第4章PLC梯形图设计课件

第第4 4章章 梯形图程序的设计方法梯形图程序的设计方法 梯形图语言是一种图形语言，它是以继电器控制系统的电气原理图为基础演变而来的。梯形图是由表示梯形图是由表示PLC内部编程元件的图形符内部编程元件的图形符号所组成的阶梯状图形。号所组成的阶梯状图形。梯形图沿用了传统的继电器控制中的触点、线圈、串并联等术语和图形符号还加进许多功能强、使用灵活的指令，使得编程更加容易。梯形图语言比较形象、直观，对于熟悉继电器控制系统的人来说，容易接受。世界上各个PLC的生产厂家都把梯形图语言作为第一用户编程语言。l梯形图中的图形符号梯形图中的图形符号 常开触点：常闭触点：线圈：REVISION始于左母线，终于右母线始于左母线，终于右母线不宜使用双线圈输出不宜使用双线圈输出触点可以串联、并联，线圈只能并联触点可以串联、并联，线圈只能并联线圈右边无触点线圈右边无触点输出线圈不能不经过任何接点直接接在两个逻辑输出线圈不能不经过任何接点直接接在两个逻辑电源线之间。电源线之间。触点、线圈都应有编号，以相互区别触点、线圈都应有编号，以相互区别程序结束以程序结束以“END”为标记为标记l梯形图的书写规则梯形图的书写规则l梯形图基本画法梯形图基本画法能能 流！流！程序优化！程序优化！双线圈输出！双线圈输出！输出线圈右侧不允许出现触点！输出线圈右侧不允许出现触点！4-1 梯形图的基本电路启动、保持和停止电路（起保停电路起保停电路）三相异步电动机正反转控制电路定时器、计数器应用程序常闭触点输入信号的处理启动、保持和停止电路（启动、保持和停止电路（起保停电路起保停电路）MKMKMSB1KMSB2380380X1X1Y0Y0Y0Y0X2X2X1X1X2X2Y0Y0特点特点特点特点：短信号短信号短信号短信号的的的的记忆记忆记忆记忆和和和和自保持自保持自保持自保持功能功能功能功能 启动信号、停止信号启动信号、停止信号启动信号、停止信号启动信号、停止信号可以是由多个触点组成的可以是由多个触点组成的可以是由多个触点组成的可以是由多个触点组成的串、并串、并串、并串、并 联电路联电路联电路联电路起保停电路对应梯形图、波形图起保停电路对应梯形图、波形图三相异步电动机正反转控制电路三相异步电动机正反转控制电路 （起保停电路起保停电路）FU1KM1KM2KRFU2KM1KM2SB2KM1KM2SB3KM2SB3KM1KRFU2MA BCSB2SB1SB2:正转正转SB3:反转反转SB1:停止停止三相异步电动机正反转控制电路梯形图、外部接线图三相异步电动机正反转控制电路梯形图、外部接线图COM1COM1Y0Y0COMCOMKM2KM2X0X0SB2SB2KM1KM1X1X1SB3SB3X2X2SB1SB1Y2Y2KM2KM2KM1KM1FRFRAC 220VAC 220VX0X0Y0Y0Y0Y0X2X2Y1Y1X1X1X1X1Y1Y1Y1Y1X2X2Y0Y0X0X0正转正转正转正转反转反转反转反转SB2:SB2:正转正转正转正转SB3:SB3:反转反转反转反转SB1:SB1:停止停止停止停止安全保护安全保护安全保护安全保护：输出线圈互锁、按钮互锁：输出线圈互锁、按钮互锁：输出线圈互锁、按钮互锁：输出线圈互锁、按钮互锁 定时范围的扩展定时范围的扩展1 1 HourHourX2X2Y0Y0X2X2T0T0T0T0T0T0C0C0X2X2RSTRSTC0C0Y0Y0C0C0K600K600K60K60程程序序仿仿真真运运行行时时序序图图闪烁电路闪烁电路X0X0T0T0T1T1T0T0Y0Y0T1T1K20K20K30K302 S2 SX0X0Y0Y03 S3 S程序仿真运行时序图程序仿真运行时序图程程序序仿仿真真运运行行时时序序图图延时接通延时接通/断开电路断开电路X0X0T0T0K90K90Y1Y1T1T1X0X0K70K70T0T0Y1Y1T1T1Y1Y19 S9 SX0X07 S7 SY1Y1T0T0T1T1程序程序仿真仿真运行运行时序时序图图程序仿真运行时序图程序仿真运行时序图常闭触点输入信号的处理常闭触点输入信号的处理SB2SB2SB1SB1KMKMKMKMX0X0Y0Y0Y0Y0X1X1方法方法l建议建议尽可能用常开触点开关。尽可能用常开触点开关。l对只能用常闭触点输入开关，可对只能用常闭触点输入开关，可先先按常开触点设计，最后将其相按常开触点设计，最后将其相应的触点改为相反的触点应的触点改为相反的触点。X1X1X0X0SB1SB1SB2SB2COMCOMY0Y0KMKMAC AC 220V220V梯形图的基本程序段自锁程序段互锁程序段定时程序段振荡程序段顺序控制程序段1 1、自锁程序自锁程序自锁程序自锁程序2 2、互锁程序、互锁程序、互锁程序、互锁程序1 1（启启保保停停程序）程序）（线圈常闭触点构成线圈常闭触点构成）2 2、互锁程序、互锁程序、互锁程序、互锁程序2 2（启动按钮常闭触点构成启动按钮常闭触点构成）4 4、定时程序、定时程序、定时程序、定时程序3 3、振荡程序、振荡程序、振荡程序、振荡程序（定时器通电延时程序定时器通电延时程序）（断电延时程序断电延时程序）（计数器构成通电延时程序计数器构成通电延时程序）5 5、顺顺顺顺序序序序控控控控制制制制程程程程序序序序1 16 6、顺顺顺顺序序序序控控控控制制制制程程程程序序序序2 2思考题思考题:用用PLC控制方式设计。控制方式设计。一、有两台电机一、有两台电机M1和和M2，M1未起动前不允许未起动前不允许M2起动，在起动，在M1停车时，停车时，M2也必须停车，请画出梯形图和也必须停车，请画出梯形图和PLC接线图接线图。