第5章可編程序控制器程序設計基礎PLCI0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1COM~SB1+24VKMFSB2SB3FRKMR1第5章PLC程序設計基礎5.1梯形圖的編程規則5.2典型控制功能的梯形圖5.3PLC程序的移植和經驗設計法5.4PLC程序的順序控制設計法2淮海工學院電氣工程系制作5.1梯形圖的編程規則一、梯形圖的編程規則(1)每一個網絡要起于左母線，然后連接觸點，中止于輸出線圈。()()()淮海工學院電氣工程系制作3(2)觸點可以任意串并聯，輸出線圈只能并聯

()()()()(3)同一個觸點的使用次數不受限制淮海工學院電氣工程系制作4()()I0.0I0.3I0.2I0.1I0.4Q0.0Q0.1()I0.3I0.0I0.2Q0.0I0.1()I0.0I0.3I0.2Q0.1I0.4(4)觸點只能畫在水平方向的支路上，而不能畫在縱向支路上淮海工學院電氣工程系制作5()I0.1I0.0I0.2Q0.0(5)關于電路塊的串并聯STLLDI0.1LDI0.2OI0.0ALD=Q0.0STLLDI0.1OI0.0AI0.2=Q0.1()I0.2I0.0I0.1Q0.0棧裝載與指令淮海工學院電氣工程系制作6(5)關于電路塊的串并聯LDI0.0OI0.1ANI0.2LDM0.0OM0.1OV10.0ALD=Q0.0LDM0.0OM0.1OV10.0LDI0.0OI0.1ALDANI0.2=Q0.0

淮海工學院電氣工程系制作7LDM0.2LDM0.1AI0.1OLDLDM0.0AI0.0ANI0.2OLD=Q0.0(5)關于電路塊的串并聯LDM0.0AI0.0ANI0.2LDM0.1AI0.1OLDOM0.2=Q0.0棧裝載或指令淮海工學院電氣工程系制作8(6)關于雙線圈輸出同一個輸出線圈一般只使用一次。多次使用同一個輸出線圈稱為雙線圈輸出。不同PLC對雙線圈輸出的處理：有些PLC將其視為語法錯。有些PLC以最后一次輸出為準（S7－200）。有些PLC在限定指令中可以使用。淮海工學院電氣工程系制作9(6)關于雙線圈輸出

無語法錯誤，編譯通過。如果：

I0.0=ON，I0.1=OFF

則：

Q0.0=OFF，Q0.1=ON←以最后一次輸出為準網絡1網絡2網絡3淮海工學院電氣工程系制作10

避免雙線圈輸出的解決方法：網絡1網絡2修改方案1網絡1修改方案2網絡1網絡2網絡3淮海工學院電氣工程系制作11(7)外部輸入觸點用常開或常閉觸點均可起動按鈕可以用常開或常閉觸點。停止按鈕可以用常開或常閉觸點。淮海工學院電氣工程系制作12二、建立功能規范(1)確定輸入/輸出（I/O）點。(2)操作的功能描述（畫流程圖）。(3)每個執行設備（線圈、電機、驅動器）執行前應滿足的狀態。(4)操作接口描述。P132

(5)突然斷電時，輸出應當怎樣處理：P132~134輸出狀態是否保持？輸出是否強制在某種狀態？淮海工學院電氣工程系制作135.2典型控制功能的梯形圖一、具有自鎖和互鎖功能的梯形圖

1.具有自鎖功能的程序

停止優先

起動優先以上程序也可以用置位SET指令和復位RET指令來實現淮海工學院電氣工程系制作142.具有互鎖功能的程序網絡1網絡2淮海工學院電氣工程系制作15網絡1網絡2二、定時器應用程序(a)梯形圖(b)時序圖1.占空比可調脈沖信號發生器程序延時接通延時斷開I0.1接開關問題：如果I0.1是一個按鈕，如何實現連續信號的產生？淮海工學院電氣工程系制作16(a)梯形圖2.順序脈沖發生器程序(b)時序圖網絡1網絡2網絡3網絡4網絡5網絡6如果要求以下順序控制，梯形圖如何？淮海工學院電氣工程系制作17(a)梯形圖3.長定時程序(b)時序圖網絡1網絡2網絡3網絡4如果用計數器如何實現長定時？淮海工學院電氣工程系制作18(a)梯形圖4.用接通延時定時器實現斷開延時功能程序(b)時序圖網絡1網絡2也可以使用斷開延時定時器指令TOF能否直接用Q0.3代替M0.0？實際應用：按下SB后，指示燈亮，延時5秒后熄滅淮海工學院電氣工程系制作195.單脈沖發生器程序(b)時序圖(a)梯形圖網絡1網絡2以上梯形圖實現每次按下I0.5就發一個單脈沖淮海工學院電氣工程系制作20三、計數器應用程序1.計數器與定時

