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1、第四章 可编程控制器程序设计,PLC系统，梯形图的设计最主要。梯形图不但沿用和发展了电气控 制技术，其功能和控制指令已远远超过电气控制范畴。梯形图设计是计算机程序设计与电气控制设计思想结合的产物。本章针对开关量控制系统梯形图的设计提出几种常用方法。,4.1程序设计方法,一、程序设计方法需要设计经验和逻辑代数方面的知识。1.继电器控制线路移植法，将继电器控制电路直接转换为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。2.经验设计方法，需要掌握大量的典型电路，在基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。,4.1程序设计方法,一、
2、程序设计方法3.逻辑设计法,根据数字电子技术中的逻辑设计方法进行设计，用逻辑表达式描述实际问题，根据逻辑表达式画梯形图。4.顺序功能图加梯形图的设计方法先用顺序功能图描述控制过程，在描述中只要对各个工序进行简单的顺序设计就能保证正确动作。将顺序功能图转换成梯形图，缩短编程时间，编程简单高效。,4.1程序设计方法,一、程序设计方法 实际中，几种方法混合使用，但梯形图、语句表和逻辑代数是我们应该熟悉掌握的最基本的设计方法。无论采用哪种方法，都需要深入了解控制问题，要了解在控制中有多少输入量和输出量，还要了解输入量和输出量之间的关系，如果是与时间有关的控制问题，还要知道各个动作（工序）之间的时间关系
3、。,4.1程序设计方法,二、PLC程序设计流程 深入了解被控对象的工作原理，争取做到输入变量和输出变量数量完整，输入变量和输入变量之间，输入变量和输出变量之间、输出变量和输出变量之间的关系完整，并用文字或表格的形式进行描述。,4.1程序设计方法,二、PLC程序设计流程 设计流程如下：1.了解控制问题。2.描述控制问题。3.交流文字描述的结果。4.进行PLC程序设计。5.模拟现场，对PLC进行调试。6.在5.的基础之上进行现场调试。,4.2继电器控制线路移植法,概述 用PLC改进继电器控制系统，有捷径。原有的继电器控制系统经过长期的使用和考验，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，可以将继电器
4、电路图经过适当的“翻译”，从而设计出具有相同功能的PLC梯形图程序。这种设计方法称为“移植设计法”或“翻译法”。,4.2继电器控制线路移植法,概述 将PLC想象成一个继电器控制系统中的控制箱。PLC外部接线图描述的是这个控制箱的外部接线，PLC的梯形图程序是这个控制箱内部的“线路图”，PLC输入继电器和输出继电器是这个控制箱与外部联系的“中间继电器”。这样，用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。,4.2继电器控制线路移植法,概述 将输入继电器的触点想象成对应的外部输入设备的触点，将输出继电器的线圈想象成对应的外部输出设备的线圈。外部输出设备线圈除了受PLC的控制,可能还会受外部触点控制
5、。用上述思想就可以将继电器电路图转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图。,4.2继电器控制线路移植法,移植设计法编程步骤：1.分析原有系统的工作原理2.PLC的I/O分配，画出PLC外部接线图。3.建立其他元器件的对应关系(1)执行元件应与PLC的输出继电器对应(2)主令电器应与PLC的输入继电器对应(3)中间继电器与PLC的辅助继电器对应(4)时间继电器与定时器或计数器对应。,4.2继电器控制线路移植法,编程步骤：4.设计梯形图程序 根据上述对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。5.仔细校对、认真调试 对转换后的梯
6、形图一定要仔细校对、认真调试，以保证其控制功能与原图相符,4.2继电器控制线路移植法,例4-1图4-1为电动机Y/A减压起动控制主电路和电气控制的原理图。,4.2继电器控制线路移植法,解决：（1）工作原理 按下起动按钮SB2，KM1、KM3、KT通电并自保持，电动机接成Y型起动，2s后，KT动作，使KM3断电，KM2通电吸合，电动机接成A型运行。按下停止按钮SB1,电动机停止运行。（2）I/O分配，地址分配如表4-1所示。,4.2继电器控制线路移植法,表4-1 I/O地址分配,4.2继电器控制线路移植法,（3）图4-2 PLC硬件接线图,4.2继电器控制线路移植法,（4）梯形图程序。,4.2继
7、电器控制线路移植法,梯形图程序。,4.2继电器控制线路移植法,设计注意事项1.应遵守梯形图语言中的语法规定。2.设置中间单元。3.分离交织在一起的电路，画出相应的等效梯形图电路。4.动断触点提供的输入信号的处理。尽量采用动合触点，若用动断触点，？5.时间继电器的瞬动触点的处理。对有瞬动触点的时间继电器，在梯形图中对应的定时器的线圈两端并联辅助继电器。,4.2继电器控制线路移植法,设计注意事项6.断电延时的时间继电器的处理7.外部联锁电路的设计，在PLC外部设置硬件互锁电路。8.热继电器过载信号的处理。自复位型热继电器；手动复位型热继电器。9.尽量减少PLC的输入信号和输出信号10.注意PLC输
