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1、主讲教师 范国强技师培训技师培训-PLC基础及应用基础及应用第一章第一章 可编程控制器概述可编程控制器概述1、可编程的结构、特点与应用、可编程的结构、特点与应用可编程控制器的产生可编程控制器的产生 可编程控制器（可编程控制器（Programmable Logic Controller)简称简称PLC。自。自1969年第一台年第一台PLC面世以来，已成为一种最重要、最普及、应面世以来，已成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。与机器人、用场合最多的工业控制器。与机器人、CAD/CAM并称为工业生产自动化的三大支并称为工业生产自动化的三大支柱。柱。1968年年 美国通用汽车公司提出的美国
2、通用汽车公司提出的替代继电替代继电器器控制系统的新型控制器的控制系统的新型控制器的十项指标十项指标：1）编程简单、现场可修改程序；编程简单、现场可修改程序；2）维护方便、采用插件式结构；）维护方便、采用插件式结构；3）可靠性高于继电器控制系统；）可靠性高于继电器控制系统；4）体积小于继电器控制系统；）体积小于继电器控制系统；5）数据可以直接送入计算机；）数据可以直接送入计算机；6）成本可与继电器系统竟争；）成本可与继电器系统竟争；7）输入可为市电；）输入可为市电；8）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、）输出可为市电，能直接驱动电磁阀、交流接触器等；交流接触器等；9）通用性强、易于扩展；）通用性强
3、、易于扩展；10）用户存储器大于）用户存储器大于4K。1968年年 美国通用汽车公司提出的美国通用汽车公司提出的替代继电替代继电器器控制系统的新型控制器的控制系统的新型控制器的十项指标十项指标：国际电工委员会（国际电工委员会（IEC）PLC的定义：的定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在子系统，专为在工业环境工业环境下应用而设计。下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数计数和算术运算等操作指令，并通
4、过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。类型的机械或生产过程。PLC的特点的特点可靠性高，抗干扰能力强。可靠性高，抗干扰能力强。编程直观、简单。编程直观、简单。环境要求低，适应性好。环境要求低，适应性好。功能完善，接口功能强。功能完善，接口功能强。PLC的应用和发展的应用和发展早期的早期的PLC 改造原有的继电接触器控制系统。改造原有的继电接触器控制系统。目前广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控目前广泛应用于各种控制系统中，如各种顺序控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制等。主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统制系统。PLC
5、的发展趋势：的发展趋势：1、小型化、专用化和低价格；、小型化、专用化和低价格；2、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。、大型、高速、多功能和分布式全自动网络化。三菱三菱PLC外形图外形图Q系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品三菱三菱PLC外形图外形图FX2N系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品工作状态开关工作状态开关三菱三菱PLC外形图外形图FX1N系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品工作状态开关工作状态开关三菱三菱PLC外形图外形图FX1S系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品西门子西门子PLC外形图外形图S7-200系列系列PLCS7-300系列系列PLCS7-4
6、00系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品欧姆龙欧姆龙PLC外形图外形图C200H系列系列PLCCPM1A、CPM2A系列系列PLC可编程主流产品可编程主流产品2、可编程控制器工作原理、可编程控制器工作原理微机：等待命令等待命令的工作方式 PLC：循环扫描循环扫描的工作方式 (教材P7)PLC的CPU从第一条指令开始按指令步序号作周期性的循环扫描，如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。内部处理-通信服务-输入采样-程序执行-输出刷新PLC处于运行状态-RUNPLC处于停止状态-STOP内部处理
7、-通信服务1、在内部处理阶段，进行PLC自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。2、在通信服务阶段，PLC与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。一个扫描周期主要分为三个阶段：一个扫描周期主要分为三个阶段：1）输入刷新阶段）输入刷新阶段 2）程序执行阶段）程序执行阶段 3）输出刷新阶段输出刷新阶段PLCPLC的扫描工作过程的扫描工作过程 扫描周期的长短主要取决于程序的长短。由于每一个扫描周期只进行一次I0刷新，故使系统存在输入、输出滞后现象。存在输入、输出滞后现象。这对于一般的开关量控制系统不但不会造成影响，反而反而可以
