第四章PLC控制程序設計方法

4.1程序設計的基本要求4.2程序設計方法4.3PLC控制程序設計實例4.1程序設計的基本要求

在對PLC的基本工作原理和指令系統有一定的了解之后，就可進一步學習PLC控制系統的設計方法了。編制一個較好的PLC控制程序一般有以下標志。

1)正確性一個程序必須經過實際檢驗，以證明其運行的正確性，這是對PLC程序最基本的要求。而正確、規范地使用各種指令，正確、合理地使用各類內部器件，則是程序正確的重要因素。一些程序出錯大多與這兩個方面有關。

2)可靠性

PLC程序不僅要正確，而且要可靠。可靠性反映了PLC在不同工作狀態下的穩定性，這也是對程序設計的基本要求。有的用戶程序在正常的工作條件下，或合乎邏輯要求的操作情況下能正常工作，但當出現非正常工作情況(如臨時停電，又很快再通電)，或進行非法操作(操作人員不按規程操作)后，程序也要能正常工作。

3)合理性

PLC程序的合理性主要表現在兩個方面：一是應盡可能使用戶程序簡短：二是應盡可能縮短掃描周期，提高輸入／輸出響應速度。簡短的程序可節省用戶存儲區，在大多數情況下可縮短掃描周期，提高程序的可讀性。因此，優化程序結構，用流程控制指令簡化程序等是在程序編制中應注意的內容。例如合理、正確地使用各類指令，用功能強的一條指令取代由功能單一的多條指令組成的相同功能的程序，注意指令前后次序的安排等。總之，在確保程序正確性、可靠性的同時，應盡可能使程序趨于合理是編程者追求的目標。

4)可讀性程序的可讀性好的標志是：層次清晰，結構合理，指令使用得當，并按模塊化、功能化和標準化設計；在輸入／輸出點及內部器件的分配和使用上要有規律性：還應在一些功能段及一些特殊指令后作一些注釋，以方便記憶和理解。一個可讀性好的程序不僅便于設計者加深對程序的理解，便于修改和調試，而且還便于使用者讀懂程序，便于調整功能和日常維護。5)可塑性

程序的可塑性標志：是指當控制方案稍作改動時，只需對已設計好的程序略作修改即可。程序容易修改或控制方案容易改變是PLC的一大特點。因此，PLC可廣泛地應用于各種控制場合，特別適合在靈活多變的控制系統中應用。程序的可塑性應體現在程序是否具有彈性和留有余地上。程序應盡可能循序漸進，采用步進控制的方法。一個動作到另一個動作的轉換靠轉換控制步實現。更改時只需更改步的內容；而不必改變整個邏輯。參數的設定應盡可能用間接的方法，例如對于實現時間控制的定時器，其時間常數不直接設定，而是用指定某內存單元的內容采設定。這個內存單元的內容靠程序初始化時賦值，或由編程器臨時設定。這樣，要作更改時只需改變有關內存單元的內容就可以了。通常來講，一個結構布局合理，線條層次清晰，指令應用正確，器件分配得當的PLC控制程序，應該具有：正確性、可靠性、合理性、可讀性及可塑性。4.1程序設計的基本要求

4．2邏輯設計法

邏輯設計方法的基本含義是以邏輯組合的方法和形式設計電氣控制系統。這種設計方法既有嚴密可循的規律性和明確可行的設計步驟，又具有簡便、直觀和十分規范的特點。布爾助記符程序設計語言常采用這類設計方法。PC的早期應用就是替代繼電器控制系統，因此用"0"、"1"兩種取值的邏輯代數作為研究PLC應用程序的工具就是順理成章的事了。從某種意義上說，PC是"與"、"或"、"非"三種邏輯線路的組合體，而梯形圖程序的基本形式也是"與"、"或"、"非"的邏輯組合。當一個邏輯函數用邏輯變量的基本運算式表示出來后，實現該邏輯函數功能的線路也隨之確定，并進一步由梯形圖直接寫出對應的指令語句程序。4．2．1邏輯設計法設計步驟

邏輯設計法一般可分為下面幾步：

①

首先明確控制任務和控制要求，通過分析工藝過程繪制工作循環和檢測元件分布圖，取得電氣執行元件功能表。

②

詳細地繪制電控系統狀態轉換表(通常由輸出信號狀態表、輸入信號狀態表、狀態轉換主令表和中間記憶裝置狀態表四部分組成)，狀態轉換表可全面、完整地展示電控系統各部分、各時刻的狀態和狀態之間的聯系及轉換，它是進行電控系統的分析和設計的有效工具。

③進行邏輯設計，列出中間記憶元件的邏輯函數表達式和執行元件的邏輯函數表達式，這兩個函數表達式，既是生產機械或生產過程內部邏輯關系和變化規律的表達形式，又是構成電控系統實現目標的具體程序。如果設計者需要使用梯形圖程序作為一種過渡，或者選用的PC編程器也具有圖形輸入的功能，則也可以首先由邏輯函數式轉換為梯形圖程序；

④

完善和補充程序，包括手動調整工作方式的設計、手動工作方式的選擇、自動工作循環、保護措施等。設計實例1．三相異步電動機可逆控制線路圖4—1(a)所示是三相異步電動機可逆控制線路。該線路在繼電—接觸器控制線路中已做過介紹。根據電路的控制要求，可畫出如圖4—1中所示的線路工作時序圖，由時序圖可看出線路中各器件動作的相互次序和因果關系。對線路的控制系統來說，輸入信號共有4個，分別為SBI、SB2＼SB3和FR，而輸出信號則是KM1，和KM2。考慮到系統中的自鎖和互鎖，得KMl、KM2的邏輯函數為KM1=(SB2+KMl)·SB1·FR·KM2KM2=(SB3+KM2)·SB1·FR．KM1圖4-1三相異步電機可逆運行控制線路圖4—1設計實例2．通風機工作狀態顯示PLC控制

