序设计方法及应用实例内容提要内容提要学习要求学习要求PLC的梯形图程序设计法是目前运用较广泛的一种设计方法，故本章重点介绍PLC梯形图的阅历设计法及应用、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限制设计法及应用。驾驭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。娴熟驾驭PLC的梯形图的依次限制设计法，能够利用此法依据具体问题画出依次功能图，然后画出梯形图。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC
2、梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用一些阅历设计法的基本步骤：一些阅历设计法的基本步骤：（1）分解限制功能，画输出线圈梯级。（2）建立协助位梯级。（3）画互锁条件和爱护条件。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.1 启动、保持和停止电路启动、保持和停止电路图9.1 单向全压启动限制电路 图9.2 单向全压启动限制电路梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.2 运货小车的自动限制运货小车的自
3、动限制1运货小车的工艺过程图9.3 运货小车示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.2 运货小车的自动限制运货小车的自动限制2程序设计（1）输入/输出点地址安排。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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历
4、设计法及应用9.1.2 运货小车的自动限制运货小车的自动限制2程序设计图9.4 小车限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.2 运货小车的自动限制运货小车的自动限制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，将限制装、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。电气控制与电气
5、控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的限制交通指挥信号灯的限制1限制开关信号灯受一个启动开关限制。当启动开关接通时，信号灯系统起先工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮；当启动开关断开时，全部信号灯都熄灭。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的限制交通指挥信号灯的限制2限制要求依据限制要求可知，这是一个时序逻辑限制系统。图9.5 交通指挥信号灯时序图电气控制与电气控制与PLC原理及应用
6、（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的限制交通指挥信号灯的限制3输入/输出地址安排依据时序图，交通信号灯输入/输出地址安排为：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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的阅历设计法及应用梯形图的阅历设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的限制交通指挥信号灯的限制4程序设计及说明图9.6 交通指挥信号灯限制梯形图程序电气控制与电气
7、控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限制图9.7 三层电梯地址安排和示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限制1三层电梯动作限制要求（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SQ
8、2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。电气控制与电气控制
9、与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限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：电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限制电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限制电气控制与电气控
10、制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制集选电梯外呼信号停站限制集选三层电梯的梯形图如图9.8所示 图9.8 三层电梯的限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制装卸料小车多方式运动限制1限制要求（1）假如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）假如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，按下启动按钮SB
11、，小车右行，直到两者相等时停车。（3）假如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 装卸料小车示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制装卸料小车多方式运动限制2依据限制要求，三层电梯输入点和输出点对应安排电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用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限制装卸料小车多方式运动限制3用逻辑设计法设
12、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限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动限制深孔钻床的自动限制1深孔钻床的限制要求图9.11 工作循环图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动限制深孔钻床的自动限制2程序设计表9.1 元件节拍表电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2
13、梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动限制深孔钻床的自动限制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 深孔钻床的限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动限制深孔钻床的自动限制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：能否符合限制要求，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：从梯形图的牢靠性、经济性、简明性全面考虑看
14、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限制要求，但在梯形图中需加入停止按钮及必要的信号指示（略）。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的限制三速异步电动机启动和自动加速的限制1三速异步电动机启动和自动加速的继电器限制原理简介图9.13 继电器限制电路图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.1 三速异步电动机
15、启动和自动加速的限制三速异步电动机启动和自动加速的限制2程序设计图9.14 PLC限制系统的外部接线电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的限制三速异步电动机启动和自动加速的限制2程序设计图9.15 梯形图程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.2 异步电动机长动与点动限制异步电动机长动与点动限制异步电动机的长动和点动限制电路 图9.16 长动与点动限制电路电气控