器組合的定時

程序網絡2//控制燈點亮80s后熄滅//延時10s//計數8次淮海工學院電氣工程系制作212.計數器組合擴大計數范圍的程序//計數10萬次使輸出接通網絡1網絡2網絡3網絡4淮海工學院電氣工程系制作22淮海工學院電氣工程系制作23四、微分指令應用程序1.系統時鐘的讀取與設置淮海工學院電氣工程系制作242.主令開關故障保護淮海工學院電氣工程系制作253.一個開關控制兩組設備交替工作5.3PLC程序的移植設計法和經驗設計法一、PLC程序的移植設計法1.分析原有系統的工作原理了解被控設備的工藝過程和機械的動作情況，根據繼電器控制電路圖分析和掌握控制系統的工作原理。2.PLC的I/O分配

(1)分析系統有哪些輸入變量和輸出變量；

(2)選定輸入設備和輸出設備；

(3)I/O分配并畫出PLC外部接線圖。

3.建立元器件之間的對應關系淮海工學院電氣工程系制作264.設計梯形圖(1)繼電器控制電路→

準梯形圖。(2)準梯形圖→符合梯形圖的語法。(3)主令電器的常開觸點不一定對應I的常開觸點，主令電器的常閉觸點不一定對應I的常閉觸點。5.程序調試淮海工學院電氣工程系制作27例5-1設計電動機的正、反轉控制程序。

主電路

控制電路淮海工學院電氣工程系制作28解：(1)I/O分配淮海工學院電氣工程系制作29(2)畫梯形圖網絡2正轉按鈕反轉按鈕停車按鈕熱繼電器觸點問題：能否停車按鈕的觸點改為常開觸點？淮海工學院電氣工程系制作30例5-2

設計電動機Y－△起動控制程序。

主電路

控制電路淮海工學院電氣工程系制作31解：(1)I/O分配淮海工學院電氣工程系制作32(2)設計梯形圖淮海工學院電氣工程系制作33二、PLC程序的經驗設計法

經驗設計法的設計步驟：(1)分析控制要求，選擇控制原則。(2)分析有哪些控制信號→輸入變量I，有哪些被控制信號→輸出變量Q。(3)選定輸入設備和輸出設備。(4)進行I/O分配，畫出PLC外部接線圖。(5)設計執行元件的控制程序。(6)檢查控制功能是否達到，修改、完善程序，最后進行程序調試。淮海工學院電氣工程系制作34例5-3設計送料小車的兩位行程控制程序。解：(1)I/O分配停止信號SB1（I0.0)正轉啟動信號SB2（I0.1）反轉啟動信號SB3（I0.2)淮海工學院電氣工程系制作35(2)梯形圖網絡2網絡1注：未考慮FR。

淮海工學院電氣工程系制作36網絡3網絡4淮海工學院電氣工程系制作37例5-4設計送料小車的三位行程控制程序。解：(1)控制要求：小車在A位裝料，第一次運送到B位，卸料后自動返回到A位再裝料，第二次運送到C位，卸料后自動返回到A位再裝料。以上過程自動往復。淮海工學院電氣工程系制作38例5-4設計送料小車的三位行程控制程序。解：(2)I/O分配SB1：停止按鈕SB2：正轉按鈕SB3：反轉按鈕淮海工學院電氣工程系制作39(3)梯形圖網絡1網絡2右行正傳左行反傳B點限位C點限位A點限位淮海工學院電氣工程系制作40I0.4網絡3網絡4網絡5生成記憶信號裝料信號，A位裝料定時卸料信號，B位和C位卸料定時淮海工學院電氣工程系制作41例5-5

設計一個密碼鎖程序。密碼為“352”。(1)當開鎖密碼正確和有開鎖信號（代表有鑰匙）時，則發出開鎖信號。(2)當開鎖密碼錯誤和有開鎖信號或按錯鍵時，則發出報警信號，同時還設有專用的報警鍵。(3)操作結束應復位，報警時可以復位。(4)設密碼鎖有六個按鍵。淮海工學院電氣工程系制作42解：密碼鎖梯形圖程序（密碼為“352”）第三位密碼計數，若誤按復位鍵，則計數清零淮海工學院電氣工程系制作43有復位信號，則報警信號清零淮海工學院電氣工程系制作44例5-6多位送料小車定位控制程序。解：要求用PLC設計一個多位送料小車定位控制的程序。在生產線上有5個工位，當某工位需要運送原料時，按下呼叫按鈕SB，小車根據當前位置與呼叫位置之間的關系，左行或右行至呼叫位置。淮海工學院電氣工程系制作45解：(1)I/O分配。呼叫信號與位置信號均為輸入信號；輸出為控制小車右行（電動機正傳）或左轉（電動機反轉）兩個信號輸入：輸出：I0.0：S起動開關I1.1：SQ1Q0.0：左行