某系統中有4臺通風機，要求在以下幾種運行狀態下發出不同的顯示信號：3臺及3臺以上開機時，綠燈常亮；兩臺開機時，綠燈以5Hz的頻率閃爍；一臺開機時，紅燈以5Hz的頻率閃爍；全部停機時，紅燈常亮。為了討論問題方便，設4臺通風機運行狀態分別為A、B、C、D。紅燈為F1，綠燈為F2。由于各種運行情況所對應的顯示狀態是惟一的，故可將幾種運行情況分開進行程序設計。1）紅燈常亮的程序設計當4臺通風機都不開機時紅燈常亮。其狀態表為：1）紅燈常亮的程序設計

（設燈常亮為1、滅為0，通風機開機為1、停為0，以下同。）由狀態表可得F1的邏輯函數：2）綠燈常亮的程序設計

由狀態表可得F2的邏輯函數為

將式（8－2）化簡得3）紅燈閃爍的程序設計

當紅燈閃爍時，其F1的狀態表及邏輯函數如下：4）綠燈閃爍的程序設計

當綠燈閃爍時，其狀態表為綠燈閃爍梯形圖5）I／O點分配表

本例有A、B、C、D共4個輸入信號，Fl、F2兩個輸出，選擇CPM2A機型，作出I/O分配表如表4－2所示。表4－2I／O分配表圖4-7中25501能產生0．2s即5Hz的脈沖信號。設計實例3。感應式交通信號燈自動控制

當PLC各輸出信號按照一定的時間順序發生變化時，可采用時序圖設計程序。通過繪制各輸出信號和輸入信號之間的關系和順序，理順各狀態轉換的時刻和轉換條件，清理出輸出和輸入的邏輯關系，從而完成控制系統梯形圖的編制。以下是十字路口感應式交通信號燈自動控制系統的設計示例。假設有一個車流量大的主干線與一個車流量小的支線相交叉的十字路口，為了較有效地提高該路口的車輛通行能力，避免因支線綠燈放行期間造成主干線車輛積壓過多，計劃采用感應式控制方式，以緩解上述矛盾。主干線及支線的來往車輛通過埋設在停車線附近的四個方向的車輛檢測器A1、A2、B1、B2檢測，如圖4－8所示。1）控制要求1）啟動該系統后（開機），主干線方向為綠燈亮，支線方向為紅燈亮。若支線無車輛通過，則該狀態一直保持。一旦支線有車到達路口，則檢測器B1或B2檢測到車輛到達6s后，使主干線綠燈滅，黃燈亮，延遲4s后變為紅燈亮。同時，支線由紅燈亮變為綠燈亮。（2）當支線綠燈亮后，若主干線無車輛通過路口，則支線綠燈延時25s后自動變為黃燈亮，延時4s后轉為紅燈亮。同時，主干線由紅燈變為綠燈。（3）在支線綠燈延時期間，如主干線已積壓三輛車，則當檢測器A1或A2檢測到第三輛車到達時，停止支線綠燈延時，立刻變為黃燈亮，維持4s后又變為紅燈亮。此時，主干線由紅燈亮變為綠燈亮。重復上述循環。列PLC。I／O分配表如表8冖3所示。2）系統設計分析

（1）確定I／O點數。根據控制要求可知，輸入信號有5個，即啟動信號和4個方向的車輛檢測信號。輸出信號有6個，即主干線（東西方向〕紅、黃、綠燈及支線（南北方向）紅、黃、綠燈。從定時角度來看，南北方向（支線）綠燈需要一個最大定時值為25s的定時器，南北、東西兩個方向的黃燈各需一個4s的定時器，一個檢測到南北方向來車后延時6s的定時器，一個記錄東西方向積壓車輛數的計數器。由子最大定時值皆未超過定時器的預置值范圍，故總共需4個定時器、2個計數器。可見，該被控系統I/O點數不多，選用一般小型機即可滿足要求。這里選用CPM1A系列PLC。（2）燈色狀態及定時時序圖。按照控制要求，可繪出該時序圖如圖8－9所示。因為當支線車輛檢測器B1或B2檢測到來車后延時6s，所以使主干線由綠燈轉變為黃燈亮。該6s的延時應由B1或B2輸入的信號啟動定時器TIM000來實現，但在TIM000定時期間，檢測信號消失后，TIM000會復位。為了防止復位，圖8—9中采用了鎖存指令（KEEP2000）形成鎖存繼電器。支線綠燈最長延續25s，在此期間若主干線積壓車輛不夠3輛，則當延遲時間到后，才由綠燈轉為黃燈亮。假若積壓車輛已夠3輛，則不管綠燈延遲25s是否到，在第三輛車到時，立即強迫將綠燈轉變為黃燈亮。處理這一問題的關鍵，是當支線綠燈亮時應為啟動車輛計數器作好準備。一旦主干線方向的傳感器A1或A2發出有車信號，就能立即啟動車輛計數器開始計數。因此，主干線來車計數器的啟動條件應為支線綠燈亮和主干線車輛傳感器A1或A2的輸出信號。只要車輛計數器計到第3輛來車，就有信號輸出，不管綠燈是否延時夠25s，就迫使其關閉而轉為黃燈亮。圖8－9中虛線所示即為這種情況。整個系統的燈色轉換條件及定時時序如圖8。9中箭頭所示。由圖8－9可得出各定時器控制條件及燈色轉換控制條件。由圖8－9可看出，支路紅燈的啟動條件是開機信號的存在以及計時器TM001信號的非信號，也就是說，在開機信號存在的條件下，計時器TIM001的信號為0時，支路紅燈信號為1，一旦TIMoo1信號出現，支路紅燈信號則變為0。其他輸出信號的產生與消失和支路紅燈信號相似，由圖8－9中信號之間的關系可分析出對應的邏輯函數表達式。（3）定時器、計數器控制條件及燈色轉換控制條件。具體描述如下：●定時器、計數器控制條件：將B1．B2檢測器產生的檢測信號通過上升沿微分指令DIFU產生鎖存信號，放在鎖存器20000中，作為支線有車到標志。。TIM003非為支線黃燈定時時間未到。KEEP20000為支線檢測有車標志（要通過）。定時器、計數器控制條件TIM000:支線有車到標志20000開始計時直到TIM003支線黃燈及時開始解除TIM000計時器。TIM001為主干道黃燈計時器。它與TIM000同步。TIM002為支線黃燈開始計時器，他從TIM001計時輸出開始計時，直到TIM003計時結束。TIM003從TIM002計時結束開始，或者主干道檢測，或者支線檢測。。故邏輯關系如下：支線綠燈邏輯關系