8、增强系统的抗干扰能力。可以增强系统的抗干扰能力。但对于控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统，就需要精心编制程序，必要时采用一些特殊功能，以减少因扫描周期造成的响应滞后。PLC的分类的分类按输入（按输入（INPUT）和输（）和输（OUTPUT）点数多少，分为：超小型、小型、中点数多少，分为：超小型、小型、中型、大型和超大型。型、大型和超大型。第二章第二章 可编程的硬件可编程的硬件（1）小型）小型PLC I/O点数为点数为256点以下的点以下的为小型为小型PLC。其中，。其中，I/O点数小于点数小于64点的点的为超小型或微型为超小型或微型PLC。（2）中型）中型PLC I/O点数为点数为25
9、6点以上、点以上、2048点以下的为中型点以下的为中型PLC。（3）大型）大型PLC I/O点数为点数为2048以上的为以上的为大型大型PLC。其中，。其中，I/O点数超过点数超过8192点的点的为超大型为超大型PLC。2.6 PLC的分类按结构形式分类按结构形式分类整体式模块式 按功能分类低档机中档机 高档机（1）低档）低档PLC具有逻辑运算、定时、计数、移位以及具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺
10、序控制或少量模拟量控制的单机要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。控制系统。（2）中档）中档PLC 除具有低档除具有低档PLC的功能外，还具有较强的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制控制等功能，适用于复杂控制系统。系统。（3）高档）高档PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方
11、根运算符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。化。2-2 PLC的组成的组成组成：组成：中央处理单元（中央处理单元（CPU）存储器存储器输入输出单元输入输出单元（I/O单元）单元）电源单元电源单元编程器编程器2-2 PLC的组成的组成编编 程程 器器中央处理单元中央处理单元（CPU）输输出出电电路路输输入入电电
12、路路系统程序存储器系统程序存储器用户程序存储器用户程序存储器电电 源源中央处理单元（中央处理单元（CPU）通用微处理器；通用微处理器；FX2系列采用可编程控制器使用的微处理器系列采用可编程控制器使用的微处理器 是是16位的位的8096单片机。单片机。存储器：存储器：包括系统存储器和用户存储器。包括系统存储器和用户存储器。系统存储器存放系统管理程序。系统存储器存放系统管理程序。用户存储器存放用户编制的控制程序用户存储器存放用户编制的控制程序。输入输出单元（输入输出单元（I/O）：）：是是PLC与被控对象间传递输入输出与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。信号的接口部件。输入部件：开关、按钮、传
13、感器等。输入部件：开关、按钮、传感器等。输出部件：电磁阀、接触器、继电器等。输出部件：电磁阀、接触器、继电器等。可编程控制器输入端口和输出接口电路可编程控制器输入端口和输出接口电路（1）开关量输入接口电路）开关量输入接口电路：采用光电耦合电路，将限位开关、手动开关、编码器等现场输入设备的控制信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。PLC的输入接口电路（直流输入型）（2）开关量输出接口电路：）开关量输出接口电路：采用光电耦合电路，采用光电耦合电路，将将CPUCPU处理过的信号转换成现处理过的信号转换成现处理过的信号转换成现处理过的信号转换成现场需要的强电信号输出场需要的强电信号输出场需要的强电
14、信号输出场需要的强电信号输出，以驱动接触器、电磁阀等外，以驱动接触器、电磁阀等外部设备的通断电。部设备的通断电。有三种类型：有三种类型：第一第一:继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开继电器输出型：为有触点输出方式，用于接通或断开开关开关频率较低的直流负载或交流负载回路。频率较低的直流负载或交流负载回路。第二第二:晶闸管输出型：晶闸管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率较开关频率较高的交流电源负载高的交流电源负载第三第三:晶体管输出型晶体管输出型：为无触点输出方式，用于接通或断开开关频率开关频率较高的直流电源负载。较高的直流电源负载。（3）模拟量输入接口）模拟量输入接口：把
15、现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合PLC内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准内部处理的有若干位二进制数字表示的信号标准的模拟量信号：的模拟量信号：电流信号：电流信号：420mA 电压信号：电压信号：110V（4）模拟量输出接口：）模拟量输出接口：将将PLC运算处理的若干位数字量信号转换为相应的运算处理的若干位数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制的要求信号求信号（5）智能输入输出接口）智能输入输出接口：自带自带CPU，由专门的处理能力，与主，由专门的处理能力，与主CPU配合