二、设计四级皮带运输机控制原理图内容：由一台四级皮带二、设计四级皮带运输机控制原理图内容：由一台四级皮带运输机，分别由运输机，分别由M1,M2,M3,M4四台电动机拖动，启动时要求按四台电动机拖动，启动时要求按10S的时间间隔，并按的时间间隔，并按M1M2M3M4的顺序启动；停止按的顺序启动；停止按30S的时间间隔，并按的时间间隔，并按M4M3M2M1的顺序停止。的顺序停止。要求：设计主电路、控制电路，梯形图和要求：设计主电路、控制电路，梯形图和PLC接线图。电接线图。电器应具备必要的电气联锁与保护。器应具备必要的电气联锁与保护。控制要求：控制要求：两台电机两台电机M1M1和和M2M2，M1M1未起动前不允许未起动前不允许M2M2起动，在起动，在M1M1停车时，停车时，M2M2也必须停车。也必须停车。主主电电路路与与控控制制电电路路图图 lSB2M1起动；起动；lSB4M2起动；起动；lSB3M2停止；停止；lSB1M1、M2 停止停止。lSB2M1起动；起动；lSB4M2起动；起动；lSB3M2停止；停止；lSB1M1、M2 停止停止。lKM1Y0、M1；lKM2Y1、M2。Y0Y0应应该作该作为起为起动条动条件还件还是停是停止条止条件件PLCPLC接线图接线图COM1COM1Y0Y0COMCOMKM2KM2X0X0SB1SB1KM1KM1X1X1SB2SB2X2X2SB3SB3Y2Y2KM1KM1FR2FR2AC 220VAC 220VX3X3SB4SB4FR1FR1Y0作作为为启启动动和和停停止止信信号号的的仿仿真真图图Y0作作为为停停止止条条件件的的仿仿真真图图Y0作作为为停停止止条条件件的的仿仿真真图图NewX0作为总的停止条件只需停止作为总的停止条件只需停止Y0即可！即可！lSB2M1的起动按钮；的起动按钮；lSB4M2的起动按钮；的起动按钮；lSB3M2的停止按钮；的停止按钮；lSB1M1、M2的停止按钮的停止按钮。定时器实现定时器实现程序程序仿真仿真运行运行时序时序图图设计要求:设计四级皮带运输机控制系统。一台四级皮带运输机分别由M1，M2，M3，M4四台电动机拖动，启动时要求按10S的时间间隔，并按M1M2M3M4的顺序启动；停止按30S的时间间隔，并按M4M3M2M1的顺序停止。按起动按钮按起动按钮 KM1 通电通电 M1 工作工作 T0定时定时10sT0动作动作 KM2 通电通电 M2工作工作T1定时定时10sT1动作动作 KM3 通电通电 M3工作工作 T2定时定时10s KM4通电通电 M4 工作工作 KM4 断电断电 M4停转停转30s 后后M3停转停转30s M2停转停转30sM1停转停转 启动按钮闭合，为下次循环作准备启动按钮闭合，为下次循环作准备按停止按钮按停止按钮四级皮带运输机控制系统四级皮带运输机控制系统动作次序动作次序T2动作动作 控制程序梯形图控制程序梯形图 X0起动按钮起动按钮 Y0M1Y1M1Y2M3Y3M4X1停止按钮M0辅助继电器M4停止后T3定时3s，M3停止M3停止后T4定时3s，M2停止M2停止后T5定时3s，M1停止M0？程序仿真运行时序图（单周期）程序仿真运行时序图（单周期）控制程序梯形图控制程序梯形图 X0起动按钮起动按钮 Y0M1Y1M1Y2M3Y3M4X1停止按钮M0辅助继电器M4停止后T3定时3s，M3停止M3停止后T4定时3s，M2停止M2停止后T5定时3s，M1停止改改进进程序仿真运行时序图（多周期）程序仿真运行时序图（多周期）4-2 梯形图的经验设计法PLC程序的经验设计法程序的经验设计法 在在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的一些典型梯形图的基础上，根设计梯形图程序，即在已有的一些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。PLC程序的经验设计法步骤：1.分析控制要求、选择控制原则；分析控制要求、选择控制原则；2.设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；3.设计执行元件的控制程序；设计执行元件的控制程序；4.检查修改和完善程序。检查修改和完善程序。在在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。的具体要求，不断地修改和完善梯形图。PLC程序的经验设计法PLC程序的经验设计法的特点：适用于一些比较简单的程序设计；适用于一些比较简单的程序设计；设计时间、质量与设计者的经验有很大的关系设计时间、质量与设计者的经验有很大的关系设计时间、质量与设计者的经验有很大的关系设计时间、质量与设计者的经验有很大的关系；没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性；随意性；结果不唯一，设计的结果往往不很规范；结果不唯一，设计的结果往往不很规范；考虑不周、设计麻烦、设计周期长；考虑不周、设计麻烦、设计周期长；梯形图的可读性差、系统维护困难。梯形图的可读性差、系统维护困难。