第3章+工作原理与电路分析和设计(新).ppt

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1、第三章工作原理与电路分析和设计第三章工作原理与电路分析和设计 3.1 3.1 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理 3.2 3.2 可编程控制器电路分析可编程控制器电路分析 3.3 3.3 控制电路的经验设计法控制电路的经验设计法 2021/9/3013.1 3.1 可编程控制器的工作原理可编程控制器的工作原理继电器继电器-接触器控制系统是通过继电器和接触器触点状态接触器控制系统是通过继电器和接触器触点状态的变化来实现其控制功能，而的变化来实现其控制功能，而可编程控制器则是通过执行控制可编程控制器则是通过执行控制程序来实现其控制功能程序来实现其控制功能。可编程控制器的控制程序大致由可编

2、程控制器的控制程序大致由三大模块三大模块构成构成:第一个大模块第一个大模块是是：初始化模块；：初始化模块；第二个大模块第二个大模块是是：实现系统控制功能的模块，：实现系统控制功能的模块，第三个大模块第三个大模块是是：保证可编程控制器可靠性的模块。：保证可编程控制器可靠性的模块。可编程控制器是采用循环执行控制程序的各个模块来实现其可编程控制器是采用循环执行控制程序的各个模块来实现其控制功能的，即控制程序的各个模块在可编程控制器的上电期控制功能的，即控制程序的各个模块在可编程控制器的上电期间内被周期性地执行间内被周期性地执行。控制程序的各个模块均被执行一次所需控制程序的各个模块均被执行一次所需要的

3、时间称为可编程控制器的要的时间称为可编程控制器的扫描周期扫描周期，扫描周期是可编程控，扫描周期是可编程控制器的一个重要技术指标，它反映出可编程控制器的处理速度。制器的一个重要技术指标，它反映出可编程控制器的处理速度。2021/9/302PLC的扫描工作过程 检查检查检查检查CPUCPUCPUCPU等内部硬件，对监视定时等内部硬件，对监视定时等内部硬件，对监视定时等内部硬件，对监视定时器（器（器（器（WDTWDTWDTWDT）复位以及其它工作）复位以及其它工作）复位以及其它工作）复位以及其它工作 与其它智能装置（如编程器、计与其它智能装置（如编程器、计与其它智能装置（如编程器、计与其它智能装置（

4、如编程器、计算机等）实现通信算机等）实现通信算机等）实现通信算机等）实现通信 按顺序对所有输入端的状态进行按顺序对所有输入端的状态进行按顺序对所有输入端的状态进行按顺序对所有输入端的状态进行采样，并存入相应寄存器采样，并存入相应寄存器采样，并存入相应寄存器采样，并存入相应寄存器对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行对用户程序扫描执行 ，并将结，并将结，并将结，并将结果存入相应的寄存器果存入相应的寄存器果存入相应的寄存器果存入相应的寄存器将寄存器中与输出有关状态，转将寄存器中与输出有关状态，转将寄存器中与输出有关状态，转将寄存器中与输出有关状态，转到输出锁存器，输出驱动外部负到输

5、出锁存器，输出驱动外部负到输出锁存器，输出驱动外部负到输出锁存器，输出驱动外部负载载载载 开机开机内部处理内部处理通讯服务通讯服务输入刷新输入刷新程序执行程序执行输出刷新输出刷新2021/9/303信号传递过程信号传递过程(从输入到输出从输入到输出)输输入入端端输输入入电电路路输输入入映映像像寄寄存存器器a.a.输入刷新阶段输入刷新阶段输入刷新阶段输入刷新阶段-CPU-CPU-CPU-CPU从输入电路的输出端读出从输入电路的输出端读出从输入电路的输出端读出从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；各路状态，并将其写入输入映像寄存器；各路状态，并将其写入输入映像寄存器；各路状态，

6、并将其写入输入映像寄存器；X0X0X1X1b.b.b.b.程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段-CPU-CPU-CPU-CPU从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元从输入映像寄存器和元 件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据件映像寄存器中读出各继电器的状态，并根据 此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映此状态执行用户程序，执行结果再写入元件映 像寄存器中；像寄存器中；像寄存器中；像寄存器中；c c

7、c c.紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段紧接着的输出刷新阶段-将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。传递输出端子，从而控制外接器件动作。X0X0Y0Y0Y0Y0Y1Y1元元件件映映像像寄寄存存器器读读写写输输出出锁锁存存器器输输出出电电路路输输入入端端Y0Y0Y1Y1读读写写2021/9/30

