激光設(shè)備控制技術(shù)教材——第四章第三節(jié)講解

1、第三節(jié)可編程控制器的程序設(shè)計(jì)方法一、梯形圖的編程規(guī)則PLC是專(zhuān)為工業(yè)控制而開(kāi)發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng) 他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常PLC不采用微機(jī)的編程語(yǔ)言，而常常采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)1994年5月公布的IEC1131-3(可編程控制器語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn))詳細(xì)地說(shuō)明了句法、語(yǔ)義和下述5種編程語(yǔ)言：功能表圖(sequentialfunction chart)、梯形圖(Ladder diagram)、功能塊圖( Function black diagram)、指令表(Instruction list )、結(jié)構(gòu)文本(struct

2、ured text )。梯形圖和功能塊圖為圖形語(yǔ)言，指令表和結(jié) 構(gòu)文本為文字語(yǔ)言，功能表圖是一種結(jié)構(gòu)塊控制流程圖。1梯形圖概述梯形圖是使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似， 具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)， 很容易被工廠電氣人員掌握， 特別適用于開(kāi)關(guān) 量邏輯控制。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱(chēng)為編程。梯形圖編程中，用到以下四個(gè)基本概念：(1) 軟繼電器PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元(軟繼電器)，每一軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像寄存器的一

3、個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元如果為“ 1”狀態(tài)，則表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈“通電”，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)是該軟繼電器的“1”或“ ON”狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱(chēng)該軟繼電器為“0”或“ OFF'狀態(tài)。使用中也常將這些“軟繼電器”稱(chēng)為編程元件。(2) 能流 如圖4-52所示觸點(diǎn)1、2接通時(shí)，有一個(gè)假想的“概念電流”或“能流” (Power Flow)從左向右流動(dòng)，這一方向與執(zhí)行用戶(hù)程序時(shí)的邏輯運(yùn)算的順序是一致的。能流只能從左向右流動(dòng)。利用能流這一概念，可以幫助我們更好地理解和分析梯形圖。圖4-52 a中可能有

4、兩個(gè)方向的能流流過(guò)觸點(diǎn)5 (經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)1、5、4或經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)3、5、2),這不符合能流只能從左向右流動(dòng)的原則，因此應(yīng)改為如圖4-52 b所示的梯形圖。a)b)圖4-52 梯形圖a)錯(cuò)誤的梯形圖b)正確的梯形圖(3) 母線 梯形圖兩側(cè)的垂直公共線稱(chēng)為母線(Bus bar),。在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線(左母線和右母線) 之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流”從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫(huà)出。(4) 梯形圖的邏輯解算根據(jù)梯形圖中各觸點(diǎn)的狀態(tài)和邏輯關(guān)系，求出與圖中各線圈對(duì)應(yīng)的編程元件的狀態(tài)，稱(chēng)為梯形圖的邏輯解算。 梯形圖中邏輯解算是按從左至

5、右、從上到下的順序進(jìn)行的。解算的結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時(shí)外部輸入觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)進(jìn)行的。2梯形圖的編程規(guī)則盡管梯形圖與繼電器電路圖在結(jié)構(gòu)形式、元件符號(hào)及邏輯控制功能等方面相類(lèi)似，但它們又有許多不同之處，梯形圖具有自己的編程規(guī)則。（1）每一邏輯行總是起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于線圈或右母線（右 母線可以不畫(huà)出）。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有 任何觸點(diǎn)。（2）梯形圖中的觸點(diǎn)可以任意串聯(lián)或并聯(lián)，但繼電器線圈只能并聯(lián)而不能串聯(lián)。（3）觸點(diǎn)的使用次數(shù)不受限制。（4）一般情況下，在梯形圖中同一線圈

6、只能出現(xiàn)一次。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱(chēng)為“雙線圈輸出”。對(duì)于“雙線圈輸出”，有些PLC將其視為語(yǔ)法錯(cuò)誤，絕 對(duì)不允許；有些 PLC則將前面的輸出視為無(wú)效，只有最后一次輸出有效；而有些PLC在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。（5） 對(duì)于不可編程梯形圖必須難過(guò)等效變換，變成可編程梯形圖，例如圖4-52所示。（6） 有幾個(gè)串聯(lián)電路相并聯(lián)時(shí)，應(yīng)將串聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在上方，如圖4-53 a所示。在有幾個(gè)并聯(lián)電路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在左方，如圖4-53 b所示。這樣所編制的程序簡(jiǎn)潔明了，語(yǔ)句較少。II)I) ©D OKU ()1 TXI X2 盧LD

7、XIAXDXIORXft01Ta)b）圖4-53 梯形圖之二另外，在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)最好按輸入設(shè)備全部為常開(kāi)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為 合適，不易出錯(cuò)。建議用戶(hù)盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與PLC輸入端連接，如果某些信號(hào)只能用常閉輸入，可先按輸入設(shè)備為常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反（常開(kāi)改成常閉、常閉改成常開(kāi)）。二、典型單元的梯形圖程序PLC應(yīng)用程序往往是一些典型的控制環(huán)節(jié)和基本單元電路的組合，熟練掌握這些典型環(huán)節(jié)和基本單元電路，可以使程序的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。本節(jié)主要介紹一些常見(jiàn)的典型單元梯形圖 程序。1具有自鎖、互鎖功能的程序（1）具有自鎖功能的程序利用自身的常開(kāi)觸點(diǎn)使線圈持

8、續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱(chēng)為自鎖。如圖 4-54所示的起動(dòng)、保持和停止程序（簡(jiǎn)稱(chēng)起保停程序）就是典型的具 有自鎖功能的梯形圖，X1為起動(dòng)信號(hào)和X2為停止信號(hào)。XIIIxsrL¥l_lIxiIITLX2HLY1 I圖4-54起保停程序與時(shí)序圖a）停止優(yōu)先b）起動(dòng)優(yōu)先圖4-54 a為停止優(yōu)先程序，即當(dāng) X1和X2同時(shí)接通，則 Y1斷開(kāi)。圖4-54 b為起動(dòng)優(yōu)先 程序，即當(dāng)X1和X2同時(shí)接通，則 Y1接通。起保停程序也可以用置位（ SET和復(fù)位（RST 指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，起動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)可能由多個(gè)觸點(diǎn)組成的串、并聯(lián)電路提供。（2）具有互鎖功能的程序利用兩個(gè)或多個(gè)常閉觸點(diǎn)來(lái)保