梯形图的经验设计法应用一梯形图的经验设计法应用一小车自动往返控制的梯形图小车自动往返控制的梯形图小车自动往返控制的梯形图小车自动往返控制的梯形图设计设计设计设计X3X4Y1Y0X3X4Y0X3X4Y1用行程开关控制工作台的前进与后退示意图和控制线路用行程开关控制工作台的前进与后退示意图和控制线路X3X3X3X4Y0X1X1X4X4Y1Y1Y2Y2X2X2X0X0Y0Y0Y0Y0右行右行停止条件停止条件启动条件启动条件保持保持X0:X0:正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮X1:X1:反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮X2:X2:停止按钮停止按钮停止按钮停止按钮X4X4X3X4Y1X0X0X3X3Y0Y0Y2Y2X2X2X1X1Y1Y1Y1Y1左行停止条件启动条件启动条件保持X0:X0:正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮X1:X1:反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮X2:X2:停止按钮停止按钮停止按钮停止按钮X3X4Y0X0:X0:正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮正转启动按钮 X1:X1:反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮反转启动按钮 X2:X2:停止按钮停止按钮停止按钮停止按钮X2X2Y2Y2Y2Y2T0T0Y0Y0Y1Y1T0T0K60制动延时6SX0X0Y0Y0X3X3X1X1X3X4Y1Y0Y0Y0X2X2X4X4Y1Y1Y2Y2X1X1Y1Y1X4X4X0X0Y1Y1X2X2X3X3Y0Y0Y2Y2X2X2Y2Y2Y2Y2T0T0Y0Y0Y1Y1T0T0K60右行左行制动延时6S送料小车自动控制的梯形图程序送料小车自动控制的梯形图程序 如如图所示：所示：送料小送料小车在在限位开关限位开关X4处装料装料，20s后装料后装料结束束并开始右行，碰到并开始右行，碰到限位开关限位开关X3后后停下卸料停下卸料，25s后左行，碰到后左行，碰到X4后又停下来装料。循后又停下来装料。循环工作直到按下工作直到按下停止按停止按钮X2。按按钮X0和和X1分分别用来起用来起动小小车右行和左行右行和左行。梯形图的经验设计法应用例二梯形图的经验设计法应用例二（1 1）控制要求）控制要求u小小车自自动起起动，控制，控制装、卸装、卸料料延延时的的定定时器器T0和和T1的常开触的常开触点点分分别与手与手动起起动右行和左行右行和左行的的X0、X1的常开触点并的常开触点并联；u两个限位开关两个限位开关对应的的X4和和X3的的常开触点分常开触点分别接通装料、卸料接通装料、卸料电磁磁阀和相和相应的定的定时器器；u小小车自自动停止，停止，限位开关限位开关X3和和X4的常的常闭触点分触点分别与与Y0和和Y1的的线圈串圈串联。（2 2）程序设计思路）程序设计思路 （3 3）程序分析）程序分析设小车在起动时是空车设小车在起动时是空车按下按下X1左行左行碰到碰到X4小车停止，开始装料和延小车停止，开始装料和延时，时，Y2和和T0的线圈得电的线圈得电20s后后T0动作动作Y0得电，得电，小车右行小车右行X4变为变为“0”状态，状态，Y2和和T0线线圈失电，停止装料，圈失电，停止装料，T0被复位被复位两处卸料小车自动控制两处卸料小车自动控制 两两处卸料小卸料小车自自动控制系控制系统如如图所示，小所示，小车仍然在限位仍然在限位开关开关X4处装料，但在装料，但在X5和和X3两两处轮流卸料。小流卸料。小车在一个工作在一个工作循循环中有两次右行都要碰到限位开关中有两次右行都要碰到限位开关X5，第一次碰到，第一次碰到时停下停下卸料，第二次碰到卸料，第二次碰到时继续前前进，因此，因此应设置一个具有置一个具有记忆功功能的能的编程元件，区分是第一次程元件，区分是第一次还是第二次碰到是第二次碰到X5。送料小车自动控制的梯形图程序送料小车自动控制的梯形图程序两处卸料小车自动控制两处卸料小车自动控制一处卸料小车自动控制一处卸料小车自动控制程序分析（程序分析（X5X5）第一次碰到X5时小车停止右行，X5的常闭触点与Y0的线圈串联；并联中间元件M100的作用是记忆X5第几次被右行碰到；利用PLC已有的输入信号，采用“起保停”电路来控制M100，从第一次右行经过X5到第二次右行到达X3（期间小车第二次经过X5）时M100的常开触点为ON，将Y0控制电路中X5的触点短接，因此不会停止右行。为何在M100的起动电路中串入Y1的常闭触点？为何将Y1和Y0的常闭触点与Y3的线圈串联？系统在装料和卸料时按停止按钮不能使系统停止工作，应怎样解决这个问题。两处卸料小车两处卸料小车自动控制系统自动控制系统问题思考问题思考时序控制电路的的设计方法时序控制电路的的设计方法3 3s s4 4s s3 3s sX0X0M0M0Y0Y0Y1Y1X0X0M0M0M0M0T2T2M0M0T0T0K30K30T0T0T1T1K40K40T1T1T2T2K30K30M0M0T1T1Y0Y0T0T0M0M0Y1Y1T1T1小 结梯形图的基本电路梯形图的基本电路 “起动起动-保持保持-停止停止”电路电路 定时器、计数器应用定时器、计数器应用梯形图的经验设计法梯形图的经验设计法4-4 顺序控制设计方法与顺序功能图PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法概述概述 如果一个控制系统可以分解成几个独立的控制动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生产过程的正常运行，这样的控制系统称为顺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统，也称为步进控制系统。其控制总是一步序控制系统，也称为步进控制系统。