燈色轉換條件4.3程序設計的功能表圖方法（狀態流程圖法）第一節：概

述功能表圖(FunctionChart)亦稱順序功能表圖(SequenceFunctionChart)，簡稱SFC。經驗法僅適用于簡單的單一順序問題的程序設計，且設計無一定的規律可循，對稍復雜的程序設計起來顯得較為困難，而對具有并發順序選擇順序的問題就更顯得無能為力，故有必要尋求一種能解決更廣泛順序類型問題的程序設計方法。

功能表圖是一種能很好解決上述問題的程序設計方法，它是描述控制系統的控制過程、功能、特性的一種圖形，它最初很象一種工藝性的流程圖，它并不涉及所描述的控制功能之具體技術，是一種通用的技術語言。這種設計方法很容易被初學者接受，對有一定經驗的技術人員而言也會提高設計效率，有資料稱這種設計方法可減少2/3的設計時間，且用此法設計出的程序調試、修改、閱讀也很容易。4.3.1功能表圖概念4.3.2功能表圖法在PLC程序設計中的用法（2種）：

（1）直接根據功能表圖的原理編寫PLC源程序，即將功能表圖作為一種編程語言直接使用，目前已有此類產品，多數應用在大、中型PLC上，其編程主要通過CRT終端，直接使用功能表圖輸入控制要求。（2）用功能表圖說明PLC所要完成的控制功能，然后再據此找出邏輯關系并畫出梯形圖。這種應用法較多，本節主要討論這種方法。

4.3.3：功能表圖的基本概念

（1）、步：步是一個穩定的狀態，表示過程中的一個動作。在功能表圖中，步通常表示某個或某些執行元件的狀態。起始步：起始步對應于控制系統的初始狀態，是系統運行的起點。一個控制系統至少要有1個起始步，n為序號圖4-11步的符號n10如NN為序號圖4-12起始步（2）動步/靜步靜步：靜步是指控制系統當前沒有運行的步。動步：動步是指控制系統當前正在運行的步。動步用1個小黑點放在步的方框圖中表示，見圖4-13。動步、靜步是系統分析時用的術語，平時進行程設計時并不用。圖4-13動步符號N·步：步是一個穩定的狀態，表示過程中的一個動作。在該步的右邊用1個矩形框表示，見圖4-14，當一個步對應多個動作時，可用圖4-15表示。

圖4-14與一步對應1個動作的表示方法N動作N動作A動作BN動作A動作B圖4-15一步對應多個動作的表示方法4.3.4、有向線和轉移

有向線：在控制系統中動步是變化的，會向前轉移的，轉移的方向是按有向線規定的路線進行，習慣上是從上到下、由左至右；如不是上述方向，應在有向線上用箭頭標明轉移方向。轉移條件：動步的轉移是有條件的，轉移條件在有向線上劃一短橫線表示，見圖4-16，橫線旁邊注明轉移條件。若同一級步都是動步，且該步后的轉移條件滿足，則實現轉移，即后一靜步變為動步，原來的動步變為靜步。4.3.5、功能表圖的構成規則

畫控制系統功能表圖必須遵循以下規則：步與步不能直接相連，必須用轉移分開。轉移與轉移不能相連，必須用步分開。轉移用有向向線段表示。兩個狀態步（框）之間必須用轉移線段相連接步與步之間的連接采用有向線，從上→下或由左→右畫時，可以省略箭頭。當有向線從下→上或由右→左時，必須畫箭頭，以明示方向。每個程序至少有1個起始步。

轉換條件a和a，分別表示轉換信號“ON”或“OFF”時條件成立；轉換條件a↑和a↓分別表示轉換信號從“OFF”變成“ON”和從“ON”變成“OFF”時條件成立。

4.3.6、功能表圖的組成①工步（狀態）

n-1nn+1abc第n-1步執行的動作第n步執行的動作第n+1步執行的動作n+2第n+2步執行的動作de②步進方向（有向線段）④動作（輸出）、③轉換和轉換條件組成。轉換條件可以單個信號，也可是若干個信號的邏輯組合。4.3.7、功能表圖的基本結構及編程方法（一）單列結構

123abcd說明：單列結構由一系列按順序排列、前后相繼激活的步組成，每步的后面緊接一個轉移，每個轉移后面只有一個步。。1．單列結構使用基本指令的設計方法

本狀態轉入條件本狀態標志上一狀態標志下一狀態標志本狀態標志具有該輸出的各狀態標志輸出┇狀態轉換模板組合輸出模板

3d2321b112a332c組合輸出梯形圖

123abcd2．單列結構使用步進指令的設計方法

STEP1bSNXT2STEP2cSNXT3aSNXT1STEP3d第1步輸出第2步輸出第3步輸出本步輸出本步轉出條件本步標志或其它條件本步標志置位下一步使用步進指令的設計模板梯形圖

123abcd3．單列結構使用置位、復位指令的設計方法

本狀態標志SET下一狀態RSET本狀態狀態轉出條件標志aSET13d組合輸出2cSET3RSET21bSET2RSET1使用置位、復位指令的設計模板梯形圖

123abcd（二）選擇序列：選擇序列：選擇序列的開始稱為分支，見圖(b)，轉移符號只能標在水平連線之下。如果步5是活動的，并且轉移條件e＝1，則發生由步5→步6的進展。選擇序列的結束稱為合并，見圖(c)。幾個選擇序列合并到一個公共序列時，轉移符號和需要重新組合的序列數量相同，轉移符號只允許標在水平連線之上。如果步7是活動步，并且轉移條件m＝1，則發生由步7→步13的進展。如果步8是活動步，并且n=1,則發生由步8→步13的進展。

