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一、梯形图的结构规则

梯形图作为一种编程语言，绘制时有一定的规则。

在编辑梯形图时，要注意以下几点。

（1）梯形图的各种符号，要以左母线为起点，右母线为终点（可允许省略右母线）从左向右分行绘出。

每一行起始的触点群构成该行梯形图的“执行条件”，与右母线连接的应是输出线圈、功能指令，不能是触点。

一行写完，自上而下依次再写下一行。

注意，触点不能接在线圈的右边，如图6-54（a）所示；线圈也不能直接与左母线连接，必须通过触点连接，如图6-54（b）所示。

（2）触点应画在水平线上，不能画在垂直分支线上。

例如，在图6-55（a）中触点E被画在垂直线上，便很难正确识别它与其它触点的关系，也难于判断通过触点E对输出线圈的控制方向。

因此，应根据信号单向自左至右、自上而下流动的原则和对输出线圈F的几种可能控制路径画成如图6-55（b）所示的形式。

图6-54图6-55

（3）不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径，如图6-56。

（4）

如果有几个电路块并联时，应将触点最多的支路块放在最上面。

若有几个支路块串联时，应将并联支路多的尽量靠近左母线。

这样可以使编制的程序简洁明，指令语句减少。

如图6-57所示。

图6-56

图6-57

（5）遇到不可编程的梯形图时，可根据信号流

向对原梯形图重新编排，以便于正确进行编程。

右图中举了几个实例，将不可编程梯形图

重新编排成了可编程的梯形图。

下图中垂直分支线上有触点，现改为垂直分支线无触点的形式,并写出对应梯形图的指今表。

（注意图中的1～5用X001～X005表示,输出用Y000表示）

指出下图中梯形图的规则错误，并改为可满足要求的梯形图结构规则图。

答：

不包含触点的分支应放在垂直方向，不可水平方向设置，以便于识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。

继电器控制的行程开关控制的电动机正、反转自动循环控制线路如下图所示，试用如下图所示的PLC端口接线图，完成继电器控制的行程开关控制的电动机正、反转自动循环控制线路梯形图的设计。

二、三相异步电动机可逆运转控制：

互锁环节

在上例的基础上，如希望实现三相异步电机可逆运转。

只需增加一个反转控制按钮和一个反转接触器KM2即可。

PLC的端子分配与及梯形图见图6－62。

梯形图设计可以这样考虑，选二套启－保－停电路，一个用于正转，（通过Y000驱动正转接触器KM1），一个用于反转（通过Y001驱动反转接触器KM2）。

考虑正反转二个接触器不能同时接通，在二个接触器的驱动支路中分别串入对方接触器的常闭触点（如Y000支路串入Y001常闭触点;Y001支路串入Y000常闭触点），这样当正转方向的驱动组件Y000接通时，反转方向的驱动组件Y001就不能同时接通。

这种二个线圈回路中互串对方常闭触点的结构形式叫做“互锁”或“联锁”。

图6-62三相异步电机可逆运转控制

继电器控制的电动机正反转控制如下图所示，试用如下图所示的PLC端口接线图，完成继电器控制的电动机正反转控制梯形图的设计。

第六节可编程控制器的工作原理

可编程控制器的工作原理与计算机的工作原理基本上是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。

但PLC的工作方式与个人计算机有所不同，PLC是在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，采用循环扫描的工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是以循环扫描方式完成的。