I0.1：SB1I1.2：SQ2Q0.1：右行

I0.2：SB2I1.3：SQ3

I0.3：SB3I1.4：SQ4I0.4：SB4I1.5：SQ5I0.5：SB5淮海工學院電氣工程系制作46(2)梯形圖存儲呼叫號碼5網絡1網絡2網絡3網絡4網絡5淮海工學院電氣工程系制作47存儲位置號碼網絡6網絡7網絡8網絡9網絡10左行右行停止信號左行信號右行信號網絡11網絡12網絡13網絡14網絡15淮海工學院電氣工程系制作48PLC經驗設計法特點：適用于控制要求比較簡單的程序設計或復雜系統的某一局部控制程序的設計，可以收到快速、簡單的效果。但是對設計人員的要求比較高，如果用來設計復雜控制系統的程序則存在以下問題：1、考慮不周、設計麻煩、設計周期長2、程序的可讀性差、系統維護困難。淮海工學院電氣工程系制作495.4PLC程序的順序控制設計法如果一個控制系統可以分解成一些獨立的控制動作，而且這些動作必須嚴格按照一定的先后順序才能保證生產過程的正常運行，這樣的控制系統成為順序控制系統。所謂順序控制設計方法就是針對順序控制系統的一種專門的設計方法。順序控制設計方法的特點：易于接受，提高設計效率；程序的調試、修改和閱讀也方便淮海工學院電氣工程系制作505.4PLC程序的順序控制設計法一、順序控制設計法的設計步驟1.步（狀態）的劃分彩燈順序點亮控制的時序圖加熱爐自動上料的控制過程淮海工學院電氣工程系制作512.確定轉換條件：前步轉入下一步的信號3.繪制功能表圖

：又叫狀態轉移圖4.編制梯形圖二、功能表圖的繪制1.步與動作

：用矩形框表示2.有向連線、轉換與轉換條件淮海工學院電氣工程系制作523.功能表圖的基本結構(a)單控制流(b)控制流的選擇性分支

(c)選擇性控制流的合并

(d)控制流的并行分支(e)并行控制

流的合并4.繪制功能表圖應注意的問題

淮海工學院電氣工程系制作534.繪制功能表圖應注意的問題（1）兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉換將它們隔開；（2）兩個轉換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開；（3）功能表圖中初始步是必不可少的，它一般對應于系統等待啟動的初始狀態；（4）只有當某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有能變成活動步。淮海工學院電氣工程系制作54

彩燈控制系統的功能表圖加熱爐上料控制系統的功能表圖SM0.1：初始脈沖。PLC由ＳＴＯＰ轉為ＲＵＮ時的第一個掃描周期為１態。淮海工學院電氣工程系制作55三、梯形圖的順序控制設計法1.使用位邏輯指令的編程方法使用位邏輯指令的編程方法淮海工學院電氣工程系制作56網絡2網絡3網絡4網絡5網絡6彩燈控制的梯形圖:這里為什么有一個復位？淮海工學院電氣工程系制作57網絡8網絡9網絡10網絡11網絡12網絡13淮海工學院電氣工程系制作58加熱爐自動上料控制的梯形圖之一:網絡2網絡3網絡4網絡5爐門開啟送料前進送料后退爐門關閉淮海工學院電氣工程系制作59加熱爐自動上料控制的梯形圖之二:網絡2網絡3網絡4網絡5網絡6淮海工學院電氣工程系制作602.使用順序控制繼電器指令的編程方法小車自動送料控制系統的功能表圖淮海工學院電氣工程系制作61小車自動送料控制系統的梯形圖（之三）