16、共同配合共同完成控制任务，可减轻主完成控制任务，可减轻主CPU工作负担，又可提高系工作负担，又可提高系统的工作效率统的工作效率 电源电源 PLC的电源的电源是指将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。许多PLC的直流电源采用直流开关稳压电源，不仅可提供多路独立的电压供内部电路使用，而且还可为输入设备（传感器）提供标准电源。外部设备外部设备 （1）编程器：专用的手持式、台式；电）编程器：专用的手持式、台式；电 脑脑+编程软件。编程软件。作用：编程，调试，监控。作用：编程，调试，监控。（2）其他外部设备：盒式磁带机；打印机；
17、）其他外部设备：盒式磁带机；打印机；Eprom写入写入器；图形监控器。器；图形监控器。3 可可编编程控制器程序程控制器程序设计设计基基础础31 PLC编程语言的介绍l顺序功能图（SFC）l梯形图语言(LD)l功能块图(FBD)l指令表(IL)l结构文本(ST)其中梯形图、指令助记符语言最为常用。梯形图、指令助记符语言最为常用。PLC的设计和生产至今尚无国际统一标准，不同厂家不同厂家所用语言和符号也不尽相同。所用语言和符号也不尽相同。但它们的梯形图语言的基本结构和功能是大同小异的。大同小异的。二、梯形语言二、梯形语言 梯形图梯形图是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语
18、言一种图形语言。它是它是目前用得最多的目前用得最多的PLC编程语言编程语言。注意注意：梯形图表示的并并不是不是一个实际电路而只一个实际电路而只是一个控制程序，是一个控制程序，其间的连线表示的是它们之间的逻辑关系，即所谓“软接线”。常开触点：常闭触点：线圈：注意：注意：注意：注意：它们并非是物理实体，而是它们并非是物理实体，而是“软继电器软继电器”。每个每个“软继电器软继电器”仅对应仅对应PLCPLC存储单元中的存储单元中的一位。一位。该位状态为“1”时，对应的继电器线圈接通，其常开触点闭合、常闭触点断开；状态为“0”时，对应的继电器线圈不通，其常开、常闭触点保持原态。三相异步电动机正反转控制电
19、路梯形图的基本电路PLC外接线图PLC梯形图基本数据基本数据结结构构1位元件X：输入继电器，接收外部触点和电子开关输入给PLC的开关量信号。Y：输出继电器，用于从PLC输出开关量信号，去控制外部负载。M（辅助继电器）和S（状态继电器）：PLC内部的运算标志。用二进制数1和0来表示位元件的两种状态。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 基本数据结构2字元件 8个连续的二进制位组成一个字节（Byte），16个连续的二进制位组成一个字（Word），两个连续的字元件组成一个双字（Double Word）。字的最高位（第15位）为符号位，正数的符号位为0，负数的符号位为1。32 FX系列PLC梯形图中
20、的编程元件 1.输入继电器输入继电器X 输入继电器是可编程序控制器接收外部输入的开输入继电器是可编程序控制器接收外部输入的开关量信号的窗口。可编程序控制器通过光电耦合关量信号的窗口。可编程序控制器通过光电耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器内，外部输入电路接通时对太的映像寄存器存器内，外部输入电路接通时对太的映像寄存器为为ON（“1”状态）。输入端可以外接常开触点状态）。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。在梯形图中，可以多次使用输入继电器的常路。在梯形图中，可以多
21、次使用输入继电器的常开触点和常闭触点。开触点和常闭触点。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 外接的外接的输输入触点入触点电电路接通路接通时时，该该映像寄存器映像寄存器为为“1”状状态态，断开断开时为时为“0”状状态态。输输入入继电继电器的状器的状态态惟一地取决于外部惟一地取决于外部输输入信号的状入信号的状态态，不可能受用，不可能受用户户程序的控制，因此在梯形程序的控制，因此在梯形图图中中绝对绝对不能出不能出现输现输入入继电继电器的器的线线圈。圈。地址（编号）为地址（编号）为8进制进制 X0-X7 X10-X17.触点无限多触点无限多不能出不能出现输现输入入继电继电器的器的线线圈圈惟一地取决
22、于外部惟一地取决于外部输输入信号的状入信号的状态态32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 2.输出继电器（输出继电器（Y）输出继电器是可编程序控制器向外部负载发送信号的窗口。输出继电器是可编程序控制器向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将可编程序控制器的输出信号传送给输出输出继电器用来将可编程序控制器的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部负载功率。模块，再由后者驱动外部负载功率。Y0的线圈的线圈“通电通电”，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的触点闭合，使外继电器型输出模块中对应的硬件继电器的触点闭合，使外部负载工作。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常部负载工作。输出模块中的每一个