16、制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.2 异步电动机长动与点动限制异步电动机长动与点动限制图9.17 长动与点动限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用图9.18 功能图及依次功能指令编程方式示意图1依次功能指令编程方式电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用图9.19 启保停编程方式和以转换为中心的编程方
17、式 2启保停电路编程方式3以转换为中心的编程方式 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的限制液压剪切机的限制（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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的限制液压剪切机的限制（2）输入/输出地址安排。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
18、)：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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的限制液压剪切机的限制（3）绘制依次功能流程图如图9.21所示。图9.21 液压剪板机的依次功能图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的限制液压剪切机的限制（4）依据
19、工作过程编制限制梯形图程序。图9.22 液压剪板机限制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的限制组合机床动力滑台的限制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 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的限制组合机床动力滑台的限制2输入/输出地址安排启动：I0.0 电磁阀1YA：Q0.0行程阀11动作信号：I0.1 电磁阀3YA
20、：Q0.1行程开关：I0.2 电磁阀2YA：Q0.2压力继电器：I0.3 原位行程开关：I0.4 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的限制组合机床动力滑台的限制3动力滑台功能流程图 图9.23 动力滑台功能流程图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的限制组合机床动力滑台的限制4动力滑台限制梯形图程序 图9.24 动力滑台限制梯形图 电气控制与电
21、气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的依次限制交通指挥信号灯的依次限制（1）交通信号灯输入/输出地址安排为：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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的依次限制交通指挥信号灯的依次限制（2）依据限制要求和动作编制依次功能流
22、程图 图9.25 交通指挥信号灯限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，但是限制功能清晰。在功能图中，严格依据工艺流程过程编制依次功能图，以便于理解。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的依次限制交通指挥信号灯的依次限制（3）绘制限制梯形图 图9.26 交通指挥信号灯依次限制梯形图S7-200 PLC的顺控指令不支持干脆输出（）的双线圈操作。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯
23、形图的依次限制设计法及应用9.4.4 自动门依次限制自动门依次限制（1）限制要求及过程。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.4 自动门依次限制自动门依次限制（2）自动门输入/输出地址安排。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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PL
24、C梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.4 自动门依次限制自动门依次限制（3）依据限制要求，设计的依次功能流程图如图9.28所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.4 自动门依次限制自动门依次限制（4）设计自动门限制梯形图如图9.29所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的依次限制皮带传输线的依次限制（1）皮带传输线及限制要求。电气控制与电
25、气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的依次限制皮带传输线的依次限制（2）PLC的输入/输出地址安排如下：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：Q0.2M2故障信号：I0.2 皮带电机M2：Q0.3M3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电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的依次限制
26、皮带传输线的依次限制（3）依据限制要求及过程，编制的依次功能流程图如图9.31所示 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的依次限制皮带传输线的依次限制（4）用步进功能指令编制限制梯形图。依据功能图编制的限制梯形图如图9.32所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的限制大、小球分检机械臂装置的限制（1）大、小球分检机械臂装置的工作过程。电气控制
27、与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的限制大、小球分检机械臂装置的限制（2）输入/输出点地址安排。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的限制大、小球分检机械臂装置的限制（3）绘制大、小球分检机械臂装置依次功能图如图9.34所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依
28、次限制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的限制大、小球分检机械臂装置的限制（4）设计限制梯形图程序如图9.35所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的依次限制设计法及应用梯形图的依次限制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的限制大、小球分检机械臂装置的限制（1）大、小球分检机械臂装置的工作过程。）大、小球分检机械臂装置的工作过程。（2）输入）输入/输出点地址安排。输出点地址安排。（3）绘绘制制大大、小小球球分分检检机机械械臂臂装装置置依依次次功功能能图图如如图图9.34所所示。示。（4）设计限制梯形图程序如图）设计限制梯
29、形图程序如图9.35所示。所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）本本 章章 小小 结结PLC梯形图的阅历设计法是在一些典型电路的基础上，依据被控对象对限制系统的具体要求，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，最终才能得到一个较为满足的PLC限制程序。PLC梯形图的逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。逻辑设计法是在明确限制任务和限制要求的同时，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。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）本本 章章 小小 结结PLC的梯形图的翻译法是在继电器限制系统的基础上，依据继电器与PLC限制逻辑关系，改造继电器限制系统，翻译法是设计梯形图的一条捷径。PLC的梯形图的依次限制设计法是依据限制系统的工艺过程，画出依次功能图，然后依据依次功能图画出梯形图。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、修改和阅读都很便利。