其控制总是一步一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制系统一步按顺序进行。在工业控制领域中，顺序控制系统的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺的应用很广，尤其在机械行业，几乎无例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。序控制来实现加工的自动循环。定义：顺序控制法就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。所谓顺序控制设计法就是针对顺序控制系统的一种专门的设计方法。特点：简单易学简单易学 设计效率高设计效率高 调试、修改和阅读方便调试、修改和阅读方便PLC程序的顺序控制设计法为何要引入顺序为何要引入顺序控制法？控制法？1顺序控制设计法PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法 PLC的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供的设计者们为顺序控制系统的程序编制提供了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺了大量通用和专用的编程元件，开发了专门供编制顺序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成序控制程序用的功能表图，使这种先进的设计方法成为当前为当前PLC程序设计的主要方法。程序设计的主要方法。步步：顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工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，并且用编程元件（辅助继电器称为步，并且用编程元件（辅助继电器MM或状态或状态器器S S）来代表各步。）来代表各步。系统所处的阶段（状态），根系统所处的阶段（状态），根据输出量的状态变化划分。任何一步内，各个输据输出量的状态变化划分。任何一步内，各个输出量状态保持不变，同时相邻的两步输出量总的出量状态保持不变，同时相邻的两步输出量总的状态是不同的。状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的步的这种划分方法使代表各步的编程元件与编程元件与PLCPLC各输出状态之间有着极为简单的各输出状态之间有着极为简单的逻辑关系。逻辑关系。概念：PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法步步步步1 1 1 1步步步步2 2 2 2步步步步3 3 3 3步步步步4 4 4 4步步步步1 1 1 1X0X0Y0Y0Y1Y1Y2Y2PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法 步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象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工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的。某液压滑输出状态变化引起的。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。但这四步的状态改变都必须是由四步。但这四步的状态改变都必须是由PLC输出状态的变化引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起的，否则就不能这样划分，例如从快进转为工进与PLC输出输出无关，那么快进和工进只能算一步。无关，那么快进和工进只能算一步。转移条件转移条件：使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。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、限位转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关、限位开关的接通开关的接通/断开等，也可能是断开等，也可能是PLCPLC内部产生的信号，如定内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。如图所示的干个信号的与、或、非逻辑组合。如图所示的SBSB、SQ1SQ1、SQ2SQ2、SQ3SQ3均为转换条件。均为转换条件。顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，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化，然后用代表各步的编程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。元件去控制各输出继电器。转移转移：系统状态变化。系统状态变化。概念：PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法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。绘是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将后面详细介绍。