8、出模块的驱动能力能否满足外部负载的要求。线圈电压大于220V？,4.2继电器控制线路移植法,课堂测试一：按速度原则控制的可逆运行能耗制动控制线路。进行PLC改造设计。,4.2继电器控制线路移植法,课堂测试二：按速度原则控制的绕线转子异步电动机启动控制。进行PLC改造设计。,4.3经验设计法,经验设计法的编程步骤1.控制模块的划分(工艺分析)。合理地划分控制系统的事件，一个功能一个模块。2.功能及端口定义。进行功能定义、代号定义、I/O定义，画出接线图。合理安排。3.功能模块梯形图程序设计。一个模块一个程序。关键是找到实现功能模块的典型控制程序。修改补充。4.程序组合得到最终梯形图程序。最后要修
9、改完善，得到最终程序。,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。（1）控制要求 某设备要实现一个报警控制功能，当报警信号成立（10.0=ON)时，一方面蜂鸣器鸣叫，另一方面警灯闪烁，闪烁方式为：亮2s，灭1 s，警灯闪烁10次后，自动停止报警。,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。（2）设计步骤 功能模块划分。从控制要求分析可知，报警的条件是报警信号（10.0=1)成立，而当报警信号成立后，要实现三个功能（a）蜂鸣器鸣叫功能：当BJ=ON时，立即进行鸣叫（长音）。（b）警灯闪烁功能：当BJ=ON时，立即闪烁，亮2s,灭1s。（c）自动停止报警功能：警灯闪烁10次后自动停止报警。,4
10、.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。（2）设计步骤 进一步分析可知，功能模块之间还具有相互联系，即蜂鸣器和警灯是在I0.0=1时同时开始工作的；在警灯闪烁10次后，蜂鸣器和警灯同时停止工作。功能及端口定义。主要完成PLC资源的分配及I/O接线图。PLC资源的分配如表4-2所示。,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。（2）设计步骤 表4-2 I/O地址分配,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。I/O硬件接线图,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。(3)功能模块梯形图程序设计,蜂鸣器鸣叫功能程序设计：,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。(3)功能模块梯形图程
11、序设计,警灯闪烁功能程序设计：,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。(3)功能模块梯形图程序设计,自动停止报警功能程序设计：,4.3经验设计法,例4-2声光报警电路设计。(4)最终梯形图程序。,将以上设计的三个功能模块程序进行组合，并加上一些必要的联锁，再经过一定的修改，即可得到符合设计要求的梯形图程序.,4.3经验设计法,例4-3送料小车自动控制梯形图设计。,(1)被控对象对控制的要求 I/O硬件接线图如图4-10所示。送料小车在限位开关SQ1处装料，20s后装料结束，开始右行，碰到SQ2后停下来卸料，25s后左行，碰到SQ1后又停下来装料，这样不停地循环工作，直到按下停止按钮X2。
12、按钮X0和X1分别用来起动小车右行和左行。,4.3经验设计法,(2)设计步骤功能模块划分。从控制要求分析可知，送料小手有两种工作方式，左行和右行。起动右行的条件：右行控制按钮X0=1，或SQ1=1且20 s后。禁止右行的条件：左行控制按钮X1=1，或SQ2=1，或停止按钮X2=1。起动左行的条件：左行控制按钮X1=1，或SQ2=1且25s后。禁止左行的条件：右行控制按钮X0=1，或SQ1=1，或停止按钮X2=1。,4.3经验设计法,(2)设计步骤功能及端口定义。主要完成PLC资源的分配及I/O接线图。PLC资源的分配如表4-3所示。,4.3经验设计法,(2)设计步骤功能及端口定义。I/O的硬件
13、接线图。,4.3经验设计法,(3)功能模块梯形图程序设计,4.3经验设计法,(3)功能模块梯形图程序设计,4.3经验设计法,(3)功能模块梯形图程序设计,4.3经验设计法,(3)功能模块梯形图程序设计,4.3经验设计法,经验设计特点,对于比较简单的程序是比较有效的。可以收到快速、简单的效果，但是依靠设计人员的经验进行设计。要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。没有规律可遵循,具有很大的试探性和随意性，需经多次反复修改和完善才能符 合设计要求,结果往往不规范，因人而异。,4.3经验设计法,经验设计特点,设计复杂系统梯形图，存在以下问题。1.设计方法很难掌握，设计周期长没有一种通用的容易掌握的设计方法。用大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能，交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏。2.装置交付使用后维修困难梯形图看上去非常复杂。对于某些复杂的逻辑关系，即使是设计者的同行,分析起来都很困难，更不用说维修人员了。,