9、證線圈不會(huì)同時(shí)通電的功能成為“互鎖”。三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路即為典型的互鎖電路，如圖4-55所示。其中KMI和KM2分別是接觸器聯(lián)鎖正反轉(zhuǎn)控制線觸器。圖4-55 三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路如圖4-56所示為采用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部I/O接線圖和梯形圖。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制功能的梯形圖是由兩個(gè)起保停的梯形圖再加上兩者之間的互鎖觸點(diǎn)構(gòu)成。應(yīng)該注意的是雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點(diǎn)（X1與XO、Y1與Y0），但在I/O接線圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行硬件互鎖。因?yàn)镻LC軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，而外部硬件接觸器觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間往往大于一個(gè)掃

10、描周期， 來(lái)不及響應(yīng)，且觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間一般較閉合時(shí)間長(zhǎng)。例如Y0雖然斷開(kāi)，可能KM1的觸點(diǎn)還未斷開(kāi)，在沒(méi)有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點(diǎn)可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖。采用了雙重互鎖，同時(shí)也避免因接觸器KM1或KM2的主觸點(diǎn)熔焊引起電動(dòng)機(jī)主電路短路。4正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停圖4-56用PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的I/O接線圖和梯形圖2定時(shí)器應(yīng)用程序（1）產(chǎn)生脈沖的程序1）周期可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。如圖4-57所示采用定時(shí)器 TO產(chǎn)生一個(gè)周期可調(diào)節(jié)的連續(xù)脈沖。當(dāng)X0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，第一次掃描到TO常閉觸點(diǎn)時(shí)，它是閉合的，于是TO線圈得電，經(jīng)過(guò)1s的延時(shí)，TO常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。TO常閉觸點(diǎn)斷

11、開(kāi)后的下一個(gè)掃描周期中，當(dāng)掃 描到TO常閉觸點(diǎn)時(shí)，因它已斷開(kāi)，使TO線圈失電，TO常閉觸點(diǎn)又隨之恢復(fù)閉合。這樣，在下一個(gè)掃描周期掃描到TO常閉觸點(diǎn)時(shí)，又使 TO線圈得電，重復(fù)以上動(dòng)作，TO的常開(kāi)觸點(diǎn)連續(xù)閉合、斷開(kāi)，就產(chǎn)生了脈寬為一個(gè)掃描周期、脈沖周期為1s的連續(xù)脈沖。改變 TO的設(shè)定值，就可改變脈沖周期。XO TOTOa)圖 4-57a）2）占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。脈沖周期為5秒，占空比為3: 2 （接通時(shí)間：斷開(kāi)時(shí)間） 斷開(kāi)時(shí)間為2s，由定時(shí)器TO設(shè)定，用周期可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器梯形圖b）時(shí)序圖如圖4-58所示為采用兩個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號(hào)，。接通時(shí)間3s,由定時(shí)器T1設(shè)定,YO作為連

12、續(xù)脈沖輸出端。XO T1-15TOCDK30b)67圖4-58占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器a）梯形圖b）時(shí)序圖3）順序脈沖發(fā)生器。如圖4-59 a所示為用三個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生一組順序脈沖的梯形圖程序， 順序脈沖波形如圖 4-59 b所示。當(dāng)X4接通，T40開(kāi)始延時(shí)，同時(shí)Y31通電，定時(shí)10s時(shí)間到， T40常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y31斷電。T40常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，T41開(kāi)始延時(shí)，同時(shí) Y32通電，當(dāng)T41 定時(shí)15s時(shí)間到，Y32斷電。T41常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，T42開(kāi)始延時(shí).同時(shí) Y33通電，T42定時(shí) 20s時(shí)間到，Y33斷電。如果X4仍接通，重新開(kāi)始產(chǎn)生順序脈沖，直至X4斷開(kāi)。當(dāng)X4斷開(kāi)時(shí)，所有的定時(shí)器全部斷電，

13、定時(shí)器觸點(diǎn)復(fù)位，輸出Y31、Y32及Y33全部斷電。X4 T42TtPF_®K1Q0 因 TO:IDSICSY31 |iIiiii 15Sii15SY32:i 亞Y33T®T40HI®K1WW T41T T41一、HI®T41T42Tka)圖4-59順序脈沖發(fā)生器a）梯形圖b）時(shí)序圖（2）斷電延時(shí)動(dòng)作的程序大多數(shù)PLC的定時(shí)器均為接通延時(shí)定時(shí)器，即定時(shí)器線圈通電后開(kāi)始延時(shí)，待定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。在定時(shí)器線圈斷電時(shí)，定時(shí)器的觸點(diǎn)立刻復(fù)位。如圖4-60所示為斷開(kāi)延時(shí)程序的梯形圖和動(dòng)作時(shí)序圖。當(dāng)X13接通時(shí)，M0線圈接通并自鎖，Y3

14、線圈通電，這時(shí)T13由于X13常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)而沒(méi)有接通定時(shí)；當(dāng) X13斷開(kāi)時(shí)，X13 的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，T13線圈得電，開(kāi)始定時(shí)。經(jīng)過(guò)10s延時(shí)后，T13常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使M0復(fù)位，Y3線圈斷電，從而實(shí)現(xiàn)從輸入信號(hào) 開(kāi)的延時(shí)功能。X13斷開(kāi)，經(jīng)10s延時(shí)后，輸出信號(hào) Y3才斷HH0(5K100H1®X13T13X13丨1T13 CST11 Y3a)b)圖4-60 斷電延時(shí)動(dòng)作的程序a）梯形圖b）時(shí)序圖（3）多個(gè)定時(shí)器組合的延時(shí)程序一般PLC的一個(gè)定時(shí)器的延時(shí)時(shí)間都較短，如FX系列PLC中一個(gè)0.1s定時(shí)器的定時(shí)范圍為 0.13276.7s,如果需要延時(shí)時(shí)間更長(zhǎng)的定時(shí)器，可 采用多個(gè)定時(shí)