59611(b)efg781213(c)mnp（二）選擇序列編程1（用基本指令實現）00a1112131b1c112223240a4132435b5c64100a112111100b122212100c132313131211100134140a44024b535c6403540244013選擇開始選擇結束梯形圖（選擇開始）梯形圖（選擇結束）（二）選擇序列編程2（用步進指令實現）梯形圖（選擇開始）梯形圖（選擇結束）選擇開始STEP00a1SNXT11第00步輸出b1SNXT21c1SNXT31STEP13a4SNXT40第13步輸出STEP24b5SNXT40第24步輸出STEP35c6SNXT40第35步輸出00a1112131b1c112223240a4132435b5c641選擇結束（二）選擇序列編程3（用置位、復位指令實現）梯形圖（選擇開始）梯形圖（選擇結束）選擇開始11213100a100b100c1SET21SET31SET1113a424b535c640RSET13RSET24RSET35SET4000a1112131b1c112223240a4132435b5c641選擇結束RSET30三、并發序列：并發序列的開始稱為分支，見下圖。當轉移的實現導致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并發序列。當步3是活動的，并且轉移條件d＝1時，步4、步6、步8這三步變為活動步。同時步3變為靜步。為了強調轉移的同步實現。水平連線用雙線表示。步4、步6、步8被同時激活后，每個序列中活動步的進展是獨立的。在表示同步的水平雙線之上。只允許有一個轉移符號。3468d(a)并發序列的結束稱為合并，見圖(b)。在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉移符號。當直接連在雙線上的所有前級步都處于活動狀態，并且轉移條件e=1時，才會發生步2、步5、步7到步9的進展，即步2、步5、步7同時變為靜步，而步9變為活動步。3468d(a)2579(b)e（三）并發序列編程1（用基本指令實現）并發開始00112131a12223240132435c414013134140402435c4024403500a12111100a22212100a32313131211100并發結束梯形圖（并發開始）梯形圖（并發結束）（三）并發序列編程2（用步進指令實現）梯形圖（并聯開始）梯形圖（并聯結束）并聯開始STEP00aSNXT11第00步輸出SNXT21SNXT31STEP13第13步輸出STEP24第24步輸出STEP35第35步輸出13SNXT4024cRSET13RSET2400112131a12223240132435c41并聯結束（三）并發序列編程3（用置位、復位指令實現）并聯開始13SET40c2435RSET13RSET24RSET35梯形圖（并聯開始）梯形圖（并聯結束）00a112131RSET00SET11SET21SET3100112131a12223240132435c41并聯結束四、條件循環編程格式

a1b2c3f4dcSTEP1bSNXT2STEP2SNXT3aSNXT1STEP3d第1步輸出第2步輸出第3步輸出SNXT1fSNXT41b32213d21a3f432c13441bRSET12c3da3fSET1SET2RSET2SET3RSET3SET1RSET3SET4條件循環基本指令復位、置位指令步進指令

4.3.8狀態流程圖編程的步驟：狀態流程圖編程分為以下幾步：

①把整個系統的工作過程劃分為若干個清晰的階段，每個階段(稱為步)完成一定任務的操作；

②確定各步之間的轉換條件，它是系統由前一步轉入下一步的基礎，經常以PC輸入點或其他元件定義狀態轉換條件，當轉換條件的實際內容不止一個時，每個具體內容定義一個PC元件編號，并以邏輯組合的形式表現為有效轉換條件；

③根據前兩步畫出系統的狀態流程圖。

④寫出程序清單，完成PC控制系統應用程序的設計。4.3.9FCS控制的程序設計實例1

一、局部設計——送料小車的工作1．循環過程：

小車處于最左端，裝料電磁閥YC1得電，延時20秒；裝料結束，接觸器KM3、KM5得電，向右快行；碰到限位開關SQ2，KM5失電，小車慢行；碰到SQ4，KM3失電小車停，電磁閥YC2得電卸料開始，延時15秒；卸料結束后，接觸器KM4、KM5得電

，小車向左快行；碰到限位開關SQ1，KM5失電，小車慢行；碰到SQ3，KM4失電，小車停，裝料開始……如此周而復始。SQ4SQ2SQ1SQ3裝料YC1KT1KM4KM3KT2卸料YC2左行右行整個過程分為裝料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六個狀態2．確定相鄰狀態的轉換條件

3．對輸入、輸出設備按PLC的輸入/輸出點進行分配輸

入輸

出設

備輸入點設

備輸出點左快行限位開關SQ100001裝料電磁閥YC101001右快行限位開關SQ200002卸料電磁閥YC201002左行限位開關SQ300003右行接觸器KM301003右行限位開關SQ400004左行接觸器KM401004起動按鈕SB100011快行接觸器KM501005SQ4SQ3KT2SQ1KT1裝料左慢行右快行右慢行左快行卸料SQ24．畫出狀態表或順序功能圖

狀

態名

稱狀態標志輸

出狀態轉出條

件0100101002010030100401005T001T002裝

料20000++T001+右快行20001++00002+右慢行20002+00004+卸

料20003++T002+左快行20004++00001+左慢行20005+00003+狀態表T001+裝料2000001001T00100002+右快行20001010030100500004+右慢行2000201003T002+卸料2000301002T00200001+左快行20004010040100500003+左慢行200050100400003+?00011+順序功能圖5．編寫梯形圖（使用基本指令編寫的梯形圖)

200042000101005T001#200200000100120005200040100400003200022000101003T00220003#15001002組合輸出20000裝料右快行右慢行卸料左快行左慢行200002000520004200050000120005200042000420003T0022000420003200022000300004200032000220001200020000220002200012000020001T0012000120000000112000500003狀態轉換20000000110000820005200000000320001全自動、半自動的選擇5．編寫梯形圖（使用步進指令編寫的梯形圖)第六步左慢行STEP20000T001SNXT20001STEP20001T001#200010012000001005200010100300002SNXT20002STEP20002SNXT200000001100003200020100300004SNXT20003STEP20003第一步裝料步進開始第二步右快行第三步右慢行T002#1502000301002T002SNXT20004STEP2000401005200040100400001SNXT20005STEP20005STEP00003SNXT200060000800003SNXT20000000080000301004第四步卸料第五步左快行全自動半自動步進結束（3）使用移位指令SFT設計的梯形圖在單循環，即沒有并行的分支，代表狀態的輔助繼電器依次順序接通、斷開，并且任何時候只有一個狀態有效時，用移位寄存器很容易實現這個功能。其梯形圖如圖6-29所示。運用移位寄存器設計梯形圖的關鍵在于移位脈沖的獲取，一般可由“移位脈沖模板”得移位脈沖模板