23、硬件继电器仅有一对常开触点。开触点。地址（编号）为地址（编号）为8进制进制 Y0-Y7 Y10-Y17.触点无限多触点无限多(软触点软触点)惟一地可惟一地可对对外部外部输输出信号的元件出信号的元件32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 输出继电器（Y）输入继电器X32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 Y43.辅辅助助继电继电器器M辅辅助助继继电电器器也也是是用用软软件件实实现现的的，它它们们实实质质是是一一些些存存储储单单元元，可可以以由由PLC内内部部各各继继电电器器的的触触点点驱驱动动，并并且且也也带带有有常常开开与与常常闭闭触触点点供供编编程程使使用用。它它不不能能接接收收外外部部的的
24、输输入入信信号号，也也不不能能驱驱动动外外部部负负载载，相相当于当于继电继电器控制系器控制系统统中的中中的中间继电间继电器。器。地址（编号）为地址（编号）为10进制进制 M0-M9 M10-M19.触点无限多触点无限多(软触点软触点)32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 1 1通用通用辅辅助助继电继电器器 （教材（教材P29P29、3333）没有停没有停电电保持功能，在保持功能，在PLCPLC运行中受程序控制，停运行中受程序控制，停电电后服位。后服位。2 2有保持功能的有保持功能的辅辅助助继电继电器器 具有停具有停电电保持功能，在保持功能，在PLCPLC运行中受程序控制，停运行中受程序控制，
25、停电电后保持停后保持停电电 瞬瞬间间的状的状态态。3 3特殊特殊辅辅助助继电继电器器 它用来表示它用来表示PLCPLC的某些状的某些状态态，提供，提供时钟时钟脉冲和脉冲和标记标记，设设定定PLCPLC运行运行 方式等。方式等。特殊特殊辅辅助助继电继电器分器分为为二二类类一、触点利用型一、触点利用型二、二、线线圈圈驱动驱动型型32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 一、触点利用型一、触点利用型 利利用用PLCPLC的的系系统统程程序序来来驱驱动动其其线线圈圈，用用户户程程序序直直接接利利用用其其触点来控制其他元件。触点来控制其他元件。M8000(M8000(运行运行监视监视)：RUNRUN模式模
26、式时为时为ONON；STOPSTOP模式模式为为OFFOFF。M8002(M8002(初初始始化化脉脉冲冲)：仅仅在在M8000M8000由由OFFOFF变变为为ONON状状态态时时的的一一个个扫扫描周期内描周期内为为ONON。M8011M8011M8014M8014分分别别是是10ms10ms、100ms100ms、1s1s和和1min1min时时钟钟脉脉冲冲。M8005(M8005(锂电锂电池池电压电压降低降低)。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 断电保持功能断电保持功能 触点利用型触点利用型波形图波形图 二、二、线线圈圈驱动驱动型型 由用由用
27、户户程序直接程序直接驱动驱动器器线线圈，使圈，使PLCPLC执执行特殊的操作，行特殊的操作，用用户户不能利用它的触点。不能利用它的触点。M8030M8030的的线线圈圈“通通电电”，“电电池降低池降低”发发光二极管熄光二极管熄灭灭 M8033 M8033的的线线圈圈“通通电电”，PLCPLC进进入入STOPSTOP状状态态后，所有后，所有输输出出继电继电器的器的 状状态态保持不保持不变变 M8034 M8034的的线线圈圈“通通电电”，禁止所有的，禁止所有的输输出出 M8039 M8039的的线线圈圈“通通电电”，PLCPLC以以M8039M8039中指定的中指定的扫扫描周期工作描周期工作32
28、 FX系列PLC梯形图中的编程元件 4状态（S）是用于编制顺序控制程序的一种编程元件。5、定、定时时器器T定定时时间时时间 基准基准值值设设定定值值32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 1通用定时器线圈断复位32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 设定值32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 输入电路断开后延时的电路 2累计型定时器线圈断记忆，需指令复位。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 t1+t2=10556、内部计数器、内部计数器 C32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 16位加计数器 加/减计数器高速计数器数据寄存器指针与常数 常数通常用
29、十进制数较方便。32 FX系列PLC梯形图中的编程元件 在基础程序中使用不多，用的时侯在介绍3.3.1 LD、LDI、OUT指令指令 LD取常开触点（与左母取常开触点（与左母线连线连接第一个触点）接第一个触点）LDI取常取常闭闭触点（与左母触点（与左母线连线连接第一个触点）接第一个触点）OUT线线圈圈输输出（出（与右母与右母线连线连接最后一个指令接最后一个指令）3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令LD、LDI与OUT指令 3.3.2 串联指令与并联指令串联指令与并联指令 AND常开触点串联常开触点串联 ANI常闭触点串联常闭触点串联 OR常开触点并联常开触点