15、器串級(jí)使用來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)。定時(shí)器串級(jí)使用時(shí)，其總的定時(shí)時(shí)間為各定時(shí)器定時(shí)時(shí)間之和。如圖4-61所示為定時(shí)時(shí)間為1h的梯形圖及時(shí)序圖，輔助繼電器M1用于定時(shí)啟?？刂?， 采用兩個(gè)0.1s定時(shí)器T14和T15串級(jí)使用。當(dāng)T14開(kāi)始定時(shí)后，經(jīng)1800s延時(shí)，T14的常開(kāi) 觸點(diǎn)閉合，使T15再開(kāi)始定時(shí)，又經(jīng)1800s的延時(shí)，T15的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y4線圈接通。從 X14接通，到 Y4輸出，其延時(shí)時(shí)間為 1800s+1800s=3600s=1h。8胡b）圖4-61用定時(shí)器串級(jí)的長(zhǎng)延時(shí)程序a）梯形圖b）時(shí)序圖3計(jì)數(shù)器應(yīng)用程序（1）應(yīng)用計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序只要提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入信號(hào),計(jì)數(shù)器

16、就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期與計(jì)數(shù)器的設(shè)定值相乘就是定時(shí)時(shí)間。時(shí)鐘脈沖信號(hào)，可以由PLC內(nèi)部特殊繼電器產(chǎn)生（如 FX系列PLC的M8011、M8012、M8013和M8014等），也可以由連續(xù)脈沖發(fā)生程序產(chǎn)生，還可以由PLC外部時(shí)鐘電路產(chǎn)生。X15HH06卄M2 JE012TcoHFxuaa)RST00coK13000Y5圖 4-62X15JwlLRnRTLk計(jì) 13000 個(gè)M2cob)應(yīng)用一個(gè)計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序a）梯形圖b）時(shí)序圖如圖4-62所示為采用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)的程序，由M8012產(chǎn)生周期為0.1s時(shí)鐘脈沖信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)X15閉合時(shí)，M2得電并自鎖，M8012時(shí)鐘脈沖加到C0

17、的計(jì)數(shù)輸入端。當(dāng) C0累 計(jì)到18000個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器 C0動(dòng)作，C0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，Y5線圈接通，Y5的觸點(diǎn)動(dòng)作。 從X15閉合到Y(jié)5動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間為18000 X 0.1 = 1800s。延時(shí)誤差和精度主要由時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期決定，要提高定時(shí)精度，就必須用周期更短的時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)信號(hào)。延時(shí)程序最大延時(shí)時(shí)間受計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值和時(shí)鐘脈沖的周期限制，如圖5-11 所示計(jì)數(shù)器C0的最大計(jì)數(shù)值為 32767,所以最大延時(shí)時(shí)間為： 32767X 0.1 = 3276.7s。要增大延 時(shí)時(shí)間，可以增大時(shí)鐘脈沖的周期， 但這又使定時(shí)精度下降。為獲得更長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，同時(shí)又能保證定時(shí)精度，可采用兩級(jí)或多級(jí)

18、計(jì)數(shù)器串級(jí)計(jì)數(shù)。如圖4-63所示為采用兩級(jí)計(jì)數(shù)器串級(jí)計(jì)數(shù)延時(shí)的一個(gè)例子。圖中由CO構(gòu)成一個(gè)1800s（30min ）的定時(shí)器，其常開(kāi)觸點(diǎn)每隔30min閉合一個(gè)掃描周期。這是因?yàn)镃0的復(fù)位輸入端并聯(lián)了一個(gè)C0常開(kāi)觸點(diǎn)，當(dāng)C0累計(jì)到18000個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器 C0動(dòng)作，C0常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，C0復(fù)位，C0計(jì)數(shù)器動(dòng)作一個(gè)掃描 周期后又開(kāi)始計(jì)數(shù)，使 C0輸出一個(gè)周期為30min、脈寬為一個(gè)掃描周期的時(shí)鐘脈沖。C0的另一個(gè)常開(kāi)觸點(diǎn)作為 C1的計(jì)數(shù)輸入，當(dāng) C0常開(kāi)觸點(diǎn)接通一次，C1輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng) C1計(jì)數(shù)脈沖累計(jì)到10個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)器 C1動(dòng)作，C1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使 Y5線圈接通，Y5觸點(diǎn) 動(dòng)作。從X15

19、閉合，至U Y5動(dòng)作，其延時(shí)時(shí)間為 18000 X 0.1 X 10= 18000s （5h）。計(jì)數(shù)器C0 和C1串級(jí)后，最大的延時(shí)時(shí)間可達(dá)：32767 X 0.1 X 32767s= 29824.34 h = 1242.68天（2）定時(shí)器與計(jì)數(shù)器組合的延時(shí)程序利用定時(shí)器與計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合可以擴(kuò)大延時(shí)時(shí)間，如圖4-64所示。圖中T4形成一個(gè)20s的自復(fù)位定時(shí)器，當(dāng) X4接通后，T4線圈接通并 開(kāi)始延時(shí)，20s后T4常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，T4定時(shí)器的線圈斷開(kāi)并復(fù)位，待下一次掃描時(shí)，T4常閉觸點(diǎn)才閉合，T4定時(shí)器線圈又重新接通并開(kāi)始延時(shí)。所以當(dāng)X4接通后，T4每過(guò)20s其常開(kāi)觸點(diǎn)接通一次，為計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)脈

20、沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器C4計(jì)數(shù)一次，當(dāng)C4計(jì)數(shù)100次時(shí)，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通 Y3線圈?？梢?jiàn)從X4接通到Y(jié)3動(dòng)作，延時(shí)時(shí)間為定時(shí)器定時(shí)值（20s）和計(jì) 數(shù)器設(shè)定值（100）的乘積（2000s）。圖中M8002為初始化脈沖，使 C4復(fù)位。X15X16®10#圖4-63應(yīng)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序X161 RST I C0co（3）計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)程序計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值范圍的擴(kuò)展，法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖4-65為兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合擴(kuò)展的程序。X1通/斷50次時(shí)，C60的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，C61計(jì)數(shù)1C60復(fù)位，重新從零開(kāi)始對(duì) X1的通/斷進(jìn)行計(jì)數(shù)，每當(dāng)可以通過(guò)多個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合的方X1每通/斷一次，C60計(jì)數(shù)1次，當(dāng) 次，與此同