制功能表图的具体方法将后面详细介绍。PLC程序的顺序控制设计法程序的顺序控制设计法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。有关编程方式将在第五章中介绍。如图程序。有关编程方式将在第五章中介绍。如果果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为最终程序。能表图作为最终程序。顺序控制本质梯形图梯形图XY经验设计法经验设计法经验设计法经验设计法：Y=F(X)Y=F(X)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：M=G(X)M=G(X)，Y=H(M)Y=H(M)控制控制电路电路XM输出输出电路电路Yl顺序功能图顺序功能图顺序功能图顺序功能图(S Sequential equential F Function unction C Chart):hart):又称又称又称又称状态转状态转状态转状态转移图移图移图移图或或或或功能表图功能表图功能表图功能表图，它是描述控制系统的控制过程、功能和特，它是描述控制系统的控制过程、功能和特，它是描述控制系统的控制过程、功能和特，它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计性的一种图形，也是设计性的一种图形，也是设计性的一种图形，也是设计PLCPLC的顺序控制程序的有力工具。的顺序控制程序的有力工具。的顺序控制程序的有力工具。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，它是一种功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，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交流。间进行技术交流。间进行技术交流。间进行技术交流。l19871987年年年年IEC(IEC(国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会)：IEC848IEC848l19941994年年年年IEC(IEC(国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会国际电工委员会)：IEC1131IEC11312 顺序功能图l顺序功能图编程：顺序功能图编程：顺序功能图编程：顺序功能图编程：步、有向连线、转换、转换条件和动作步、有向连线、转换、转换条件和动作步、有向连线、转换、转换条件和动作步、有向连线、转换、转换条件和动作（或命令）（或命令）（或命令）（或命令）2 顺序功能图 顺序功能图的组成顺序功能图的组成 在功能表在功能表图中用矩形框表示步，中用矩形框表示步，方框内是方框内是该步的步的编号。如号。如图所示各步所示各步的的编号号为-1、n、n+1。编程程时一般一般用用PLC内部内部编程元件来代表各步，因此程元件来代表各步，因此经常直接用代表常直接用代表该步的步的编程元件的元程元件的元件号作件号作为步的步的编号，如号，如M300等，等，这样在根据功能表在根据功能表图设计梯形梯形图时较为方方便。便。步步初始步初始步与步对应的动作或命令与步对应的动作或命令活动步活动步子步子步 n初始步初始步 与系统的初始状态相对应的步称为初始步。与系统的初始状态相对应的步称为初始步。初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。初始步用双线方框表示，每一个功能的状态。初始步用双线方框表示，每一个功能表图至少应该有一个初始步。表图至少应该有一个初始步。u初始状态用初始状态用双线框表示双线框表示，通常用，通常用特殊辅助继特殊辅助继电器电器M8002的常开触点提供初始信号的常开触点提供初始信号。一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些些“动作动作”，对于施控系统，在某一步中则要向被控，对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些系统发出某些“命令命令”，将动作或命令简称为动作，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用如的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用如图所示的两种画法来表示，但是图中并不隐含这些动图所示的两种画法来表示，但是图中并不隐含这些动作之间的任何顺序。作之间的任何顺序。与步对应的动作或命令与步对应的动作或命令步步5动作动作A 动作动作B步步5动作动作A动作动作B 当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称当系统正处于某一步时，该步处于活动状态，称该步为该步为“活动步活动步”。步处于活动状态时，相应的动作。步处于活动状态时，相应的动作被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。活动步活动步子步子步 某一步可以包含一系列子步和转换，通常这些序某一步可以包含一系列子步和转换，通常这些序列表示整个系统的一个完整的子功能。子步的使用列表示整个系统的一个完整的子功能。子步的使用使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。