8、4输出刷新完成后，可编程控制器自动开始新的输入采样输出刷新完成后，可编程控制器自动开始新的输入采样阶段，之后，周而复始地重复上述四个阶段，直到可编程阶段，之后，周而复始地重复上述四个阶段，直到可编程控制器关机或进入控制器关机或进入STOPSTOP状态。状态。上述工作原理如上图所示。上述工作原理如上图所示。可编程控制器的四个主要工作阶段有严格的先后顺序，可编程控制器的四个主要工作阶段有严格的先后顺序，一个阶段结束后，才开始下一个阶段，四个阶段在时间上一个阶段结束后，才开始下一个阶段，四个阶段在时间上没有重叠，因此，没有重叠，因此，可编程控制器的输出信号滞后于产生这可编程控制器的输出信号滞后于产生

9、这些输出信号的输入信号，尽管滞后的时间很短些输出信号的输入信号，尽管滞后的时间很短（几（几msms或几或几十十msms）。这是可编程控制器的一个显著特点。）。这是可编程控制器的一个显著特点。可编程控制器输出滞后于输入的现象如下图所示。可编程控制器输出滞后于输入的现象如下图所示。2021/9/3053.2 3.2 梯形图的编程方法（梯形图的编程方法（1 1）本讲教学要求：本讲教学要求：1 1 1 1、了解、了解、了解、了解PLCPLCPLCPLC基本编程语言。基本编程语言。基本编程语言。基本编程语言。2 2 2 2、重点掌握梯形图的编程方法。、重点掌握梯形图的编程方法。、重点掌握梯形图的编程方法

10、。、重点掌握梯形图的编程方法。3 3 3 3、掌握经验设计法。、掌握经验设计法。、掌握经验设计法。、掌握经验设计法。4 4 4 4、熟悉典型电路的梯形图编程方法、熟悉典型电路的梯形图编程方法、熟悉典型电路的梯形图编程方法、熟悉典型电路的梯形图编程方法。2021/9/306 一、一、PLC PLC的编程语言的编程语言3 3 3 3、顺序功能图、顺序功能图、顺序功能图、顺序功能图(SFC(SFC(SFC(SFC）1 1 1 1、梯形图编程语言、梯形图编程语言、梯形图编程语言、梯形图编程语言4 4 4 4、功能块图、功能块图、功能块图、功能块图(FBD)(FBD)(FBD)(FBD)2 2 2 2、

11、指令语句表编程语言、指令语句表编程语言、指令语句表编程语言、指令语句表编程语言5 5 5 5、结构文本编程语言、结构文本编程语言、结构文本编程语言、结构文本编程语言梯形图梯形图梯形图梯形图是在原继电是在原继电是在原继电是在原继电器器器器接触器控制系接触器控制系接触器控制系接触器控制系统的继电器梯形图统的继电器梯形图统的继电器梯形图统的继电器梯形图基础上演变而来的基础上演变而来的基础上演变而来的基础上演变而来的一种图形语言。它一种图形语言。它一种图形语言。它一种图形语言。它是目前用得最多的是目前用得最多的是目前用得最多的是目前用得最多的PLCPLCPLCPLC编程语言编程语言编程语言编程语言。2

12、021/9/3073.2 3.2 3.2 3.2 常用基本单元电路的编程举例常用基本单元电路的编程举例常用基本单元电路的编程举例常用基本单元电路的编程举例 v3.2.1 3.2.1 定时器和计数器的编程方法定时器和计数器的编程方法v1.1.瞬时接通、延时断开电路瞬时接通、延时断开电路 在在图图3-13-1中中,当当X2X2为为ONON时，时，Y3Y3得电，并自保，由于得电，并自保，由于X2X2的常闭触点断开，使的常闭触点断开，使 T50 T50的线圈不能得电；当输入的线圈不能得电；当输入X2X2为为OFFOFF（常开触点断开）时，（常开触点断开）时，X2X2的常闭触点闭合，的常闭触点闭合，T5

13、0T50线圈得电，经过线圈得电，经过1515秒钟使设定值减到零，秒钟使设定值减到零，T50T50的常的常闭触点断开，闭触点断开，Y3Y3线圈断开，实现线圈断开，实现Y3Y3在在X2X2为为OFFOFF的时刻的时刻延时延时1515秒。秒。2021/9/308图图3-13-1延时断开电路延时断开电路（a a）梯形图）梯形图（b b）波形图）波形图X2Y315sX2X2T50T50Y3Y3Y3Y3X2X2T50T50K150K150Y3Y3启启启启 动动动动保持保持保持保持复位复位复位复位2021/9/3092.2.延时接通、延时断开电路延时接通、延时断开电路图图3-23-2电路可实现：在电路可实现