21、時(shí) C60另一對(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)使C60計(jì)數(shù)50次時(shí)，C61計(jì)數(shù)1次，Y31接通?？僧?dāng)C61計(jì)數(shù)到40次時(shí)，X1總計(jì)通/斷50 X 40= 2000次，C61常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， 見(jiàn)本程序計(jì)數(shù)值為兩個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值的乘積。4其它典型應(yīng)用程序（1）單脈沖程序 單脈沖程序如圖4-66所示，從給定信號(hào)（X0）的上升沿開(kāi)始產(chǎn)生一 個(gè)脈寬一定的脈沖信號(hào)（丫1）。當(dāng)X0接通時(shí)，M2線圈得電并自鎖，M2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使 T1開(kāi)始定時(shí)、Y1線圈得電。定時(shí)時(shí)間 2s到，T1常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 Y1線圈斷電。無(wú)論輸入 X0接通的時(shí)間長(zhǎng)短怎樣，輸出 Y1的脈寬都等于T1的定時(shí)時(shí)間2s。11XO J|_|:2S11 h生_|k生4；2

22、S:2S丸IfLM2 nM2-1HT1K20a）圖4-66 單脈沖程序a）梯形圖b）時(shí)序圖（2）分頻程序在許多控制場(chǎng)合，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻。下面以如圖4-67所示的二分頻程序?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明 PLC是如何來(lái)實(shí)現(xiàn)分頻的。XI ML61XIHUGO TOHIM1J60M162Y30dlI IIII_JIIII III IIIIIlliti t2 t3 t4a)b）圖4-67二分頻程序a）梯形圖b）時(shí)序圖圖中，Y30產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是 X1脈沖信號(hào)的二分頻。圖 4-67 b中用了三個(gè)輔助繼電器 M160、M161和M162。當(dāng)輸入X1在t1時(shí)刻接通（ON）, M160產(chǎn)生脈寬為一個(gè)掃描周期的 單脈沖，Y30

23、線圈在此之前并未得電，其對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，因此執(zhí)行至第3行程序時(shí)，盡管 M160得電，但M162仍不得電，M162的常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。執(zhí)行至第 4行，Y30得電（ON）并自鎖。此后，多次循環(huán)掃描執(zhí)行這部分程序，但由于 M160僅接通 一個(gè)掃描周期，M162不可能得電。由于 Y30已接通，對(duì)應(yīng)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，為M162的得電做好了準(zhǔn)備。等到t2時(shí)刻，輸入X1再次接通（ON），M160上再次產(chǎn)生單脈沖。此時(shí)在執(zhí)行第3行時(shí)，M162條件滿(mǎn)足得電，M162對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。執(zhí)行第4行程序時(shí)，Y30線圈失電（OFF）。 之后雖然X1繼續(xù)存在，由于 M160是單脈沖信號(hào)，雖多次掃描執(zhí)行第4

24、行程序，Y30也不可能得電。在t3時(shí)刻，X1第三次ON，M160上又產(chǎn)生單脈沖，輸出Y30再次接通（ON）。t4時(shí)刻，Y30再次失電（OFF），循環(huán)往復(fù)。這樣 Y30正好是X1脈沖信號(hào)的二分頻。由于每 當(dāng)出現(xiàn)X1 （控制信號(hào)）時(shí)就將 Y30的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)（ON/OFF/ON/OFF），這種邏輯關(guān)系也可用作 觸發(fā)器。除了以上介紹的幾種基本程序外，還有很多這樣的程序不再一一列舉，它們都是組成較復(fù)雜的PLC應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)。三、程序的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法1概述在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序，即在已有的些典型梯形圖的基礎(chǔ)上， 根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制的要求， 不斷地修改和完善梯形圖。

25、有時(shí)需要多 次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖， 不斷地增加中間編程元件和觸點(diǎn)， 最后才能得到一個(gè)較為滿(mǎn)意 的結(jié)果。 這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循， 設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、 設(shè)計(jì)的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗(yàn) 有很大的關(guān)系， 所以有人把這種設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。 它可以用于邏輯關(guān)系較簡(jiǎn)單的梯 形圖程序設(shè)計(jì)。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì) PLC程序時(shí)大致可以按下面幾步來(lái)進(jìn)行：分析控制要求、選擇控制原則；設(shè)計(jì)主令元件和檢測(cè)元件， 確定輸入輸出設(shè)備；設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序；檢查修改和 完善程序。下面通過(guò)例子來(lái)介紹經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。2.設(shè)計(jì)舉例送料小車(chē)自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)。（1）被控對(duì)象對(duì)控制的要求如圖4-68 a所示送料小車(chē)在限位開(kāi)關(guān)

26、 X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開(kāi)始右行，碰到 X3 后停下來(lái)卸料， 25s 后左行，碰到 X4 后又停下來(lái)裝料，這樣 不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來(lái)起動(dòng)小車(chē)右行和左行。（ 2）程序設(shè)計(jì)思路以眾所周知的電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出的小車(chē)控制梯形圖如圖 4-68 b所示。為使小車(chē)自動(dòng)停止，將X3和X4的常閉觸點(diǎn)分別與 Y0和Y1的線圈串聯(lián)。為使小車(chē)自動(dòng)起動(dòng)，將控制裝、卸料延時(shí)的定時(shí)器T0和T1的常開(kāi)觸點(diǎn)，分別與手動(dòng)起動(dòng)右行和左行的X0、X1的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)，并用兩個(gè)限位開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的X4和X3的常開(kāi)觸點(diǎn)分別接通裝料、卸料電磁閥和相應(yīng)的定時(shí)器。（ 3）程序分析 設(shè)