设计者可貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。设计者可以从最简单的对整个系统的全面描述开始，然后画以从最简单的对整个系统的全面描述开始，然后画出更详细的功能表图，子步中还可以包含更详细的出更详细的功能表图，子步中还可以包含更详细的子步，这使设计方法的逻辑性很强，可以减少设计子步，这使设计方法的逻辑性很强，可以减少设计中的错误，缩短总体设计和查错所需要的时间。中的错误，缩短总体设计和查错所需要的时间。功能表图的基本结构功能表图的基本结构子步子步 有向连线和转换条件有向连线（状态转移路线和方向）有向连线（状态转移路线和方向）从上到下，从左到右有向连线上的箭头可省略。从上到下，从左到右有向连线上的箭头可省略。转换（分割两个相邻步）转换（分割两个相邻步）转换条件转换条件步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da a b b步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da ab bn 有向连线有向连线 在功能表图中，随着时间的推移和转换条件的实在功能表图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的顺序进展，这种进展按现，将会发生步的活动状态的顺序进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时，有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。活动状态的进排列，并用有向连线将它们连接起来。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，有向连线上的箭头可以省略。如果不是上述的方向，应在有向连线上用箭头注明进展方向。应在有向连线上用箭头注明进展方向。步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da ab b有向连线和转换条件转换（分割两个相邻步）转换（分割两个相邻步）步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da a b b步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da ab b 转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划转换是用有向连线上与有向连线垂直的短划线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状线来表示，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。程的发展相对应。n转换条件转换条件步步步步5 5动作动作动作动作A A动作动作动作动作B B步步步步6 6动作动作动作动作C C动作动作动作动作D Da a b b 转换条件是与转换相关的逻转换条件是与转换相关的逻辑条件，转换条件可以用文字语辑条件，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线的旁边。标注在表示转换的短线的旁边。转换条件转换条件X和和X分别表示在逻辑信分别表示在逻辑信号号X为为“1”状态和状态和“0”状态时转状态时转换实现。符号换实现。符号X和和X分别表示当分别表示当X从从0 1状态和从状态和从1 0 状态时转换实状态时转换实现。使用最多的转换条件表示方现。使用最多的转换条件表示方法是布尔代数表达式。法是布尔代数表达式。顺序功能图的基本结构单序列单序列选择序列选择序列并行序列并行序列n单序列单序列 单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。面仅接有一个转换，每一个转换的后面只有一个步。步步步步3 3b b步步步步4 4步步步步5 5c cd da an选择序列选择序列 选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线之下。如果步平连线之下。如果步5是活动的，并且转换条件是活动的，并且转换条件e=1，则发生由步则发生由步5 步步6的进展；如果步的进展；如果步8是活动的，并且是活动的，并且f=1，则发生由步，则发生由步8 步步9的进展。在某一时刻一般只允的进展。在某一时刻一般只允许选择一个序列。许选择一个序列。步步步步5 5e e步步步步6 6步步步步1010h hj j步步步步4 4d d步步步步7 7g g步步步步8 8f f步步步步9 9i i步步步步3 3b ba ac c功能表图的基本结构功能表图的基本结构n选择序列选择序列 选择序列的结束称为合并，如果步选择序列的结束称为合并，如果步5是活动步，并是活动步，并且转换条件且转换条件m=1，则发生由步，则发生由步5 步步12的进展；如果步的进展；如果步8是活动步，并且是活动步，并且n=1，则发生由步，则发生由步8 步步12的进展。的进展。n并行序列并行序列步步步步5 5e e步步步步8 8步步步步1010h h步步步步4 4d d步步步步7 7步步步步6 6f f步步步步9 9g g步步步步3 3a a 并行序列的开始称为分支，并行序列的开始称为分支，当转换条件的实现导致几个序列当转换条件的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行同时激活时，这些序列称为并行序列。