14、：在X0X0为为ONON时时Y4Y4延时延时5 5秒得电，秒得电，在在X0X0为为0FF0FF时时Y4Y4延时延时5 5秒失电。当输入秒失电。当输入X0X0为为ONON时时T50T50得电得电 ，延时，延时5 5秒后，秒后，T50T50所带的常开触点闭合，所带的常开触点闭合，Y4Y4得电且自保。当输入得电且自保。当输入X0X0为为OFFOFF时，其常闭触点闭合，时，其常闭触点闭合，T51T51得电，延时得电，延时5 5秒后，秒后，T51T51所带的常闭触点断开，所带的常闭触点断开，Y4Y4线圈解除自保断电。线圈解除自保断电。2021/9/3010（a a）梯形图）梯形图（b b）波形图）波形图

15、图图3-23-2延时接通、延时断开电路延时接通、延时断开电路T51T51Y4Y4X0X0K50K50X0X0Y4Y4T50T50K50K50T50T50Y4Y4T51T51X0Y45s5s复位复位复位复位启动启动启动启动保持保持保持保持2021/9/3011 下下图图3-2 3-2 所示的控制电路能实现在输入信号为所示的控制电路能实现在输入信号为ONON时，时，延时一段时间后产生一个短脉冲输出信号，延时一段时间后产生一个短脉冲输出信号，这种短脉冲信号这种短脉冲信号这种短脉冲信号这种短脉冲信号可用做启动信号或关断信号。可用做启动信号或关断信号。可用做启动信号或关断信号。可用做启动信号或关断信号。

16、X010X010M100M100M101M101T60T60线圈线圈T60T60触点触点Y010Y010图图3-2 3-2 延时输出短脉冲信号延时输出短脉冲信号M101M101T60T60Y010Y010PLSPLSM100M100X010X010M100M100M101M101Y010Y010T60T60K50K50（a a）梯形图）梯形图5s5s2021/9/30123.3.脉冲发生器电路脉冲发生器电路v图图3-33-3所所示示脉脉冲冲振振荡荡电电路路可可以以产产生生50S50S的的脉脉冲冲信信号号。当当X0X0闭闭合合后后，T50T50线线圈圈得得电电经经过过30S30S后后，其其常常开

17、开触触点点闭闭合合，T51T51线线圈圈得得电电开开始始延延时时，经经过过20S20S后后T51T51触触点点动动作作，其其常常闭闭触触点点使使T50T50线线圈圈失失电电 ，T50T50常常开开触触点点又又使使T51T51断断开开，一一个个周周期期结结束束。在在一一个个周周期期中中T50T50的的触触点点闭闭合合20S20S，断断开开30S30S；而而T51T51的的触触点点只只闭闭合合一一个个扫扫描描周周期的时间，其波形图如期的时间，其波形图如图图3-33-3所示。所示。2021/9/3013图图3-3 3-3 脉冲振荡电路脉冲振荡电路T50T50T51T51K300K300X0X0T50

18、T50T51T51K200K200（a a）梯形图）梯形图（b b）波形图）波形图X0T51 触点触点T50 触点触点50s50s一个扫描周期一个扫描周期30s30s20s20s2021/9/3014闪烁电路动画演示闪烁电路动画演示闪烁电路动画演示闪烁电路动画演示2021/9/30154.4.定时器的扩展定时器的扩展v图图3-43-4为为定定时时器器的的扩扩展展电电路路。图图中中通通过过两两个个定定时时器器的的串串联联，可可以以实实现现延延时时13001300秒秒。在在图图中中T0T0的的设设定定值值为为800800秒秒，T1T1的的设设定定值值为为500500秒秒。当当X0X0为为ONON时

19、时，T0T0就就开开始始计计时时，当当到到达达800800秒秒时时，T0T0所所带带的的常常开开触触点点闭闭合合，使使T1T1得得电电开开始始计计时时，再再延延时时500500秒秒后后，T1T1的的常常开开触触点点闭合，闭合，Y0Y0线圈得电，获得延时线圈得电，获得延时13001300秒的输出信号。秒的输出信号。2021/9/3016X0X0T1T1Y0Y0800s800s500s500s图图3-4 3-4 定时器的扩展定时器的扩展T1T1Y0Y0X0X0T0T0K8000K8000T0T0T1T1K5000K5000（a a）梯形图）梯形图（b b）波形图）波形图2021/9/30175.5

20、.定时器和计数器的组合使用定时器和计数器的组合使用 图图3-53-5电电路路可可以以获获得得30 30 000000秒秒的的延延时时。当当X0X0闭闭合合时时，T0T0线线圈圈得得电电开开始始计计时时，当当100100秒秒延延时时时时间间到到，T0T0的的常常闭闭触触点点断断开开，使使T0T0自自身身复复位位，在在T0T0线线圈圈再再次次得得电电后后又又可可以以开开始始计计时时。T0T0的的常常开开触触点点每每隔隔100100秒秒钟钟闭闭合合1 1次次，计计数数器器计计1 1次次数数，当当计计到到300300次次时时，C0C0的的常常开开触触点点闭闭合合，Y1Y1线线圈圈得得电电闭闭合合，实实