27、小車(chē)在起動(dòng)時(shí)是空車(chē)，按下左行起動(dòng)按鈕 X1， Y1 得電， 小車(chē)開(kāi)始左 行，碰到左限位開(kāi)關(guān)時(shí)，X4的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 Y1失電，小車(chē)停止左行。X4的常開(kāi)觸點(diǎn)接 通，使Y2和T0的線圈得電，開(kāi)始裝料和延時(shí)。20s后T0的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使 Y0得電，小車(chē)右行。小車(chē)離開(kāi)左限位開(kāi)關(guān)后，X4變?yōu)椤?0”狀態(tài)，Y2和T0的線圈失電，停止裝料， T0被復(fù)位。對(duì)右行和卸料過(guò)程的分析與上面的基本相同。如果小車(chē)正在運(yùn)行時(shí)按停止按鈕X2，小車(chē)將停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)停止工作。左 Y1 |小車(chē)| YO 右o oA1X4X3 占a)b)圖4-68 送料小車(chē)自動(dòng)控制a）小車(chē)運(yùn)行示意圖b）梯形圖3經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)于一些

28、比較簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)是比較奏效的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。但是，由于這種方法主要是依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也就比較高，特別是要求設(shè)計(jì)者有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒(méi)有規(guī)律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，往往需經(jīng)多次反復(fù)修改和完善才能符合設(shè)計(jì)要求，所以設(shè)計(jì)的結(jié)果往往不很規(guī)范，因人而異。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法一般適合于設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的梯形圖程序或復(fù)雜系統(tǒng)的某一局部程序（如手動(dòng)程序等）。如果用來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖，存在以下問(wèn)題：（1）考慮不周、設(shè)計(jì)麻煩、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖程序時(shí)，要用大量的中間元件來(lái)完成記憶、聯(lián)鎖、互

29、鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，它們往往又交織在一起，分析起來(lái)非常困難， 并且很容易遺漏一些問(wèn)題。修改某一局部程序時(shí)，很可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)其它部分程序產(chǎn)生意想不到的影響，往往花了很長(zhǎng)時(shí)間，還得不到一個(gè)滿(mǎn)意的結(jié)果。（2）梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護(hù)困難用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的梯形圖是按設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此，即使是設(shè)計(jì)者的同行，要分析這種程序也非常困難，更不用說(shuō)維修人員了，這給 PLC系統(tǒng)的維護(hù)和改進(jìn)帶來(lái)許多困難。四、PLC程序的順序控制設(shè)計(jì)法1概述如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱(chēng)為順序控制系統(tǒng)

30、，也稱(chēng)為步進(jìn)控制系統(tǒng)。其控制總是一步一步按順序進(jìn)行。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣， 尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無(wú)例外地利用順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。所謂順序控制設(shè)計(jì)法就是針對(duì)順序控制系統(tǒng)的一種專(zhuān)門(mén)的設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。PLC的設(shè)計(jì)者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專(zhuān)用的編程元件，開(kāi) 發(fā)了專(zhuān)門(mén)供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。2順序控制設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)步驟采用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的基本步驟及內(nèi)容如下：（1 ）步的劃分 順序控制設(shè)計(jì)

31、法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱(chēng)為步，并且用編程元件（輔助繼電器M或狀態(tài)器S）來(lái)代表各步。如圖4-69 a所示，步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來(lái)劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。步的這種劃分方法使代表各步的編程元件與PLC各輸出狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。步也可根據(jù)被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化來(lái)劃分，但被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。 如圖4-69 b所示，某液壓滑臺(tái)的整個(gè)工作過(guò)程可劃分為停止（原位）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步。但這四步的狀態(tài)改變都必須是由PLC輸出狀態(tài)的變化引起的，否則就不能這樣劃

32、分，例如從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與PLC輸出無(wú)關(guān)，那么快進(jìn)和工進(jìn)只能算一步。PM 輸出 YO| II IFIT輸出 Y1j(II IB hSQ1步aJ圖 4-69步的劃分Pic 輸岀 V2IIa）劃分萬(wàn)法一b）劃分萬(wàn)法二（2） 轉(zhuǎn)換條件的確定使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號(hào)稱(chēng)為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號(hào)，如按鈕、指令開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)等，也可能是 PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的接通/斷開(kāi)等，轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。如圖 4-69 b所示的SB SQ1、SQ2、SQ3均為轉(zhuǎn)換條件。順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序

33、變 化，然后用代表各步的編程元件去控制各輸出繼電器。（3） 功能表圖的繪制根據(jù)以上分析和被控對(duì)象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫(huà)出功能表圖。繪制功能表圖是順序控制設(shè)計(jì)法中最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。繪制功能表圖的具體方法將后面詳細(xì)介紹。（4）梯形圖的編制根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫(xiě)出梯形圖程序。有關(guān)編程方式將在本章節(jié)第五節(jié)中介紹。如果PLC支持功能表圖語(yǔ)言，則可直接使用該功能表圖作為最終 程序。3功能表圖的繪制功能表圖又稱(chēng)做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形， 也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技 術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以

34、用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專(zhuān)業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。各個(gè)PLC廠家都開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國(guó)家也都制定了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于1986年頒布了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6-86）。（1）步與動(dòng)作1） 步。在功能表圖中用矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號(hào)。如圖5-20所示各步的編 號(hào)為n -1、n、n+1。編程時(shí)一般用 PLC內(nèi)部編程元件來(lái)代表各步，因此經(jīng)常直接用代表該步的編程元件的元件號(hào)作為步的編號(hào)，如M300等，這樣在根據(jù)功能表圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)較為方便。2）初始步。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱(chēng)為初始步。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待起動(dòng) 命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個(gè)功能表

35、圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。3）動(dòng)作。一個(gè)控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)，例如在數(shù)控車(chē)床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車(chē)床是被控系統(tǒng)。對(duì)于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動(dòng)作”，對(duì)于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動(dòng)作或命令簡(jiǎn)稱(chēng)為動(dòng)作，并用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號(hào)相連。4） 活動(dòng)步。當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱(chēng)該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。 若為保持型動(dòng)作則該步不活動(dòng)時(shí)繼續(xù)執(zhí)行該動(dòng)作，若為非保持型動(dòng)作則指該步不活動(dòng)時(shí)，動(dòng)作也停止執(zhí)行。一般在功能表圖中保持型的動(dòng)作應(yīng)該用文 字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不要