为了强调转换的同步实现，序列。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。每个序列水平连线用双线表示。每个序列中活动步的进展将是独立的。在中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。许有一个转换符号。并行序列的结束称为合并，在表示并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号。当直接连在双线上的个转换符号。当直接连在双线上的所有前级步都处于活动状态，并且所有前级步都处于活动状态，并且转换条件满足，才会发生步转换条件满足，才会发生步7、8、9到步到步10的进展，即步的进展，即步4、5、6同时同时变为不活动步，而步变为不活动步，而步10变为活动步。变为活动步。并行序列表示系统的几个同时工作并行序列表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况。的独立部分的工作情况。步步步步5 5e e步步步步8 8步步步步1010h h步步步步4 4d d步步步步7 7步步步步6 6f f步步步步9 9g g步步步步3 3a a合合并并n并行序列并行序列实例：压压钳钳板料板料剪剪刀刀X1X2X3X0M0M1M2M3M8002X10启动启动X3右行到位右行到位X4压力上升压力上升X2已剪完已剪完Y0Y1Y1右行右行压钳下行压钳下行剪刀下行剪刀下行Y2M4M5X0压钳已上升压钳已上升Y3M6M7X1剪刀已上升剪刀已上升Y4M8C0加加1C0已剪完已剪完10块块C0RST C0X2X1Y0X0Y1M1M2M3M0M1M2M3M8002X3X1X2X0Y0Y1Y0M0M1M2M3Y0Y1X3X1X2X0启动启动顺序功能图举例：顺序功能图举例：某组合机床液压滑台进给运动示意图如图所某组合机床液压滑台进给运动示意图如图所示，其工作过程分成原位、快进、工进、快退四示，其工作过程分成原位、快进、工进、快退四步，相应的转换条件为步，相应的转换条件为SB、SQ1、SQ2、SQ3。液压滑台系统各液压元件动作情况如表所示。根液压滑台系统各液压元件动作情况如表所示。根据上述功能表图的绘制方法，液压滑台系统的功据上述功能表图的绘制方法，液压滑台系统的功能表图如图所示。能表图如图所示。如果如果PLC已经确定，可直接用编程元件已经确定，可直接用编程元件M300M303（FX系列）来代表这四步，设输系列）来代表这四步，设输入入/输出设备与输出设备与PLC的的I/O点对应关系如表所示，点对应关系如表所示，则可直接画出如图则可直接画出如图2b所示的功能表图接线图，图所示的功能表图接线图，图中中M8002为为FX系列系列PLC的产生初始化脉冲的特的产生初始化脉冲的特殊辅助继电器。殊辅助继电器。组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制组合机床液压滑台进给运动功能表图绘制顺序功能图转换实现的基本规则顺序功能图转换实现的基本规则转换实现的条件：转换实现的条件：在功能表图中，在功能表图中，步的活动状态的进展是由转换的实步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满现来完成的。转换实现必须同时满足两个条件足两个条件（1）该转换所有的）该转换所有的前级步前级步都是都是活动步活动步（2）相应的）相应的转换条件转换条件得到满足得到满足步步步步1010步步步步3 3步步步步4 4c c步步步步1111同步实同步实现现 如果转换的前级步或后续如果转换的前级步或后续步不止一个，转换的实现称步不止一个，转换的实现称为同步实现。为同步实现。顺序功能图转换实现的基本规则顺序功能图转换实现的基本规则转换实现应完成的操作转换实现应完成的操作（1）使所有由有向连线与相应转换符）使所有由有向连线与相应转换符 号相连的后续步都应变为号相连的后续步都应变为活动活动；（2）使得所有有向连线与相应转换符）使得所有有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为号相连的前级步都变为不活动步不活动步。步步步步1010步步步步3 3步步步步4 4c c步步步步1111单序列单序列并行序列（分支和合并）并行序列（分支和合并）选择序列（分支和合并）选择序列（分支和合并）3顺序控制设计法的设计步骤 步的划分步的划分转换条件的确定转换条件的确定功能表图的绘制功能表图的绘制梯形图的编制梯形图的编制步的划分l步是步是根据根据PLC输出状态的变化来划分输出状态的变化来划分的；的；l步也可根据步也可根据被控对象工作状态的变化来划分被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象，但被控对象工作状态的变化应该是由工作状态的变化应该是由PLC输出状态变化引起的。输出状态变化引起的。l使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。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化并去控制各输出继电器。l转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/断开等。l也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等。