起動條件

起動條件 初始狀態 輸出移位脈沖的中間繼電器 該狀態標志的轉出條件

狀態標志 該狀態標志的轉出條件 狀態標志 5．編寫梯形圖（使用移位指令編寫的梯形圖)201002010100102SFT2002000000820005T0012000000002200010000420002T002200030000120004000032000520000200012000220003200042000520100000110000320101000032000220001010030100120000T001#200T002#1500100220003200052000401004200042000101005從圖中看出，第一階梯形圖為狀態轉移的觸發條件，第二階梯形圖為向移位寄存器最低端移入的狀態，第三階梯形圖為移位指令，選定移位寄存器20000~20005共六個。虛線以下部分和圖6-26相同。當電源接通時，移位寄存器20000～20005這六個輔助繼電器均處于失電狀態，常閉觸點20000～20005閉合，使線圈20100得電，整個移位寄存器處于初始等待狀態。當小車在裝料位置，行程開關SQ3受壓，觸點00003閉合時，按下起動按鈕SB1，觸點00011閉合，線圈20101得電，觸點20101閉合，執行移位指令，將20100的狀態移入移位寄存器的最低端，使線圈20000得電，進入裝料狀態（20000）。此時常開觸點20000閉合，01001有輸出，同時，定時器T001開始計時。當定時時間到，觸點T001閉合，第一階梯形圖中的觸發條件成立，從裝料狀態（20000）移位到右快行（20001）狀態……以此類推，一直到左慢行狀態（20005）。在第二階梯形圖中設置了常閉觸點00008，當該觸點閉合為全自動狀態，該觸點斷開時為半自動狀態。為了防止按鈕SB1按下時有抖動，導致多次觸發，可在該梯形圖前設置防抖動程序以保證觸發的可靠性。4.4程序設計步驟1。程序設計前的準備工作2。程序框圖設計3。編寫程序4。程序測試5。編寫程序說明書。編程小結：

從上面的例子看出，用基本指令、移位指令及步進指令都可以編制順序控制程序。用基本指令編寫的梯形圖較長，但靈活性好，可用來編制較復雜的梯形圖；用移位指令編寫的梯形圖，關鍵是要處理好移位脈沖的產生；用步進指令編寫的梯形圖最為直觀，它和圖8-23的順序功能圖有很好對應關系，可直接從順序功能圖得到梯形圖。當然，也可以用置位、復位指令編寫，二、綜合設計

上面講述了單循環控制程序的實用設計方法。在實際生產過程中，為了滿足生產需要，很多設備都設置了多種不同的工作方式，常見的有：全自動、半自動、單步、手動等幾種方式，其中前三種可歸屬于自動方式。現仍以前面介紹的小車送料為例加以說明。操作面板如圖8-31所示。工作方式選擇開關的四個位置分別對應四種工作方式。而右行、左行、裝料、卸料是四個手動按鈕，用于手動方式。此時，輸入各點和選擇開關、按鈕、限位開關的分配見表8-3，輸出各點不變。

二、綜合設計例

工作方式：全自動、半自動、單步、手動等。

右行SB300005裝料SB500007起動SB100011停止SB200102卸料SB600000左行SB400006自動A0手動A100010單步A200009半自動A300008操作面板輸入點分配輸

入

設

備輸入點起動按鈕

SB100011停止按鈕

SB200102右行按鈕

SB300005左行按鈕

SB400006裝料按鈕

SB500007卸料按鈕

SB600000轉換開關SA

手

動

觸點A100010單

步

觸點A200009半自動

觸點A300008左快行限位開關

SQ100001右快行限位開關

SQ200002左行限位開關

SQ300003右行限位開關

SQ400004CPM1A00000000010000200003000040000500006000070001100102000080000900010COM0100101002010030100401005COMSB3SB6SQ1SQ2SQ3SQ4SB4SB5SB2SB1SAA3A2A1FUNLKA1KA2KA3KA4KA5A0輸入/輸出接線圖當轉換開關SA處于“A0”位置時，在梯形圖中，常閉觸點00008、00009均處于閉合狀態，線圈20012得電。此時該梯形圖處于全自動狀態，

當轉換開關SA處于“A3”位置時，常閉觸點00008斷開，使梯形圖處于半自動狀態。當轉換開關SA處于“A2”位置時，常閉觸點00009斷開，線圈20012失電，虛線框內的觸點20012均斷開。于是會產生這樣一種情況：當小車在裝料位置（常開觸點00003閉合），按一下起動按鈕，常開觸點00011閉合，線圈20012得電，觸點20012閉合，第二階梯圖接通，線圈20000得電，并自鎖，使循環處于裝料狀態。但由于起動按鈕在閉合后隨即斷開，使線圈20012失電，那么當裝料計時時間到，觸點T001閉合，由于20012處于斷開狀態，20000不會自動轉換到狀態20001。其余各狀態的轉換也同樣，這種情況稱為單步執行。另兩個虛線框中的常閉觸點是為了執行完某一步后自動斷開輸出而設置的。動作說明在圖8-32中左邊的輸入端，當轉換開關SA打到A0處，PLC無輸入，使系統處于全自動狀態。圖中右邊為輸出端，考慮到PLC輸出驅動負載的能力較小，用中間繼電器過渡。中間繼電器KA1、KA2分別驅動電磁閥YC1、YC2，KA3~KA5分別驅動接觸器KM3~KM5。根據生產要求，接通PLC的電源后，系統進入初始狀態，用選擇開關選擇所需的工作方式。在執行全自動、半自動、單步方式前，應選擇手動方式，使卸完料的小車返回裝料處（即原位置），這時，左行限位開關SQ3閉合。假設選擇的是半自動工作方式，按下起動按鈕SB1，小車應完成裝料→右快行→右慢行→卸料→左快行→左慢行這一系列動作，然后停在裝料處。如選擇自動方式，小車應反復連續地執行上述動作。若在單步工作方式，則從裝料開始，每按一次起動按鈕，小車就進行到下一個狀態，完成該狀態的操作后，自動停止工作；若手動工作方式，則小車的動作全部受面板上手動按鈕的控制。自動部分和手動部分的結合我們采用模塊化的設計方法。其方法如下：（1）建立模塊將圖8-33中的自動循環部分第一階至第七階梯形圖作為一個模塊，稱為自動程序段；將圖8-34手動部分梯形圖中的輸出線圈分別用括號中的輔助繼電器線圈代替，組成手動程序段；將圖6-33后面的組合輸出中驅動觸點的組合上，再并聯手動程序中相應的輔助繼電器觸點，組成組合輸出程序段。如有其它需要也可以建立相應的程序段，并用輔助繼電器作為輸出。（2）模塊組合梯形圖的結構框圖如圖8-35所示，采用聯鎖指令，利用轉換開關的位置，控制哪一條聯鎖指令有效，從而確定是工作在自動程序段，還是工作在手動程序段。在組合輸出程序段中，輸出線圈的驅動觸點上應并聯手動程序段中相應的輔助繼電器觸點。當和停止按鈕有關的常閉觸點00102斷開時，自動程序段不工作。