30、并联 ORI常闭触点并联常闭触点并联3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 AND与ANI指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令OR与ORI指令 ORB 电路块并联指令 ANB 电路块串联指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令ORB指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令ANB指令 3.3.3 堆栈指令与多重分支输出电路堆栈指令与多重分支输出电路MPS压栈指令（将指令前的逻辑运算结果存入堆栈）压栈指令（将指令前的逻辑运算结果存入堆栈）MRD读栈指令读栈指令（将存入堆栈的内容读出使用）（将存入堆栈的内容读出使用）MPP出
31、栈指令出栈指令（将存入堆栈的内容读出使用并清除（将存入堆栈的内容读出使用并清除 栈内内容）栈内内容）3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令堆栈与分支输出电路 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令二层栈多重分支输出电路 3.3.4 脉冲输出指令和边沿检测指令脉冲输出指令和边沿检测指令 在快速系统中输入信号很快消失和输入信号每接通一在快速系统中输入信号很快消失和输入信号每接通一次，输出就接通一次的场合。次，输出就接通一次的场合。PLS前沿脉冲指令前沿脉冲指令 PLF后沿脉冲指令后沿脉冲指令LDP LDF（取常开触点）前沿触发指令（取常开触点）前沿触发指令 后沿触发
32、指令后沿触发指令ORP ORF（并联常开触点）前沿触发指令（并联常开触点）前沿触发指令 后沿触发指令后沿触发指令ANDP ANDF（串联常开触点）前沿触发指令（串联常开触点）前沿触发指令 后沿触发指令后沿触发指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 脉冲输出指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令边沿检测触点指令 3.3.5 置位指令与复位指令置位指令与复位指令 这二个指令需成对出现，是强迫线圈这二个指令需成对出现，是强迫线圈SET强迫元件置一强迫元件置一RST强迫元件清零强迫元件清零3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令
33、定时器与计数器的复位 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令主控及主控复位指令主控指令 3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 INV指令 取反指令结束指令END3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令逻辑编程中禁止双线圈输出3.3 FX系列PLC的基本逻辑指令 编程注意事项编程注意事项 尽量减少复杂的编程模式和指令，少用ANB、ORB、MPS、MRD、MPP等容易出错的指令等容易出错的指令4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1 梯形图的经验设计法 梯形图程序设计是可编程序控制器应用中最关键的问题，本章首先介绍梯形图中的一些基本电路，然后介绍设计开关量控制系统梯形图的两种方
34、法经验设计法与顺序控制设计法。4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法（一）梯形图的基本电路起动、保持和停止电路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1.2 三相异步三相异步电动电动机正反机正反转转控制控制电电路路PLC外接线图PLC梯形图4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1.2 三相异步三相异步电动电动机正反机正反转转控制控制电电路路4.1.3 钻钻床刀架运床刀架运动动控制系控制系统统的的设计设计 刀架开始时在限位开关X4处，按下起动按钮X0，刀架左行Y0，开始钻削加工，到达限位开关X3所在位置时停止进给，钻头继续转动
35、，进行无进给切削，6s后定时器T0的定时时间到，刀架自动返Y1回起始位置。4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1.3 钻钻床刀架运床刀架运动动控制系控制系统统的的设计设计（主（主电电路）路）4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1.3 钻钻床刀架运床刀架运动动控制系控制系统统的的设计设计（PLC接接线图线图）4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.1.3 钻钻床刀架运床刀架运动动控制系控制系统统的的设计设计（梯形（梯形图图）4.1.4 常闭触点输入信号的处理
36、常闭触点输入信号的处理4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.2.1 常用的定常用的定时时器器应应用用电电路路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 定时范围的扩展 4.2.1 常用的定常用的定时时器器应应用用电电路路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 闪烁电路X02s3s2s3sY04.2.1 常用的定常用的定时时器器应应用用电电路路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 延时接通延时断开电路 4.2.1 常用的定常用的定时时器器应应用用电电路路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法