l也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。转换条件的确定转换条件转换条件SBSB、SQ1SQ1、SQ2SQ2、SQ3SQ3功能表图(状态转移图)的绘制两个步绝对不能直接直接相连，必须用一个转换转换将它们隔开；两个转换绝对也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开；初始步对应系统的等待启动的初始状态,必不可少，PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，初始步预置为活动步；自动控制系统应能多次重复执行同一工艺过程（封闭）；单序列中，只有当某一步的前级步是活动时，该步才可能编成活动步；并行序列中只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。有关编程方式将在第五章中介绍。如果PLC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。梯形图的编制小小 结结经验设计法顺序控制法顺序功能图P7071 本章习题本章习题 4.1/4.5/4.6本章结束！本章结束！厕所自动冲洗控制厕所自动冲洗控制控制要求：控制要求：洗手间小便池在有人使用时光电开光使X0为ON，冲水控制系统在使用者使用3S后令Y0为ON，冲水2S，使用者离开后冲水3S，请设计出梯形图程序。洗手间冲水系统2洗手间小便池在有人使用时光电开光使洗手间小便池在有人使用时光电开光使X0为为ON，冲水控制系统在使用者使，冲水控制系统在使用者使用用3S后令后令Y0为为ON，冲水，冲水2S，使用者离开后冲水，使用者离开后冲水3S，请设计出梯形图程序。，请设计出梯形图程序。物料传送控制物料传送控制物料传送控制物料传送控制按下启动按钮后，先开电机按下启动按钮后，先开电机C，5S后电机后电机B打开，打开，5S后电机后电机A打开，当打开，当A启动启动10S后，料阀后，料阀D打开，打开，系统正常工作。系统正常工作。按下停止按钮后，料阀按下停止按钮后，料阀D关闭，关闭，1分钟后电机分钟后电机A停停止，止，1分钟后电机分钟后电机B停止，停止，1分钟后电机分钟后电机C停止，停止，工作停止。工作停止。物料传送系统按下启动按钮后，先按下启动按钮后，先开电机开电机C，5S后电机后电机B打开，打开，5S后电机后电机A打开，当打开，当A启动启动10S后，料阀后，料阀D打开，系打开，系统正常工作。统正常工作。按下停止按钮后，料按下停止按钮后，料阀阀D关闭，关闭，1分钟后分钟后电机电机A停止，停止，1分钟分钟后电机后电机B停止，停止，1分分钟后电机钟后电机C停止，工停止，工作停止。作停止。PLC应用应用抢答器控制系统抢答器控制系统抢答器控制系统抢答器控制系统液体混合的模拟控制液体混合的模拟控制 控制要求控制要求:按下起动按钮（按下起动按钮（SB1），电磁阀），电磁阀Y1打开，开始打开，开始注入液体注入液体A，按，按L2按钮表示液体到了按钮表示液体到了L2的高度，停的高度，停止注入液体止注入液体A。同时电磁阀。同时电磁阀Y2打开，注入液体打开，注入液体B，按按L1按钮表示液体到了按钮表示液体到了L1的高度，停上注入液体的高度，停上注入液体B，电机，电机M 开始搅拌。同时打开开始搅拌。同时打开Y3电磁阀，开始放电磁阀，开始放出液体高度为出液体高度为L3水平，再经水平，再经L3水平，再经水平，再经2s停止停止放出液体。同时液体放出液体。同时液体A又注入。开始循环。按停止又注入。开始循环。按停止按钮，所有操作都停止，须重新启动。按钮，所有操作都停止，须重新启动。液体混合的模拟控制液体混合的模拟控制 I/O分配（连线）输入 输出起动按钮（SB1）：X0 Y1：Y1停止按钮（SB2）：X4 Y2：Y2L1按钮：X1 Y3：Y3L2按钮：X2 M：Y4L3按钮：X3液体混合的模拟控制液体混合的模拟控制 十字路口交通灯十字路口交通灯十字路口交通灯十字路口交通灯1.控制要求：控制要求：自动开关合上，东西绿灯亮20秒灭；黄灯亮2秒，闪2秒灭；红灯亮24秒循环。对应东西绿灯、黄灯亮时，南北红灯亮24秒，接着绿灯亮20秒灭，黄灯亮2秒闪2秒后，红灯又亮24秒循环。洗衣机的清洗控制系统洗衣机的清洗控制系统 控制要求：控制要求：当按下启动按钮后，电机先正转2S后，停1S后，然后反转2S后，停1S，如此重复5次，自动停止。多地点控制多地点控制 要求：要求：在三个不同的地方独立控制一盏灯，任何一地的开关动作都可以使灯的状态发生变化，即不管开关是开还是关，只要有开关动作则灯的状态就发生变化。舞台灯光的模拟控制舞台灯光的模拟控制 设计要求设计要求 电视台的舞台灯光控制可以用电视台的舞台灯光控制可以用PLC进行控制，进行控制，例如灯光的闪耀，移位及各种时序的变化等。如图例如灯光的闪耀，移位及各种时序的变化等。如图11-1所示为所示为PLC85006舞台艺术灯饰控制演示板，舞台艺术灯饰控制演示板，它共有它共有8道灯，上方为五道灯饰呈拱形，下方为三道灯，上方为五道灯饰呈拱形，下方为三道呈阶梯形，现要求道呈阶梯形，现要求07灯闪亮的时序如下：灯闪亮的时序如下：（1）7号灯一亮一灭交替进行。号灯一亮一灭交替进行。（2）6、5、4、3号四道灯由外到内依次点亮，号四道灯由外到内依次点亮，再全亮。然后再重复上述过程，循环往复。再全亮。然后再重复上述过程，循环往复。（3）2、1、0号阶梯由上至下，依次点亮，再全号阶梯由上至下，依次点亮，再全灭，然后重复上述过程，循环往复。灭，然后重复上述过程，循环往复。