結構框圖自動程序段2000320003000042000420012200022000420004T00220005200122000320000200012001220005000080001120000000032000220002000022000320012200012000120001T001200022001220000200052000500001200002001220004200120000900011IL0001020200ENDILC00011001022020020200手動程序段組合輸出段IL2020000010自動程序段ILC當轉換開關SA處于“A0”位置時，在梯形圖中，常閉觸點00008、00009均處于閉合狀態，線圈20012得電。此時該梯形圖處于全自動狀態，其功能和前述一致。當轉換開關SA處于“A3”位置時，常閉觸點00008斷開，使梯形圖處于半自動狀態。當轉換開關SA處于“A2”位置時，常閉觸點00009斷開，線圈20012失電，虛線框內的觸點20012均斷開。于是會產生這樣一種情況：當小車在裝料位置（常開觸點00003閉合），按一下起動按鈕，常開觸點00011閉合，線圈20012得電，觸點20012閉合，第二階梯圖接通，線圈20000得電，并自鎖，使循環處于裝料狀態。但由于起動按鈕在閉合后隨即斷開，使線圈20012失電，那么當裝料計時時間到，觸點T001閉合，由于20012處于斷開狀態，20000不會自動轉換到狀態20001。其余各狀態的轉換也同樣，這種情況稱為單步執行。另兩個虛線框中的常閉觸點是為了執行完某一步后自動斷開輸出而設置的。000070000320009(01001)00005000040100420007(01003)00006000030100320008(01004)000000000420010(01002)手動程序段000020100320001000042000220007000010100420004000032000520008T001#200T001010012000020009#150T002T0022000301002200100100500002200012000400001組合輸出段當SA在“A1”位置時，系統處于手動狀態，手動程序的梯形圖如圖8-34所示，四個按鈕分別對各負載實行點動操作。為了保證系統的安全運行，設置了一些必要的互鎖、聯鎖，

至此，一個完整實用的梯形圖已基本編制完畢，但是，還可再修改，使功能更完善。如當小車不在裝料位置，能否直接讓系統進入自動方式運行。這里可考慮設計一個初始化程序，在每次全自動運行前，先讓小車完成向右快行、右慢行、卸料，然后返回裝料處等一系列初始化動作，使操作人員更方便。這樣的程序結構如圖8-36所示。編制程序后，即可通過編程器鍵入用戶程序，進行模擬運行，并進入調試階段。N

N

N

Y

Y

停止？ 手動？ 返回 初始化 循環程序 手動程序 初始化程序 Y

開始 三、程序設計注意事項（1）采用模塊化編程方法

各模塊的功能在邏輯上盡可能單一化、明確化，做到模塊和功能一一對應。模塊之間的聯系及互相影響盡可能減少，對必要的聯系應加以明確的說明。（2）程序的編寫要有可讀性

程序風格應盡量明確、清晰，在必要處適當添加注釋。規范的程序便于同行中的交流，也便于日后維護。（3）注意梯形圖的特殊性

正確處理在單元程序中講到的一些問題。如：雙重輸出的問題、不能編程序的電路轉換問題等。

（4）正確處理選擇、并聯和循環結構第四節信號處理及程序設計

在控制系統中的工作過程中，由于受外界環境和其他干擾，使得PLC所采集到的信號出現不真實性，從而造成系統工作紊亂和錯誤。為了消除干擾，準確獲得真實信號，需要對采樣輸入的有關信號進行處理。一、輸入信號的處理輸入信號一般分為開關量信號和模擬量信號。不同類型的信號有不同處理方法

1．開關信號的采集與程序設計（1）利用輸入時間常數對輸入信號濾波為了消除干擾，準確地獲得真實信號，需要對采樣輸入的信號進行濾波處理。在可編程序控制器中，開關信號的采樣主要由系統完成，為此，CPM1A的輸入電路設有濾波器，調整其輸入時間常數，可減少振動和外部雜波干擾造成的不可靠性。輸入濾波器時間常數應根據需要進行設置，設置范圍為lms/2ms／4ms/8ms/l6ms/32ms/64ms/l28ms（缺省設置為8ms），通過外圍設備（如編程器）在PLC系統設置區域的DM6620～DM6625中的設置可修改CPM1A的輸入時間常數。在圖a中，若有一個接近于開關信號的尖峰脈沖進入輸入端00001，其有效動作狀態為“l”，即程序中在某一掃描周期00001由“0”變為“1”，由于中間繼電器20000為“0”，所以在第一階梯形圖中20001仍為“0”，接著在第三階梯形圖中00001把20000置位；下一掃描周期如果00001的“1”狀態仍然存在，20000就被置“l”，如果00001的“1”消失，盡管20000為“1”，20001也不會被置“1”。這樣就對竄入00001的正向干擾起到了濾波作用，對竄入00001的負向干擾也同樣可以濾除。其濾波時序如圖b所示，其中，T為掃描周期，20001為濾波結果信號，20000為中間暫存信號。（2）利用軟件對輸入信號濾波對于沒有輸入濾波功能的PLC，可以采用圖6-37所示的梯形圖，利用周期掃描時間進行濾波處理。00001