37、单稳态电路 4.2.1 常用的定常用的定时时器器应应用用电电路路4开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 多个定时器接力定时的时序控制电路多个定时器接力定时的时序控制电路 流水灯流水灯-时序控制时序控制发光管间隔发光管间隔1秒，顺序点亮。秒，顺序点亮。输入输出端口定义输入输出端口定义 输输入入输输出出端口端口定定义义端口端口定定义义X0启启动动Y0灯一灯一X1停止停止Y1灯二灯二Y2灯三灯三Y3灯四灯四Y1X0K10Y0Y0T0K10Y2Y1T0Y1T1K10Y3Y2T1Y2T2K10T3Y3T2Y3T3ENDX1X1X1X1梯梯形形图图如果需要如果需要更多的负更多的负载，则
38、根载，则根据对称原据对称原理做下去理做下去即可即可数码显示数码显示 当按下启动键时，数码管从当按下启动键时，数码管从“0”加到加到“7”。输输入端口入端口输输出端口出端口端口端口定定义义端口端口定定义义X0启启动动Y0数数码码管管aX1停止停止Y1数数码码管管bY2数数码码管管cY3数数码码管管dY4数数码码管管eY5数数码码管管fY6数数码码管管g在这里，我们采用中间继电器来驱动数码显示。在这里，我们采用中间继电器来驱动数码显示。根据下面的真值表，我们可以得到：根据下面的真值表，我们可以得到：（Y0）aM0+M2+M3+M5+M7+M8+M9（Y1）b=M0+M1+M2+M3+M4+M7+M
39、8+M9（Y2）c=M0+M1+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9（Y3）d=M0+M2+M3+M5+M6+M8（Y4）e=M0+M2+M6+M8（Y5）f=M0+M4+M5+M6+M8+M9（Y6）g=M2+M3+M4+M5+M6+M8+M9共阳数码显示的真值表及输出逻辑表达式：共阳数码显示的真值表及输出逻辑表达式：中中间间继继电电器器数数码码 显显示示Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6abcdefgM001111110M110110000M221101101M331111001M440110011M551011011M660011111M771110000M881111111M991110
40、0114开关量控制系开关量控制系统统梯形梯形图设计图设计方法方法 4.4 顺序控制设计法与顺序功能图4.4.1 顺序控制设计法顺序控制设计法 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动作，且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证且这些动作必须严格按照一定的先后次序执行才能保证生产过程的正常运行，这样的控制系统称为顺序控制系生产过程的正常运行，这样的控制系统称为顺序控制系统，也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序统，也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，进行。在工业控制领域中，顺序控
41、制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。工的自动循环。顺序控制设计法：在PLC长期的使用中人们对控制系统的被控对象进行了分析得知：控制系统输入信号输出被控对象输出被控对象是根据输入信号的变化而变化顺序控制设计法顺序控制设计法 在以上的各类控制系统中，输出被控对象的各种在以上的各类控制系统中，输出被控对象的各种 控制均需输入信号的控制。控制均需输入信号的控制。输入变化输入变化输出变化输出变化电动机的控制系统，液压控制系统，气动控制系统电动机的控制系统，液压控制系统，气动控制系统 起停控制、位置控制、顺序控制、
42、时序控制等起停控制、位置控制、顺序控制、时序控制等在开关量控制系统中输入：在开关量控制系统中输入：外部开关量通过各类传感器得到开关量变化外部开关量通过各类传感器得到开关量变化PLC内部编程元件的变化内部编程元件的变化T、C、M、S顺序控制设计法顺序控制设计法 根据生产工艺的要求，在各个输入信号根据生产工艺的要求，在各个输入信号的作用下，有顺序的一步一步的工作。的作用下，有顺序的一步一步的工作。顺序控制设计法具体步骤：顺序控制设计法具体步骤：1.根据生产工艺画出顺序功能图根据生产工艺画出顺序功能图2.根据顺序功能图设计梯形图根据顺序功能图设计梯形图3.上机调试上机调试顺序控制设计法：顺序控制设计
43、法：顺序控制设计法顺序控制设计法 顺序功能图是顺序功能图是PLC编程方法中对控制系统编程方法中对控制系统的一种描述。是的一种描述。是PLC顺序编程的有效工具。顺序编程的有效工具。顺序功能图是根据控制系统中被控对象的顺序功能图是根据控制系统中被控对象的变化（状态）来划分成变化（状态）来划分成“步步”。在。在“步步”与与“步步”之间用转换条件来连接。之间用转换条件来连接。顺序功能图顺序功能图 根据控制系统的工作原理，被控对象的变根据控制系统的工作原理，被控对象的变化是由输入信号的变化所产生，因此我们只化是由输入信号的变化所产生，因此我们只有正确的将输出状态按变化划分出来并找到有正确的将输出状态按变
44、化划分出来并找到产生这一变化的输入找到就可顺利的画出顺产生这一变化的输入找到就可顺利的画出顺序功能图。序功能图。顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法顺序控制设计法1步的划分步的划分 顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器用编程元件（辅助继电器M或状态器或状态器S）来代表各步。步）来代表各步。步是根据是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相邻步