36、標(biāo)注。（2）有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件1）有向連線。在功能表圖中，隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的順序進(jìn)展，這種進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行。在畫(huà)功能表圖時(shí)，將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來(lái)?；顒?dòng)狀態(tài)的進(jìn)展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右， 在這兩個(gè)方向有向連線上的箭頭可以省略。 如果 不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。2）轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔 開(kāi)。步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的，并與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)。3）轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯條

37、件，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。轉(zhuǎn)換條件X和X分別表示在邏輯信號(hào) X17#如轉(zhuǎn)換條件（X0 X3C0o為“ 1”狀態(tài)和“ 0”狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。符號(hào) X和X 分別表示當(dāng)X從0 > 1狀態(tài)和從10狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。使用最多的轉(zhuǎn)換條件表示方法是布爾代數(shù)表達(dá)式,（3）功能表圖的基本結(jié)構(gòu)1）單序列。單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每一個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一個(gè)步，如圖4-70 a所示。2）選擇序列。選擇序列的開(kāi)始稱(chēng)為分支，如圖 4-70 b所示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下。如果步2是活動(dòng)的，并且轉(zhuǎn)換條件e=1，則發(fā)生由步5、步6

38、的進(jìn)展；如果步5是活動(dòng)的，并且f=1，則發(fā)生由步5、步9的進(jìn)展。在某一時(shí)刻一般只允許選擇一個(gè)序列。選擇序列的結(jié)束稱(chēng)為合并，如圖4-70 c所示。如果步5是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件 m=1,則發(fā)生由步5、步12的進(jìn)展；如果步8是活動(dòng)步，并且n=1,則發(fā)生由步8 '步12的進(jìn)展。3）并行序列。并行序列的開(kāi)始稱(chēng)為分支，如圖4-71 a所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)， 這些序列稱(chēng)為并行序列。 當(dāng)步4是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件a=1、3、7、 9這三步同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)步4變?yōu)椴换顒?dòng)步。為了強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)，水平連線用雙線表示。步3、7、9被同時(shí)激活后，每個(gè)序列中活動(dòng)步的進(jìn)展將是獨(dú)立的

39、。在表示同步的 水平雙線之上，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。a)h)c)圖4-70 單序列與選擇序列a）單序列b）選擇序列開(kāi)始c）選擇序列結(jié)束a）b）圖4-71 并行序列a）并行序列開(kāi)始b）并行序列結(jié)束并行序列的結(jié)束稱(chēng)為合并，如圖4-71 b所示，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。當(dāng)直接連在雙線上的所有前級(jí)步都處于活動(dòng)狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)換條件b=1時(shí)，才會(huì)發(fā)生步3、6、9到步10的進(jìn)展，即步3、6、9同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步，而步 10變?yōu)榛顒?dòng)步。 并行序列表示系統(tǒng)的幾個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立部分的工作情況。4）子步。如見(jiàn)圖4-72所示，某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整 個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)完整的子

40、功能。子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在總體設(shè)計(jì)時(shí)容易抓住系統(tǒng)的主要 矛盾，用更加簡(jiǎn)潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開(kāi)始就陷入某些細(xì)節(jié)之中。 設(shè)計(jì)者可以從最簡(jiǎn)單的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的全面描述開(kāi)始，然后畫(huà)出更詳細(xì)的功能表圖，子步中還可以包含更詳細(xì)的子步，這使設(shè)計(jì)方法的邏輯性很強(qiáng)，可以減少設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，縮短總體設(shè) 計(jì)和查錯(cuò)所（4）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則1）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件。在功能表圖中，步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)必須同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步；相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿(mǎn)足。2）轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作。轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成兩個(gè)操作：使所有由有向連線與相應(yīng) 轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變

41、為活動(dòng)步；使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都 變?yōu)椴换顒?dòng)步需要的時(shí)間。圖4-72 子步（5）繪制功能表圖應(yīng)注意的問(wèn)題1）兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開(kāi)。2）兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開(kāi)。3）功能表圖中初始步是必不可少的，它一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待起動(dòng)的初始狀態(tài)，這一步可能沒(méi)有什么動(dòng)作執(zhí)行，因此很容易遺漏這一步。如果沒(méi)有該步，無(wú)法表示初始狀態(tài)， 系統(tǒng)也無(wú)法返回停止?fàn)顟B(tài)。4）只有當(dāng)某一步所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。如果用無(wú)斷電保持功能的編程元件代表各步，則 PLC開(kāi)始進(jìn)入RUN方式時(shí)各步均處于“ 0”狀態(tài)，因此 必須要有初始化信號(hào)，將初

42、始步預(yù)置為活動(dòng)步，否則功能表圖中永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)步， 系統(tǒng) 將無(wú)法工作。4功能表圖中幾個(gè)特殊編程問(wèn)題（1）跳步與循環(huán) 復(fù)雜的控制系統(tǒng)不僅1/0點(diǎn)數(shù)多，功能表圖也相當(dāng)復(fù)雜， 除包括前 面介紹的功能表圖的基本結(jié)構(gòu)外，還包括跳步與循環(huán)控制，而且系統(tǒng)往往還要求設(shè)置多種工作方式，如手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步等）工作方式。手動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單，一般 用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，自動(dòng)程序的設(shè)計(jì)一般用順序控制設(shè)計(jì)法。1）跳步。如圖4-73所示用狀態(tài)器來(lái)代表各步，當(dāng)步S31是活動(dòng)步，并且 X5變?yōu)椤?1 ”時(shí)，將跳過(guò)步S32,由步S31進(jìn)展到步S33。這種跳步與S31 > S32 ' S33等組成的“主序列