21、现现Y1Y1线线圈圈从从X0X0为为ONON时时刻刻，延延时时300100300100秒才有输出。秒才有输出。X4X4用于给计数器复位。用于给计数器复位。2021/9/3018图图3-5 3-5 定时器和计数器的组合定时器和计数器的组合X0X0T0T0（触点）（触点）Y1Y1X4X4100S100S100S100S1 12 2300300100100300S ST0T0T0T0K1000K1000X0X0C0C0Y1Y1T0T0C0C0K300K300RSTC0X4X42021/9/30193.2.2 3.2.2 启动、停止及自保控制作用的编程方法启动、停止及自保控制作用的编程方法v1.1.启

22、动优先式控制环节启动优先式控制环节v 在在图图3-6(a3-6(a）中中，当当启启动动信信号号X0X0为为ONON时时，无无论论关关断断信信号号X1X1的的状状态态如如何何，Y0Y0总总被被启启动动，并并通通过过X1X1的的常常闭闭触触点点实实现现自自保保。当当X0X0为为OFFOFF后后，将将停停止止信信号号X1X1的的常常闭闭触触点点断开，断开，Y0Y0断电。断电。因因为为当当启启动动信信号号X0X0与与停停止止信信号号X1X1同同时时作作用用时时，启启动动信信号号有有效效，所所以以称称此此电电路路为为启启动动优优先先式式，常常用用于于报报警警设设备备、安安全全防防护护及及救救援援设设备备

23、，需需要要准准确确可可靠靠的的启启动动控控制制，无无论论停停止止按按钮钮是是否否处处于于闭闭合合状状态态，只只要要按按下下启启动按钮，便可以启动设备。动按钮，便可以启动设备。2021/9/3020图3-6(a）起动优先控制方式图3-6（b）停止优先控制方式X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0X1X1Y0Y0X0X0Y0Y02021/9/30212.2.停止优先式控制环节停止优先式控制环节v在在图图3-6(b3-6(b）中，当启动信号中，当启动信号X0X0为为ONON时时Y0Y0得电，通过得电，通过停止信号停止信号X1X1的常闭触点使的常闭触点使Y0Y0得电且自保。当停止信得电且自保。当停止信号号X

24、1X1的常闭触点为的常闭触点为OFFOFF时，无论启动信号状态如何，时，无论启动信号状态如何，Y0Y0线圈始终失电。线圈始终失电。由于由于X0X0与与X1X1同时作用时，停止信号有效，所以称此同时作用时，停止信号有效，所以称此电路为停止优先式，常用于需要紧急停车的场合。电路为停止优先式，常用于需要紧急停车的场合。2021/9/30223.2.3 3.2.3 互锁及连锁控制的编程方法互锁及连锁控制的编程方法v1.1.互锁控制互锁控制v 在一些机械设备的控制中，经常见到存在某种互为在一些机械设备的控制中，经常见到存在某种互为制约的关系，在制约的关系，在PLCPLC控制电路中一般用反映某一运动的控制

25、电路中一般用反映某一运动的信号去控制另一运动相应的电路，达到互锁控制的要求。信号去控制另一运动相应的电路，达到互锁控制的要求。图图3-73-7为互锁控制的梯形图，图中为了使为互锁控制的梯形图，图中为了使Y0Y0和和Y1Y1不能不能同时得电，用同时得电，用Y0Y0和和Y1Y1的常闭触点，分别串接于对方的的常闭触点，分别串接于对方的控制电路中，实现互锁功能。控制电路中，实现互锁功能。2021/9/3023图图3-7 3-7 互锁电路互锁电路X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0Y1Y1X3X3Y1Y1X2X2Y1Y1Y0Y02021/9/3024 当当Y1Y1、Y2Y2中有任何一个启动时，另一个必须为中

26、有任何一个启动时，另一个必须为断电状态，即保证任何时候两者都不能同时启动，断电状态，即保证任何时候两者都不能同时启动，达到互锁的控制要求。达到互锁的控制要求。这种互锁控制方式，经常用这种互锁控制方式，经常用这种互锁控制方式，经常用这种互锁控制方式，经常用于控制电机的正转与反转、机床刀架的进给与快速于控制电机的正转与反转、机床刀架的进给与快速于控制电机的正转与反转、机床刀架的进给与快速于控制电机的正转与反转、机床刀架的进给与快速移动、横梁升降与工作台走动、机床卡具的卡紧与移动、横梁升降与工作台走动、机床卡具的卡紧与移动、横梁升降与工作台走动、机床卡具的卡紧与移动、横梁升降与工作台走动、机床卡具的