45、之间输出状态是不同的。步各输出状态不变，但是相邻步之间输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态各输出状态之间有着极为简单的逻辑关系。之间有着极为简单的逻辑关系。顺序控制设计法顺序控制设计法 步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象工作状态的变化应该是由被控对象工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化输出状态变化引起的。如某液压滑台的整个工作过程可划分为停止引起的。如某液压滑台的整个工作过程可划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这四步的状态（原位）、快进、工进、快退四步
46、。但这四步的状态改变都必须是由改变都必须是由PLC输出状态的变化引起的，否则就输出状态的变化引起的，否则就不能这样划分，例如从快进转为工进与不能这样划分，例如从快进转为工进与PLC输出无关，输出无关，那么快进和工进只能算一步。那么快进和工进只能算一步。顺序控制设计法顺序控制设计法2转换条件的确定转换条件的确定 使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通关的接通/断开等，也可能是断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时内部产生的信号，如
47、定时器、计数器触点的接通器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。顺序控制设计法用转换条件信号的与、或、非逻辑组合。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变控制代表各步的编程元件，让它们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制各输出继电器。化，然后用代表各步的编程元件去控制各输出继电器。顺序控制设计法顺序控制设计法3功能表图的绘制功能表图的绘制 根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、根据以上分析和被控对象工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图顺序和控制要求画出功能
48、表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。4梯形图的编制梯形图的编制 根据功能表图，按某种编程方式写出梯形根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。有关编程方式将在本章节第五节中介图程序。有关编程方式将在本章节第五节中介绍。如果绍。如果PLC支持功能表图语言，则可直接使支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序。用该功能表图作为最终程序。顺序控制设计法顺序控制设计法二、功能表图的绘制二、功能表图的绘制 功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统功能表图又称做状态转移图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计的控
49、制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描的顺序控制程序的有力工具。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是述的控制功能的具体技术，它是种通用的技术语言，种通用的技术语言，可以用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术可以用于进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流。交流。各个各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。我国于也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布年颁布了功能表图的国家标准（了功能表图的国家标准（GB6988.6-86）。）。顺序控制设计法顺序控
50、制设计法 功能表图的一般形式，主要由步、有向连线、转换、功能表图的一般形式，主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作（命令）组成转换条件和动作（命令）组成 1步与动作步与动作（1）步）步 在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。编程时一般用号。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，因此内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，如如M、S等，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。等，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。（2）初始步）初始步 与系统的初