20000 00001

00001 20000

SET20001 RSET20001 20000

00001

20000 T20001

這種方法可以消除小于可編程序控制器一個掃描周期的脈沖干擾信號，只要系統響應要求允許，同樣可以采用兩個周期或更多周期的延遲時間，消除更寬的脈沖干擾，（3）防止抖動單元程序

防止輸入信號抖動的方法輸入開關信號的抖動有可能造成內部控制程序的誤動作，防止輸入開關信號抖動可采用外部RC電路進行濾波，也可在控制程序中編制一個防止抖動單元程序，以濾除抖動造成的影響。其單元程序如圖8-38所示。其延時時間可視開關抖動的情況而定。

圖8-38防抖動單元程序

a)梯形圖b)波形圖

00000

T001

20000

20000 20000

T001#延時時間 20000

00000

延時時間

3．邊沿信號的采集和程序設計邊沿信號的采集可應用DIFU、DIFD指令。其具體應用可以下的例子說明。一PLC控制系統欲統計進出某會場的人數，在該會場的各出入口分別設置兩個光電檢測器，兩光電檢測器間的距離小于人的寬度，如圖8-40所示。A

B

會場 1#出入口 光源

光源

光敏傳感器 光敏傳感器 C

D

以1#出入口為例，將光電檢測器A、B檢測到的兩路信號送入PLC的輸入端00000和00001，當有人進出時就會遮住光信號，設光信號被遮擋時，PLC輸入為“1”，否則為“0”。根據該信號設計一段程序，統計出該會場內現有人員數量。在這個問題中，關鍵是判斷人走動的方向，即人是走進還是走出，還是在中途停頓后又返回。經分析，有如圖8-41所示8種情況。光電檢測信號分析a)正常走入b)正常走出c)走入時遮擋A返回d)走出時遮擋B返回e)走入時遮擋A→AB返回f)走出時遮擋B→BA返回g)走入時遮擋A→AB→B返回h)走出時遮擋B→BA→A返回

從上圖看出，準確判斷A、B信號的變化，就能確定人出入的方向。當A、B變化的順序為A↑→B↑→A↓→B↓時，為走入狀態，計數器加1；當A、B變化的順序為B↑→A↑→B↓→A↓時，為走出狀態，計數器減1；而其他的變化順序，計數器都不能計數。相應的梯形圖如圖6-42所示。取信號B的上升沿 SET20011

20001

00000

DIFU20001 00000

DIFD20002 00001

DIFU20003 00001DIFD2000420012

RSET20011

20002

SET20012 2000320011

RSET20012 20004

20011

INCDM0000 20003

DECDM0000

20004

20012

INCDM0001 20001

DECDM0001 20002

20012

SUBDM0000DM0001DM0002 取信號A的上升沿 取信號A的下降沿 設置走入入計數標志

取信號B的下降沿 設置走出計數標志 走入計數A走出計數B統計會場人數 邊沿信號的采集和程序設計實例十字路口交通信號燈控制1．1控制要求：（1）系統工作開關兩個，起動開關ON則信號燈系統開始工作；當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅系統停止工作。人行橫道按鈕兩個，分別設立在人行道口兩端。（2）控制對象有六個：東西方向紅燈兩個,南北方向紅燈兩個，東西方向黃燈兩個,南北方向黃燈兩個，東西方向綠燈兩個,南北方向綠燈兩個。（3）控制規律①南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，否則應同時關閉信號系統并立即報警。②南北紅燈亮并維持25S。在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。與此同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。③東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S，然后閃爍3S再熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。④重復以上規律，周而復始。時序圖如圖2-1所示。

4.3.10FCS控制的程序設計實例2

圖4-4十字路口交通信號燈控制時序圖

SFC法設計例1十字路口交通信號燈PLC控制系統設計1．1控制要求：（1）系統工作開關兩個，起動開關ON則信號燈系統開始工作；當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅系統停止工作。人行橫道按鈕兩個，分別設立在人行道口兩端。（2）控制對象有六個：東西方向紅燈兩個,南北方向紅燈兩個，東西方向黃燈兩個,南北方向黃燈兩個，東西方向綠燈兩個,南北方向綠燈兩個。（3）控制規律①南北綠燈和東西綠燈不能同時亮，否則應同時關閉信號系統并立即報警。②南北紅燈亮并維持25S。在南北紅燈亮的同時，東西綠燈也亮并維持20S。到20S時，東西綠燈閃爍，閃爍3S后熄滅，在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮，并維持2S。到2S時，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮。與此同時，南北紅燈熄滅，南北綠燈亮。③東西紅燈亮維持30S。南北綠燈亮維持25S，然后閃爍3S再熄滅。同時南北黃燈亮，維持2S后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。④重復以上規律，周而復始。時序圖如圖2-1所示。

1．1．1I/O分配及PLC機型選擇

1220．00東西方向紅燈；1220．01南北方向綠燈1220．02南北方向黃燈；1220．03南北方向紅燈1220．04東西方向綠燈；1220．05東西方向黃燈1210．00系統起動開關（觸摸屏輸入）1210．01系統停止按鈕（觸摸屏輸入）1200．01周期轉換標志；1200．02周期轉換啟動信號PLC機型選擇---------CJ1在此要作說明的是，由于選用的PLC的生產廠家不同，PLC存儲區的存儲形式也是不一樣的。在OMRON公司的CJ1系列的PLC中，DM區的存儲形式是16位16進制數。觸摸屏的監視控制功能、交通燈運行過程的監視與控制是通過PLC實現的。這就要求觸摸屏上各個監控點的地址與PLC程序中各個點的地址相一致，即為一一對應的。觸摸屏程序與PLC的聯系需要在觸摸屏上的相應模程序流程圖