43、”中有向連線的方向相同，稱(chēng)為正向跳步。當(dāng)步S34是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件 X4 CO1時(shí),將從步S34返回到步S33,這種跳步與“主序列”中有向連線的方向相反，稱(chēng)為逆向跳步。顯然，跳步屬于選擇序列的一種特殊情況。圖4-73含有跳步和循環(huán)的功能表圖2）循環(huán)。在設(shè)計(jì)梯形圖程序時(shí)，經(jīng)常遇到一些需要多次重復(fù)的操作，如果一次一次地 編程，顯然是非常繁瑣的。我們常常采用循環(huán)的方式來(lái)設(shè)計(jì)功能表圖和梯形圖，如圖5-34所示，假設(shè)要求重復(fù)執(zhí)行10次由步S33和步S34組成的工藝過(guò)程，用CO控制循環(huán)次數(shù)，它 的設(shè)定值等于循環(huán)次數(shù) 10。每執(zhí)行一次循環(huán)，在步 S34中使C0的當(dāng)前值減1，這一操作是 將S34的常開(kāi)觸點(diǎn)

44、接在 C0的計(jì)數(shù)脈沖輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)步S34變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，S34的常開(kāi)觸點(diǎn)由斷開(kāi)變?yōu)榻油?，?C0的當(dāng)前值減1。每次執(zhí)行循環(huán)的最后一步，都根據(jù) C0的當(dāng)前 值是否為零來(lái)判別是否應(yīng)結(jié)束循環(huán)，圖中用步S34之后選擇序列的分支來(lái)實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)X4為“1”如果循環(huán)未結(jié)束，C0的常閉觸點(diǎn)閉合，轉(zhuǎn)換條件X4C°滿(mǎn)足并返回步 S33;當(dāng)C0的當(dāng)前值減為0，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通，轉(zhuǎn)換條件X4 *C0滿(mǎn)足，將由步S34進(jìn)展到步S35。在循環(huán)程序執(zhí)行之前或執(zhí)行完后，應(yīng)將控制循環(huán)的計(jì)數(shù)器復(fù)位，才能保證下次循環(huán)時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)。復(fù)位操作應(yīng)放在循環(huán)之外，圖5-34中計(jì)數(shù)器復(fù)位在步 S0和步S25顯然比較方便。（2）選擇序

45、列和并行序列的編程循環(huán)和跳步都屬于選擇序列的特殊情況。對(duì)選擇序列和并行序列編程的關(guān)鍵在于對(duì)它們的分支和合并的處理，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則是設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖的基本準(zhǔn)則。與單序列不同的是， 在選擇序列和并行序列的分支、合并處，某一步或某一轉(zhuǎn)換可能有幾個(gè)前級(jí)步或幾個(gè)后續(xù)步，在編程時(shí)應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。1）選擇序列的編程。如圖4-74所示，步S0之后有一個(gè)選擇序列的分支，當(dāng)步S0是活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件 X0為“ 1”時(shí)，將執(zhí)行左邊的序列，如果轉(zhuǎn)換條件X3為“ 1”狀態(tài)，將執(zhí)行右邊的序列。步 S32之前有一個(gè)由兩條支路組成的選擇序列的合并，當(dāng)S31為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件X1得到滿(mǎn)足，或者S33為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件X4

46、得到滿(mǎn)足，都將使步S32變?yōu)榛顒?dòng)20步，同時(shí)系統(tǒng)程序使原來(lái)的活動(dòng)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。-X3S3 3Y3-X421#圖4-74選擇序列的功能表圖一如圖4-75所示為對(duì)圖4-74采用STL指令編寫(xiě)的梯形圖，對(duì)于選擇序列的分支，步SO之后的轉(zhuǎn)換條件為 X0和X3,可能分別進(jìn)展到步 S31和S33,所以在SO的STL觸點(diǎn)開(kāi)始的電 路塊中，有分別由 X0和X3作為置位條件的兩條支路。對(duì)于選擇序列的合并，由S31和S33的STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中的轉(zhuǎn)換目標(biāo)均為S32。N18002soxo-SETSOwSETS31SETS31S33S32X2SETSETS33SETS32#RET圖4-75 選擇序列的梯形圖一只

47、要正確地確定每一步在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，其實(shí)沒(méi)有必要特別留意選擇序列的如何處理, 的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)即可。2）并行序列的編程。使用STL指令的編程。如圖4-76所示為包含并行序列的功能表圖， 由S31、S32和S34、S35組成的兩個(gè)序列是并行工作的，設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)應(yīng)保證這兩個(gè)序列同 時(shí)開(kāi)始和同時(shí)結(jié)束，即兩個(gè)序列的第一步 S31和S34應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步， 兩個(gè)序列的最后一 步S32和S35應(yīng)同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步。并行序列的分支的處理是很簡(jiǎn)單的，當(dāng)步SO是活動(dòng)步,并且轉(zhuǎn)換條件X0= 1,步S31和S34同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，兩個(gè)序列開(kāi)始同時(shí)工作。當(dāng)兩個(gè)前級(jí) 步S32和S35均為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿(mǎn)足，將實(shí)現(xiàn)并行序

48、列的合并，即轉(zhuǎn)換的后續(xù)步 S33變?yōu)榛顒?dòng)步，轉(zhuǎn)換的前級(jí)步 S32和S35同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步。圖4-76并行序列的功能表圖如圖4-77所示是對(duì)圖4-76功能表圖采用STL指令編寫(xiě)的梯形圖。對(duì)于并行序列的分支， 當(dāng)S0的STL觸點(diǎn)和X0的常開(kāi)觸點(diǎn)均接通時(shí)，S31和S34被同時(shí)置位，系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)步S0變?yōu)椴换顒?dòng)步；對(duì)于并行序列的合并，用S32、S35的STL觸點(diǎn)和X2的常開(kāi)觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路使S33置位。在圖5-41中，S32和S35的STL觸點(diǎn)出現(xiàn)了兩次，如果不涉及并行序列的 合并，同一狀態(tài)器的 STL觸點(diǎn)只能在梯形圖中使用一次，當(dāng)梯形圖中再次使用該狀態(tài)器時(shí)， 只能使用該狀態(tài)器的一般的常開(kāi)觸點(diǎn)和L