现叙述如下。

1、分时处理及扫描工作方式

PLC系统正常工作时要完成如下的任务：

1.计算机内部各工作单元的调度、监控;2.计算机与外部设备间的通讯；3.用户程序所要完成的工作。

这些工作都是分时完成的。

每项工作又都包含着许多具体的工作，以用户程序的完成来说又可分为以下三个阶段。

画出三相异步电动机即可点动又可连续运行的电气控制线路，

并将控制线路的功能改由PLC控制，并写出梯形图程序。

错误

正确答案

1、输入处理阶段

也称输入采样阶段。

在这个阶段中，可编程序控制器读入输入口的状态，并将它们存放在输入数据暂存区中。

在输入处理阶段之后，即使输入口状态有变化，输入数据暂存区中的内容也不变，直到下一个周期的输入处理阶段，才读入这种变化。

2、程序执行阶段

在这个阶段中，PLC根据本次读入的输入数据，依用户程序的顺序逐条执行用户程序。

执行的结果均存储在输出状态暂存区中。

3、输出处理阶段

也叫输出刷新阶段。

这是一个程序执行周期的最后阶段。

PLC将本次用户程序的执行结果一次性地从输出状态暂存区送到各个输出口，对输出状态进行刷新。

以上三个阶段是分时完成的。

为了连续地完成PLC所承担的工作，系统必须周而复始地依一定的顺序完成这一系列的具体工作。

这种工作方式叫做循环扫描工作方式。

2、

扫描周期及PLC的两种工作状态

PLC有两种基本的工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。

运行状态

是执行应用程序的状态。

停止状态一般用于程序的编制与修改。

图5-15给出

了运行和停止两种状态PLC不同的扫描过程。

由图可知，在这两个不同的工

作状态中，扫描过程所要完成的任务是不尽相同的。

PLC在RUN工作状态时，执行一次图5-15所示的扫描操作所需的时间称为

扫描周期，其典型值为1～100ms。

以OMRON公司C系列的P型机为例，其

内部处理时间为1.26ms；执行编程器等外部设备命令所需的时间为1～2ms

（未接外部设备时该时间为零）；输入、输出处理的执行时间小于1ms。

指令

执行所需的时间与用户程序的长短，指令的种类和CPU执行速度有很大关系，

PLC厂家一般给出每执行1K（1K＝1024）条基本逻辑指令所需的时间（以

ms为单位）。

某些厂家在说明书中还给出了执行各种指令所需的时间。

一般

说来，一个扫描过程中，执行指令的时间占了绝大部分。

3、输入输出滞后时间

输入输出滞后时间又称为系统响应时间，是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻止之间的时间间隔。

它由输入电路的滤波时间、输出模块的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分所组成。

输入模块采用RC滤波,其典型值为10ms左右。

输出模块的滞后时间与输出所用的开关元件的类型有关：

若是继电器型输出电路，负载被接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms；

晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms左右，因此开关频率高。

扫描工作方式引起的滞后时间可用图5-16来说明：

输入信号在第一个扫描周期的输入处理阶段之后才出现，所以在第一个扫描周期内各数据锁存器均为“0”状态。

在第二个扫描周期的输入处理阶段，输入继电器X000的输入锁存器变为“1”状态。

在程序执行阶段，由梯形图可知，Y001,Y002依次接通，它们的输出锁存器都变为“1”状态。

在第三个扫描周期的程序执行阶段，由于Y001的接通使Y000接通。

Y000的输出锁存器驱动负载接通，响应延迟最长可达两个多扫描周期。

若交换梯形图中第一行和第二行的位置，Y000的延迟时间将减少一个扫描周期，可见延迟时间可以使用程序优化的方法减少。

PLC总的响应延迟时间一般只有数十毫秒

图5-16PLC的输入/输出延迟

3、工作原理

PLC工作状态：

运行（RUN）状态：

执行应用程序。

停止（STOP）状态：

编制与修改程序。

PLC执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期。

典型值1～100ms。

其中大部分时间用于完成用户程序的三个阶段。

PLC控制的梯形图和输入如图所示，试画出M103、M104和M205的输出波形。

PLC控制的梯形图和输入如图所示，试画出T10和Y10的输出波形。

二、语句表程序的编辑规则

在许多场合需要将绘好的梯形图列写出指令语句表程序。

根据梯形图上的符号及符号间的相互关系正确地选取指令及注意正确的表达顺序是很重要的。

（1）利用PLC基本指令对梯形图编程时，必须要按信号单方向从左到右、自上而下的流向原则进行编写。

图6-59阐明了所示梯形图的编程顺序。

（2）在处理较复杂的触点结构时，如触点块的串联并联或堆栈相关指令，指令表的表达顺序为：

先写出参与因素的内容，再表达参与因素的关系。

图6-59梯形图的编程顺序

三、双线圈输出问题

在梯形图中，线圈前边的触点代表线圈输出的条件，线圈代表输出。

在同一程序中，某个线圈的输出条件可能非常复杂，但应是惟一且可集中表达的。

由PLC的操作系统引出的梯形图编绘法则规定，一个线圈在梯形图中只能出现一次。

如果在同一程序中同一组件的线圈使用两次或多次，称为双线圈输出。

PLC程序对这种情况的出现，扫描执行的原则规定是：

前面的输出无效，最后一次输出才是有效的。

但是，作为这种事件的特例：

同一程序的两个绝不会同时执行的程序段中可以有相同的输出线圈。

如图6-60所示

图6-60双线圈输出的程序分析

写出下图所示梯形图对应的指令表。

试用PLC设计满足下图所示波形的程序。

参考答案

有两台三相异步电动机M1和M2，要求:

（1）M1启动后，

M2才能启动；

（2）M1停止后M2延时30秒后才能停止；

M2能点动调整。

设Y000和Y001实现电机M1和M2

的运行控制，起动、停上及点动由X000，X001和

X002实现，试编程实现该电路的控制程序。

气压成型机控制。

要求：

开始时，冲头处在最高位置

（SQ1闭合）。

按下启动按钮SB1，电磁阀YV1得电，

冲头向下运动，触到行程开关SQ2时，YV1失电，

加工5秒时间。

5秒后，电磁阀YV2得电，冲头向上

运动，直到触到行程开关SQ1时，冲头停止。

按下停

车按钮SB2，要求立即停车。

启动信号SB1（X0），停车

信号SB2（X1），SQ1（X2），SQ2（X3），YV1（Y0），

YV2（Y1）。

试用PLC设计满足下图所示波形的程序。

3、二台电机延时启动的基本环节

二台异步电动机，一台启动10s后第二台启动，运行后能同时停止。

欲实现这一功能，给二台电机供电的二个交流接触器要用PLC的二个输出口。

由于是二台电机延时启动，同时停车，用一个启动按钮和一个停止按钮就够了，但延时需一个定时器。

梯形图的设计可以依以下顺序进行:

首先绘二台电机独立的启－保－停电路，第一台电机使用启动按钮启动，第二台电机使用定时器的常开触点延时启动，二台电机均使用同一停止按钮，然后再解决定时器的工作问题。

由于第一台电机启动10s后第二台电机启动，因此第一台电机启动是计时起点，因而要将定时器的线圈并接在第一台电机的输出线圈上。

本例的PLC端子分配与接线情况与图6-62（a）相同，梯形图绘于图6-63中。

图6-62三相异步电机可逆运转控制

图6-63两台异步电机延时启动控制

【例3】　三台电机的循环启停运转控制

三台电机接于Y001、Y002、Y003。

要求它们相隔5s启动，各运行10s停止。

并循环。

根据以上要求。

绘出电机工作时序图如图所示。

分析时序图，不难发现输出Y001、Y002、Y003的控制逻辑和间隔5s

一个的“时间点”有关，每个“时间点”都有电机启停。

因而用程序

建立这些“时间点”是程序设计的关键。

因本例时间间隔相等，“时间

点”的建立可借助振荡电路及计数器。

设X001为电机运行开始的时刻。

让定时器T1实现振荡。

再用计数器C0、C1、C2、C3

做为一个循环过程中的时间点。

循环功能借助C3对全

部计数器的复位实现。

“时间点”建立之后，用这些点

来表示输出的状态就十分容易了。

设计好的梯形图如图所示。

若图自动往返的继电器-接触器控制电路改用PC控制，试设计I/O口，画出PLC的I/O口硬件连接图并进行连接，并作出程序梯形图。

第7章FX2N系列PLC步进指令及状态编程法

状态法也叫功能表图法，是程序编制的重要方法及工具。

近年来不少PLC厂商结合此法开发了相关的指令。

FX2N系列PLC的步进顺控指令及大量的状态软元件就是为状态编程法安排的。

状态转移图（SFC）是状态编程的重要工具，包含了状态编程的全部要素。

进行状态编程时，一般先绘出状态转移图，再转换成状态梯形图（STL）或指令表。

3、状态转移图（SFC）转换成状态梯形图（STL）、指令表程序

由以上分析可看出，SFC图基本上是以机械控制的流程表示状态（工序）的流程，而STL图全部是由继电器来表示控制流程的程序。

我们仍以图7-7的SFC图为例，将其转换成STL图和指令表程序，如图7-8所示。

读者会发现，从SFC图转换成STL图，写出指令表程序是非常容易的。

每个状态的内母线上都将提供三种功能：

①驱动负载（OUTYi）;

②指定转移条件（LD/LDIXi）;

③指定转移目标（SETSi）。

称为状态的三要素。

后两个功能是必不可少的。

某状态转移图如下所示，试画出它的步进梯形图

根据状态转移图划出梯形图

某状态转移图如下所示，试画出它的步进梯形图