網絡5網絡3網絡2網絡6網絡4網絡8網絡11網絡9網絡10網絡7小車送料卸料開始B點限位淮海工學院電氣工程系制作62網絡12網絡14網絡13網絡15網絡16網絡17網絡18網絡19網絡20網絡22網絡21網絡23網絡24小車后退小車裝料C點限位A點限位小車前進淮海工學院電氣工程系制作63網絡29網絡26網絡27網絡25網絡30網絡32網絡31網絡28網絡33小車卸料小車后退淮海工學院電氣工程系制作64四、復雜順控系統梯形圖的設計方法1.選擇性控制流的編程方法選擇性控制流的功能表圖舉例淮海工學院電氣工程系制作65選擇性控制流的梯形圖之一:網絡2淮海工學院電氣工程系制作66續:網絡3網絡4淮海工學院電氣工程系制作67選擇性控制流的梯形圖之二:網絡5網絡3網絡2網絡6網絡4網絡8網絡7淮海工學院電氣工程系制作68續:網絡13網絡11網絡10網絡14網絡12網絡16網絡15網絡18網絡17淮海工學院電氣工程系制作692.并行控制流的編程方法并行控制流的功能表圖舉例淮海工學院電氣工程系制作70并行控制流的梯形圖之一:網絡2網絡3淮海工學院電氣工程系制作71并行控制流的梯形圖之一:網絡4網絡5網絡6淮海工學院電氣工程系制作72并行控制流的梯形圖之二:網絡6網絡2網絡3網絡4網絡5網絡7網絡8網絡9網絡10網絡12網絡13網絡11淮海工學院電氣工程系制作73續:網絡14網絡16網絡15網絡17網絡18淮海工學院電氣工程系制作743.僅有兩步的閉環的處理淮海工學院電氣工程系制作75具體方法:淮海工學院電氣工程系制作765.5實用程序兩例一、實用的異步電動機正反轉控制程序淮海工學院電氣工程系制作77設計考慮以下問題1、設置旋轉方向標志；正轉標志M1.0，反轉標志M1.1。2、設置方向使能標志位：正轉使能標志M2.1，反轉使能標志M2.2。3、設置正反轉互鎖標志位：M2.0，避免主回路短路。4、設置停機等待時間：5s，避免反方向啟動電動機軸承受較大扭矩。5、設計強制等待標志：M2.3，在停機等待時間內，不能反方向啟動6、設置運行狀態指示燈。淮海工學院電氣工程系制作78設置互鎖解除互鎖正轉使能反轉使能網絡1網絡2網絡3網絡4淮海工學院電氣工程系制作79正轉反轉點亮停機指示燈網絡5網絡6網絡7淮海工學院電氣工程系制作80檢測邊沿I0.2關機過程等待狀態指示網絡8網絡9網絡10SM0.5是什么信號？淮海工學院電氣工程系制作81二、實用的異步機Y－△起動控制程序淮海工學院電氣工程系制作82本設計考慮以下問題1、設置互鎖標志位：M10.0，防止誤動作。2、設置啟動過程標志位：M10.1。3、設置Y型啟動時間定時：5s。4、設置各個接觸器工作狀態反饋信號：I0.3,I0.4和I0.5是交流接觸器的的常開觸點，用于反饋各個接觸器的接通狀態。5、設置故障信號定時：2s。這段時間對應交流接觸器動作的最長時間。6、設置故障信號燈：由輸出Q0.3驅動。7、設置故障復位信號按鈕SB3：I0.6是用于復位啟動過程中所產生的故障信號。淮海工學院電氣工程系制作83設置互鎖解除互鎖起動過程Y形聯結網絡1網絡2網絡3網絡4啟動停止淮海工學院電氣工程系制作84起動定時器接通主開關、Y形起動△形運行網絡5網絡6網絡7淮海工學院電氣工程系制作85接觸器工作狀態反饋設置接觸器故障信號人工排除故障后，復位故障信號淮海工學院電氣工程系制作86PLC系統設計基礎一、PLC系統總體設計二、PLC硬件系統設計三、PLC軟件系統設計87淮海工學院電氣工程系制作一、PLC系統總體設計1、PLC系統設計的基本原則①最大限度地滿足被控對象提出的要求和各項性能指標。設計前，設計人員除要理解被控對象的技術要求外，還應深入現場進行實地的調查研究，收集資料，訪問有關的技術人和實際操作人員，共同擬定設計方案，協同解決設計中出現的各種問題。②在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便。③保證控制系統的安全、可靠。④考慮到生產的發展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。88淮海工學院電氣工程系制作2、PLC系統設計的基本內容明確設計任務和技術條件明確用戶輸入和輸出設備選擇合適的PLC機型合理分配I/O端口，繪制I/O接線圖設計控制程序必要時設計非標準設備編制控制系統的技術文件技術文件一般應包括設計說明書、使用說明書、1/O接線圖和控制程序（如梯形圖、語句表等）。89淮海工學院電氣工程系制作3、PLC系統設計的基本步驟分析被控對象并提出控制要求確定輸入／輸出設備選擇PLC分配I/O點并設計PLC外圍硬件線路a)分配I/O點b)設計PLC外圍硬件電路⑤程序設計(1)程序設計a)初始化程序b)檢測、故障診斷和顯示等程序c)保護和連鎖程序(2)程序模擬調試：硬件模擬法和軟件模擬法⑥硬件實施⑦聯機調試⑧編制技術文件90淮海工學院電氣工程系制作二、PLC硬件系統設計1、PLC型號選擇（1）對輸入輸出點的選擇（2）對存儲容量的選擇（3）對I/