49、D指令。另外，F(xiàn)X系列PLC規(guī)定串聯(lián)的STL觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)不能超過(guò)8個(gè)，換句話說(shuō)，一個(gè)并行序列中的序列數(shù)不能超過(guò)8個(gè)。五、PLC程序的移植設(shè)計(jì)法1概述PLC控制取代繼電器控制已是大勢(shì)所趨，如果用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)原有的繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖顯然是一條捷徑。這是由于原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，因此可以將繼電器電路圖經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)摹胺g”，從而設(shè)計(jì)出具有相同功能的PLC梯形圖程序，所以將這種設(shè)計(jì)方法稱(chēng)為“移植設(shè)計(jì)法”或“翻譯法”。在分析PLC控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以將PLC想象成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)中的控制

50、箱。PLC外部接線圖描述的是這個(gè)控制箱的外部接線，PLC的梯形圖程序是這個(gè)控制箱內(nèi)部的“線路圖”，PLC輸入繼電器和輸出繼電器是這個(gè)控制箱與外部聯(lián)系的“中間繼電器”，這樣就可以用分析繼電器電路圖的方法來(lái)分析PLC控制系統(tǒng)。2223SETSETS32S31S32SMX4<®S36SETS35S32 S35 X2S33S33THX3T SETSORET圖4-77 并行序列的梯形圖我們可以將輸入繼電器的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部輸入設(shè)備的觸點(diǎn)，將輸出繼電器的線圈想象成對(duì)應(yīng)的外部輸出設(shè)備的線圈。外部輸出設(shè)備的線圈除了受PLC的控制外，可能還會(huì)受外部觸點(diǎn)的控制。用上述的思想就可以將繼電器電路圖

51、轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC外部接線圖和梯形圖。2移植設(shè)計(jì)法的編程步驟（1） 分析原有系統(tǒng)的工作原理了解被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼 電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。（2） PLC的I/O分配 確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，進(jìn)行PLC的I/O分配，畫(huà)出PLC 外部接線圖。（3） 建立其它元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定繼電器電路圖中的中間繼電器、時(shí)間繼電器等 各器件與PLC中的輔助繼電器和定時(shí)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系。以上（2）和（3）兩步建立了繼電器電路圖中所有的元器件與PLC內(nèi)部編程元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于移植設(shè)計(jì)法而言，這非常重要。在這過(guò)程中應(yīng)該處理好以幾個(gè)問(wèn)題：繼電器電 路中的執(zhí)行元件應(yīng)與 PLC

52、的輸出繼電器對(duì)應(yīng)，如交直流接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈等； 繼電器電路中的主令電器應(yīng)與PLC的輸入繼電器對(duì)應(yīng)，如按鈕、位置開(kāi)關(guān)、選擇開(kāi)關(guān)等。熱繼電器的觸點(diǎn)可作為 PLC的輸入，也可接在PLC外部電路中，主要是看PLC的輸入點(diǎn)是否 富裕。注意處理好 PLC內(nèi)、外觸點(diǎn)的常開(kāi)和常閉的關(guān)系；繼電器電路中的中間繼電器與 PLC的輔助繼電器對(duì)應(yīng)；繼電器電路中的時(shí)間繼電器與PLC的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)，但要注意：時(shí)間繼電器有通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種，而定時(shí)器只有“通電延時(shí)型” 一種。(4) 設(shè)計(jì)梯形圖程序根據(jù)上述的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將繼電器電路圖“翻譯”成對(duì)應(yīng)的“準(zhǔn) 梯形圖”，再根據(jù)梯形圖的編程規(guī)則將“準(zhǔn)梯形圖”

53、轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)合理的梯形圖。對(duì)于復(fù)雜的 控制電路可劃整為零，先進(jìn)行局部的轉(zhuǎn)換，最后再綜合起來(lái)。(5) 仔細(xì)校對(duì)、認(rèn)真調(diào)試對(duì)轉(zhuǎn)換后的梯形圖一定要仔細(xì)校對(duì)、認(rèn)真調(diào)試，以保證其 控制功能與原圖相符。六、PLC程序及調(diào)試說(shuō)明1復(fù)雜程序的設(shè)計(jì)方法實(shí)際的PLC應(yīng)用系統(tǒng)往往比較復(fù)雜，復(fù)雜系統(tǒng)不僅需要的 PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)多， 而且為了滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，很多工業(yè)設(shè)備都需要設(shè)置多種不同的工作方式，常見(jiàn)的有手動(dòng)和自動(dòng)(連續(xù)、單周期、單步)等工作方式。在設(shè)計(jì)這類(lèi)具有多種工作方式的系統(tǒng)的程序時(shí)，經(jīng)常采用以下的程序設(shè)計(jì)思路與步驟：(1) 確定程序的總體結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手動(dòng)程序、自

54、動(dòng)程序等部份。 手動(dòng)程序和自動(dòng)程序是不同時(shí)執(zhí)行的，所以用跳轉(zhuǎn)指令將它們分開(kāi)，用工作方式的選擇信號(hào)作為跳轉(zhuǎn)的條件。如圖4-78所示為一個(gè)典型的具有多種工作方式的系統(tǒng)的程序的總體結(jié)構(gòu)。選擇手動(dòng)工作方式時(shí)X10為“1”狀態(tài)，將跳過(guò)自動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和手動(dòng)程序；選擇自動(dòng)工作方式時(shí)X10為“0”狀態(tài)，將跳過(guò)手動(dòng)程序，執(zhí)行公用程序和自動(dòng)程序。確定了系統(tǒng)程序的結(jié)構(gòu)形式，然后分別對(duì)每一部份程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。公用程序XL0HICJP0自動(dòng)程序X1OCJP1手動(dòng)程序FEND圖4-78復(fù)雜程序結(jié)構(gòu)的一般形式(2) 分別設(shè)計(jì)局部程序公共程序和手動(dòng)程序相對(duì)較為簡(jiǎn)單，一般采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行設(shè)計(jì)；自動(dòng)程序相對(duì)比較復(fù)雜，對(duì)于順序控制系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)計(jì)法，先畫(huà)出其自動(dòng)工作過(guò)程的功能表圖，再選擇某種編程方式來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序。(3) 程序的綜合與調(diào)試進(jìn)一步理順各部分程序之間的相互關(guān)系，并進(jìn)行程序的調(diào)試 2.PLC程序內(nèi)容和質(zhì)量(1