27、卡紧与放松等不能同时发生运动的控制。放松等不能同时发生运动的控制。放松等不能同时发生运动的控制。放松等不能同时发生运动的控制。2021/9/3025Y0Y0Y1Y1X3X3X4X4 综合案例综合案例综合案例综合案例1 1 1 1：（根据电机正反转典型电路的设计）（根据电机正反转典型电路的设计）刀架开始刀架开始刀架开始刀架开始在限位开关在限位开关在限位开关在限位开关X4X4X4X4处，按下启动按钮处，按下启动按钮处，按下启动按钮处，按下启动按钮X0X0X0X0，刀架左行，开始钻削，刀架左行，开始钻削，刀架左行，开始钻削，刀架左行，开始钻削加工，到达加工，到达加工，到达加工，到达X3X3X3X3处

28、，停止供给，钻头继续钻动，进行无进给处，停止供给，钻头继续钻动，进行无进给处，停止供给，钻头继续钻动，进行无进给处，停止供给，钻头继续钻动，进行无进给切削，切削，切削，切削，6S6S6S6S后，自动返回起始位置。后，自动返回起始位置。后，自动返回起始位置。后，自动返回起始位置。（单击动画）（单击动画）（单击动画）（单击动画）2021/9/30262.2.顺序控制（联锁控制）顺序控制（联锁控制）v图图3-83-8为为联联锁锁控控制制梯梯形形图图，线线圈圈Y0Y0的的常常开开触触点点串串接接于于线线圈圈Y1Y1的的控控制制电电路路中中，线线圈圈Y1Y1的的得得电电是是以以Y0Y0的的接通为条件。只

29、有接通为条件。只有Y0Y0接通才允许接通才允许Y1Y1的接通。的接通。Y0Y0关关闭闭后后Y1Y1也也被被关关闭闭，且且在在Y0Y0接接通通的的条条件件下下，Y1Y1可以自行启动和停止。可以自行启动和停止。2021/9/3027图图3-8 3-8 顺序控制顺序控制X1X1Y0Y0X0X0Y0Y0X3X3Y1Y1X2X2Y1Y1Y0Y02021/9/30283.2.4 3.2.4 手动及自动控制的编程方法手动及自动控制的编程方法v图图3-93-9为为自自动动控控制制系系统统的的手手动动与与自自动动切切换换梯梯形形图图，输输入入信信号号X0X0为为系系统统设设置置的的手手动动/自自动动选选择择开开

30、关关，当当选选择择手手动动工工作作状状态态时时，X0X0为为ONON满满足足主主控控指指令令的的执执行行条条件件，执执行行手手动动控控制制程程序序，同同时时满满足足跳跳转转执执行行条条件件，不不执执行行自自动动控控制制程程序序；相相反反当当选选择择自自动动工工作作状状态态时时，X0X0为为OFFOFF时，不执行手动程序，执行自动程序。时，不执行手动程序，执行自动程序。2021/9/3029图图3-9 3-9 手动控制与自动控制手动控制与自动控制X0X0Y1MC NO MO手动程序手动程序MCRNOCJP20自动程序自动程序P20P20NO MO NO MO X0X0X2X22021/9/303

31、03.2.5 3.2.5 顺序控制的编程方法顺序控制的编程方法顺序步进控制：顺序步进控制：v使使控控制制系系统统能能按按照照固固定定的的步步骤骤，一一步步接接着着一一步步的的执执行行。选选择择代代表表前前一一个个运运动动的的常常开开触触点点串串联联于于在在后后一一个个运运动动的的启启动动电电路路中中，作作为为后后一一个个运运动动的的发发生生条条件件（约约束束条条件件）。同同时时选选择择代代表表后后一一个个运运动动的的常常闭闭触触点点串串联联于于前前一一个个运运动动的的停停止止线线路路中中，作作为为关关闭闭条条件件。这这样样才才能能保保证证，只只有有在在前前一一个个运运动动发发生生了了，才才允允

32、许许后后一一个个运运动动可可以以产产生生；而而一一旦旦后后一一个个运运动动发发生生，立立即即就就使使前前一一个个运运动动停停止止。达达到到顺顺序序步步进进控控制制。图图3-103-10所所示示顺顺序序步步进进控控制制线线路路，其其中中(a)(a)图图为为采采用用停停止止优优先先控控制制方方式式，(b)(b)图图为采用启动优先控制方式。为采用启动优先控制方式。2021/9/3031(a)(a)采用停止优先控制方式采用停止优先控制方式 (b)(b)采用启动优先控制方式采用启动优先控制方式。图图3-103-10顺序步进控制线路顺序步进控制线路Y1X1X1Y5Y5Y2Y2Y1Y1Y2Y2Y2Y3Y3Y