圖1-3交通信號紅綠燈控制梯形圖2）各內部繼電器的功能及其在程序中的作用1210．00CJPLC的內部輔助繼電器，在程序中與觸摸屏內存共用，作為觸摸輸入系統啟動控制信號。1210．01CJPLC的內部輔助繼電器，在程序中與觸摸屏內存共用，作為觸摸輸入系統停止控制信號。1200．01CJPLC的內部輔助繼電器，南北或東西方向控制信號轉換標志；1200．02CJPLC的內部輔助繼電器，南北或東西方向轉換控制啟動信號；1200．03CJPLC的內部輔助繼電器，綠燈閃爍標志；1200．04CJPLC的內部輔助繼電器，黃燈啟動控制信號；1220．01CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的南北綠燈控制信號；1220．02CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的南北黃燈控制信號；1220．03CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的南北紅燈控制信號；1220．04CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的東西綠燈控制信號；1220．05CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的東西黃燈控制信號；1220．00CJPLC與觸摸屏共用的內部輔助繼電器，由觸摸屏輸出的東西紅燈控制信號；4.4繼電器控制電路圖轉換方法(經驗設計法）一.常規控制1．執行元件分分配輸出繼電器、中間繼電器用內部輔助繼電器、按鈕注意常開、常閉。0100101000010000100100001010000000300000000020100100003000000000200001010000000001001COMCOMPLC00003FUKM1KM2SB2SB3SB1FRKM2KM1DC24V例：電動機正反轉控制3～MFR1KM2L1L2L3SB1QSKM1SB2KM1SB3KM2KM2KM1KM1KM2FR1FU考慮FR觸點的接法1）常閉觸點；2）觸點外接。2熱繼電器既可占用PLC的輸入點，也可不占用PLC輸入點、時間繼電器既可用定時也可用計數來實現。DC24VFU0000200001010000000001001COMCOMPLC00003KM1KM2SB1SB2FR1FR201000T000#1000000010000000200001010000100100003T00001001000020000001001SB1L1L2L3QSSB2KM1KTKM2KM2KM1FUKM2KM13～M1FR13～M2FR2FR1FR2KTKM2考慮FR觸點的接法1）常閉觸點；2）觸點外接。二、按變化參量控制

1．行程控制0100100000010000000300002000040100001000000010100100003000020000501001FUKM1KM2SB3SB2FRSB1SQ1SQ2KM1KM20000200001010000000001001COMCOMPLC000040000300005DC24V3～MFR1KM1L1L2L3QSKM2SB2KM1KM2KM1FU1FR1FU2SB1SQ1SB3KM1KM2KM2SQ2例：自動限位控制2．不同控制方式運動間的聯鎖控制20000000022000100005000040100001000200000000220001000070000601001010012000000001200010000200003集中/分散控制選擇總起動總停止1#機起動2#機停止2#機起動1#機停止1#機2#機例：集中控制與分散控制3．時間控制SB1SB2FRFUKM1KM2KM30000200001010000000001001COMCOM01002PLCDC24V010020100000000010000000200001T000#2001000T000010020100101002T0000100101000例：Y-Δ減壓起動KM1KM3KM2FR1KM1L1L2L3QSFU1FU2SB1KM23～MKM3SB2FR1KM3KM2KM3KTKTKTKM1考慮定時器的調整2．時間控制SB1SB2FRFUKM1KM2KM30000200001010000000001001COMCOM01002PLCDC24V010020100000000010000000200001T000#2001000T000010020100101002T0000100101000例：Y-Δ減壓起動KM1KM3KM2FR1KM1L1L2L3QSFU1FU2SB1KM23～MKM3SB2FR1KM3KM2KM3KTKTKTKM1考慮定時器的調整4.4.2.

經驗設計法例1：

運料小車自動運行控制

有運料小車如圖4.26所示，動作要求如下：(1)小車可在A、B兩地分別起動。A地起動后，小車先返回A點，停車1min等待裝料；然后自動駛向B點，到達B點后停車1min等待卸料；然后返回A點，如此往復。小車若從B地起動，先返回B點，停車1min等待卸料；然后自動駛向A點，停車lmin等待裝料；如此往復。(2）小車運行到達任意位置，均可用手動停車、開關令其停車。再次起動后，小車重復(1)中內容。(3)小車前進、后退過程中，分別由指示燈指示其行進方向。根據動作要求設計繼電控制電路圖，如圖7.27所示。下面將此電路轉換成梯形圖。．I／O分配表：輸入SBP：00003輸出K120000

SBl：00004K2：20001SB2:00005H1:20002

STl：00006H2：20003ST2:00007

共需9個工／O點，其中,5個輸入，4個輸出。其他均可用內部繼電器代替，如時間繼電器可用內部定時器代替，使電路簡化。然后畫梯形圖，如圖7.28所示。圖中T1和T2是PLC內部定時器，分別用作裝料和卸料延時。它們有自己的常開、常閉觸點，其延時時間可由程序設定，延時時間到，則其常開觸點閉合,常閉觸點斷開。4.4.3PLC經驗設計法設計例2、十字路口交通信號燈PLC控制某十字路口，東西方向車流量較小，南北方向車流量較大。東西方向上綠燈亮30秒，南北方向上綠燈亮40秒，綠燈向紅燈轉換中間黃燈亮5秒且閃爍，紅燈在最后5秒閃爍。解：①執行機構與動作過程。圖7.74為十字路口紅綠燈示意圖。雖然十字路口有12只紅綠燈，但同一個方向上的同色燈(如燈1與燈7)同時動作，應作為一個輸出，所以共有6個輸出。由于一個方向上亮綠燈或黃燈時，另一個方向上肯定亮紅燈，所以亮紅燈可不作為一個單獨的時間狀態。十字路口紅綠燈工作為循環方式，循環周期為80秒，由4部分組成：40秒一5秒一30秒一5秒。②輸入輸出信號與內存分配:該任務中無輸入信號,只有6個輸出信號.輸入輸出及內存分配如下(對應于CPM1A型機):

輸出信號：燈1、701000

燈2、801001

燈3、901002

燈4、1001003

燈5、1101004

燈6、1201005內部信號：TIM000～TIM003構成80秒循環。程序設計。該任務中的時間循環類似于（例7-5)，可用TIM003的常閉觸點作為定時器的工作條件構成循環。TIM000的定時時間為40秒，TIM00