33、3PLSY5Y4X4X4Y3Y3Y5Y5Y4Y4X2X2Y1Y1Y3Y3X3X3Y2Y2Y4Y4X5X5Y4Y4Y1X1X1Y4Y4Y2Y2Y1Y1Y2X2X2Y1Y1Y3Y3Y2Y2Y3X3X3Y2Y2Y4Y4Y3Y3Y4X4X4Y3Y3Y1Y1Y4Y42021/9/30323.2.6 3.2.6 逻辑指令编程举例逻辑指令编程举例例例1 1：电机正反转控制：电机正反转控制 按按下下正正向向启启动动按按钮钮X1X1为为ONON时时，Y0Y0线线圈圈得得电电并并自自保保，电电动动机机正正转转。与与此此同同时时，Y0Y0的的常常闭闭触触点点断断开开Y1Y1线线圈圈，实实现现了了电电气气的的互互锁锁

34、。当当按按下下反反向向启启动动按按钮钮，X2X2为为ONON时时，Y1Y1线线圈圈得得电电，电电动动机机反反转转。与与此此同同时时，Y1Y1的的常常闭闭触触点点断断开开，使使Y0Y0线线圈圈失失电电，实实现现电电气气互锁。互锁。停停机机时时按按下下停停止止按按钮钮，X0X0的的常常闭闭触触点点断断开开；过过载载时时热热继继电电器器触触点点闭闭合合，即即X3X3的的常常闭闭触触点点断断开开，这这两两种种情情况况都都使使线线圈圈Y0Y0、Y1Y1失电，从而使得失电，从而使得KM1KM1、KM2KM2断电释放，电动机停下来。断电释放，电动机停下来。2021/9/3033图图3-11 3-11 电动机

35、正反转控制电动机正反转控制Y0Y1X1X1X0X0X3X3Y1Y1Y0Y0X2X2X0X0X3X3Y0Y0Y1Y1KM1KM1KM2KM2END（a a）梯形图）梯形图停止停止正向起动正向起动反向起动反向起动FRFRX1X1X2X2X0X0X3X3COMCOMPLCPLCY0Y0Y1Y1KM1KM1KM1KM1KM2KM2KM2KM2220VAC220VACFUFUSB0SB0（b b）I/OI/O接线图接线图2021/9/3034例例2 2：两台电机顺序启动控制：两台电机顺序启动控制v图图3-123-12所所示示两两台台电电机机顺顺序序启启动动联联锁锁控控制制的的梯梯形形图图。图图中中由由接

36、触器接触器KM1KM1、KM2KM2分别控制电机分别控制电机1 1和电机和电机2 2。X0X0为为ONON启启动动电电机机1 1。1010秒秒后后启启动动电电机机2 2。按按下下停停止止按按钮钮X1X1，两两台台电电机机立立即即停停止止。Y1Y1过过载载X2X2常常闭闭触触点点（热热继继电电器器FR1FR1）断断开开，两两台台电电机机均均停停止止。Y2Y2过过载载，即即X3X3常常闭闭触触点点动动作作，KM2KM2失失电，电机电，电机2 2停止转动，但电机停止转动，但电机1 1仍然继续运行。仍然继续运行。2021/9/3035图图3-12 3-12 两台电动机顺序起动控制两台电动机顺序起动控制

37、（a a）梯形图）梯形图（b b）I/OI/O接线图接线图X1X1Y1Y1X0X0X2X2KM1KM1Y1Y1Y2Y2T50 K100T50 K100T50T50Y1Y1X2X2X3X3Y2Y2KM2KM2Y2Y2Y1Y1END起动起动停止停止FR1FR1FR2FR2X1X1X2X2X0X0X3X3COMCOMPLCPLCY0Y0Y1Y1KM1KM1KM2KM2220VAC220VACFUFUSB0SB02021/9/3036例例3 3：某锅炉的鼓风机和引风机控制：某锅炉的鼓风机和引风机控制 控制要求：控制要求：在在启启动动时时，鼓鼓风风机机比比引引风风机机晚晚12S12S启启动动，在在停停止

38、止时时，引引风风机机比比鼓鼓风风机机晚晚15S15S停停机机，采采用用经经验验设设计计法法设设计计的的梯梯形形图和时序波形图如图和时序波形图如图图3-133-13所示。所示。Y1 Y1端口接引风机；端口接引风机；Y2 Y2端口接鼓风机。端口接鼓风机。2021/9/3037图图3-133-13锅炉鼓风机和引风机的控制锅炉鼓风机和引风机的控制T2T2Y1Y1Y1Y1T1T1K120K120Y2Y2K150K150M1M1T2T2ENDENDX10X10T1T1Y2Y2M1M1T2T2M1M1X11X11M1M1（a a）梯形图）梯形图（b b）时序波形图）时序波形图X10X10X11X11Y1Y1

39、Y2Y212S12S15S15S2021/9/3038例例4 4：具有自保功能报警系统具有自保功能报警系统 图图3-143-14所所示示某某一一具具有有自自保保功功能能报报警警系系统统的的梯梯形形图图。该该控控制制程程序序可可以以实实现现声声光光报报警警功功能能，并并具具有有手手动动检检查查报报警警指指示示灯灯是是否否正正常常、蜂蜂鸣鸣器器消消音音和和改改变变报报警警指指示示灯灯状状态态的的功功能能。内内部部特特殊殊继继电器电器 M8013 M8013为为1S1S时钟。时钟。手动使手动使X1X1为为ONON时，通过时，通过Y0Y0点亮报警指示灯，所以点亮报警指示灯，所以X1X1为报警指为报警指

40、示灯的检查开关。当有报警信号时示灯的检查开关。当有报警信号时X0X0为为ONON，则，则M100M100得电，在第得电，在第三个梯级中三个梯级中1S1S脉冲时钟信号脉冲时钟信号M8013M8013通过输出端通过输出端Y0Y0，驱动报警指示，驱动报警指示灯点亮（按灯点亮（按1S1S频率闪烁）、同时频率闪烁）、同时Y1Y1端蜂鸣器发声，实现声光报端蜂鸣器发声，实现声光报警功能警功能。2021/9/3039图图3-14 3-14 报警控制系统的报警控制系统的PLCPLC梯形图梯形图M100M100M101M101M100M100X0X0X2X2M101M101M100M100M101M101M101

41、M101M8013M8013M100M100Y0Y0报警显示报警显示蜂鸣器蜂鸣器Y1Y1M101M101M100M100X1X12021/9/3040v操作蜂鸣器复位按钮使操作蜂鸣器复位按钮使X2X2为为ONON时，时，M101M101线圈得电，线圈得电，M101M101的动的动合触点闭合，报警指示灯由闪烁变为常量状态，合触点闭合，报警指示灯由闪烁变为常量状态，M101M101的动断的动断触点断开，触点断开，Y1Y1端的蜂鸣器消音。端的蜂鸣器消音。v当报警信号解除（当报警信号解除（X0X0为为OFFOFF），且蜂鸣器复位按钮复位（），且蜂鸣器复位按钮复位（X2X2为为OFFOFF）时，电路恢复

42、到初始状态）时，电路恢复到初始状态。2021/9/3041 经验设计法经验设计法经验设计法经验设计法也叫也叫也叫也叫试凑法试凑法试凑法试凑法，经验设计法需要设，经验设计法需要设，经验设计法需要设，经验设计法需要设计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的计者掌握大量的典型电路，在掌握这些典型电路的基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问基础上，充分理解实际的控制问题，将实际控制问题分解成典型控制电路，然后用典型电路

43、或修改的题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的题分解成典型控制电路，然后用典型电路或修改的典型电路进行拼凑梯形图。典型电路进行拼凑梯形图。典型电路进行拼凑梯形图。典型电路进行拼凑梯形图。我们通过具体的我们通过具体的案例来说明典型案例来说明典型电路的梯形图编电路的梯形图编程方法。程方法。3.3 梯形图的经验设计方法梯形图的经验设计方法2021/9/3042案例案例案例案例1 1 1 1 有甲乙两组彩灯，每组均有有甲乙两组彩灯，每组均有4 4只灯泡。按下按钮只灯泡。按下按钮SBSB后，要后，要求甲组彩灯周期性地亮求甲组彩灯周期性地亮0.50.5秒，

44、灭秒，灭0.50.5秒；同时乙组彩灯周期性秒；同时乙组彩灯周期性地亮地亮1 1秒，灭秒，灭1 1秒；再次按下秒；再次按下SBSB按钮后，全部彩灯熄灭。试设计按钮后，全部彩灯熄灭。试设计其控制电路。其控制电路。解：解：1.计算需要可编程控制器的计算需要可编程控制器的I/O点数点数 所需要可编程控制器的所需要可编程控制器的I/O点数要根据外部控制信号的数点数要根据外部控制信号的数目和控制对象的数目来确定。经分析计算共需要目和控制对象的数目来确定。经分析计算共需要1个输入端子，个输入端子，需要需要2个或个或8个输出点。个输出点。2.选择可编程控制器的型号选择可编程控制器的型号 选用的可编程控制器，要

45、求具有的选用的可编程控制器，要求具有的I/O点数应不少于点数应不少于I/O点点数。查表可选用数。查表可选用FX2N-16MR-ES/UL型可编程控制器较为合型可编程控制器较为合适。这种可编程控制器有适。这种可编程控制器有8个输入点和个输入点和8个输出点，能够满足个输出点，能够满足这里的控制要求。这里的控制要求。2021/9/30433.3.分配分配I/OI/O端子端子表表3.1 I/O端子分配结果端子分配结果输入信号输入信号输入端子输入端子输出端子输出端子控制对象控制对象分组分组X0X0Y0Y0ED1ED1甲甲 组组SBSBX1X1Y1Y1ED2ED2X2X2Y2Y2ED3ED3X3X3Y3Y

46、3ED4ED4X4X4Y4Y4ED5ED5乙乙 组组X5X5Y5Y5ED6ED6X6X6Y6Y6ED7ED7X7X7Y7Y7ED8ED82021/9/30444.4.画画I/OI/O连接图连接图X0X0X1X1X2X2X3X3X4X4X5X5X6X6X7X70V0V24V24VS/SS/SL LN NY0Y0Y1Y1Y2Y2Y3Y3Y4Y4Y5Y5Y6Y6Y7Y7COMCOMFX2N-16MR-ES/UL220V220V220V220V图图3.15 3.15 彩灯控制彩灯控制I/OI/O连接图连接图2021/9/3045 根据根据I/OI/O连接图和控制要求试凑电路如连接图和控制要求试凑电路如

47、图图3.23.2所示。所示。5.5.试凑电路试凑电路6.6.分析电路分析电路 题目的要求是用一个单输入信号实现启停的二分频电路，题目的要求是用一个单输入信号实现启停的二分频电路，上面设计出的梯形图可以实现这个要求。上面设计出的梯形图可以实现这个要求。2021/9/3046图图3.16 3.16 彩灯控制梯形图彩灯控制梯形图PLSPLSM100M100M101M101Y000Y000Y001Y001Y002Y002Y003Y003PLSPLSM102M102M103M103Y004Y004Y005Y005Y006Y006Y007Y007ENDENDX001X001M100M100M101M101

48、M100M100 M101M101M101M101M8013M8013Y000Y000M102M102Y004Y004M102M102M103M103M101M101Y004Y004单按钮单按钮启停启停产生周期为产生周期为1S1S的时钟脉冲的时钟脉冲实现实现1S1S时钟信时钟信号的二号的二分频功分频功能能甲甲组彩组彩灯（周灯（周期期1S1S）乙乙组组彩灯彩灯（周（周期期2S2S）2021/9/3047 案例案例案例案例2 2 2 2 设计设计设计设计PLCPLCPLCPLC控制电路，完成三相异步电动机的单向控制电路，完成三相异步电动机的单向控制电路，完成三相异步电动机的单向控制电路，完成三相异

49、步电动机的单向启动和停止。启动和停止。启动和停止。启动和停止。熟悉控制对象的工艺要求熟悉控制对象的工艺要求熟悉控制对象的工艺要求熟悉控制对象的工艺要求PLCPLCPLCPLC外部控制线路的设计外部控制线路的设计外部控制线路的设计外部控制线路的设计程序设计程序设计程序设计程序设计控制系统程序的模拟调试控制系统程序的模拟调试控制系统程序的模拟调试控制系统程序的模拟调试控制系统程序的现场调试控制系统程序的现场调试控制系统程序的现场调试控制系统程序的现场调试一般一个完一般一个完一般一个完一般一个完整的整的整的整的PLCPLCPLCPLC程序程序程序程序设计过程应设计过程应设计过程应设计过程应该该该该

50、包括包括包括包括5 5 5 5个个个个步骤步骤步骤步骤2021/9/3048按钮、接触器和电动机的启动停止控制线路（启保停电路）按钮、接触器和电动机的启动停止控制线路（启保停电路）分析：分析：（一）工作：（一）工作：1.1.合刀开合刀开关关Q Q；2.2.按下启动按钮按下启动按钮SB2SB2；3.3.接触器线圈接触器线圈KMKM上电，其触点切换，其上电，其触点切换，其常开常开KMKM触点闭合（自锁触点闭合（自锁失压保护），电机运转；失压保护），电机运转；按按SB1SB1电机停车。电机停车。（二）保护：（二）保护：1.1.短路保短路保护护FUFU；2.2.过载保护过载保护FRFR；3.3.自锁保