1、电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 第 9章 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例 内容提要 学习要求 PLC的梯形图程序设计法是目前使用较广泛的一种设计方法，故本章重点介绍 PLC梯形图的经验设计法及应用、梯形图的逻辑设计法及应用、梯形图的翻译设计法及应用和梯形图的程序控制设计法及应用。 掌握 PLC梯形图程序设计法。 了解 PLC梯形图四种设计法应用的优缺点。 熟练掌握 PLC的梯形图的顺序控制设计法，能够利用此法根据具体问题画出顺序功能图，然后画出梯形图。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 一些经验设计法的基本步骤： （ 1）分解控制
2、功能，画输出线圈梯级。 （ 2）建立辅助位梯级。 （ 3）画互锁条件和保护条件。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.1 启动 、 保持和停止电路 图 9.1 单向全压启动控制电路 图 9.2 单向全压启动控制电路梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.2 运货小车的自动控制 1运货小车的工艺过程 图 9.3 运货小车示意图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.2 运货小车的自动控制 2程序设计 （ 1）输入 /输出点地址分配。
3、停止按钮 SB0 I0.0 右行启动按钮 SB1 I0.1 左行启动按钮 SB2 I0.2 限位开关 SQ0 I0.3 限位开关 SQ1 I0.4 限位开关 SQ2 I0.5 小车右行 Q0.0 小车左行 Q0.1 小车装料 Q0.2 小车卸料 Q0.3 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.2 运货小车的自动控制 2程序设计 图 9.4 小车控制梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.2 运货小车的自动控制 3程序说明 为使小车自动停止，将 I0.5和 I0.3的常闭触点分别与 Q0
4、.0和 Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器 T37和 T38的常开触点，分别与手动右行和左行的 I0.1、 I0.2的常开触点并联，并用限位开关对应的 I0.3、 I0.4和 I0.5的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.3 交通指挥信号灯的控制 1控制开关 信号灯受一个启动开关控制。当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮；当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及
5、应用 9.1.3 交通指挥信号灯的控制 2控制要求 根据控制要求可知，这是一个时序逻辑控制系统。 图 9.5 交通指挥信号灯时序图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.3 交通指挥信号灯的控制 3输入 /输出地址分配 根据时序图，交通信号灯输入 /输出地址分配为： 启动按钮： I0.0 警灯： Q0.0 南北红灯： Q0.1 东西绿灯： Q0.2 南北绿灯： Q0.5 东西黄灯： Q0.3 南北黄灯： Q0.6 东西红灯： Q0.4 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用 9.1.3 交通指挥信号灯
6、的控制 4程序设计及说明 图 9.6 交通指挥信号灯控制梯形图程序 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制 图 9.7 三层电梯地址分配和示意图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制 1三层电梯动作控制要求 （ 1）当电梯位于 1层或 2层时，若按 3层的向下外呼按钮 SB23，则电梯上升到3层，由行程开关 SQ3停止电梯上升。 （ 2）当电梯位于 1层时，若按 2层的向上外呼按钮 SB12，则电梯上升到 2层，由行程开关 SQ2停止电梯上升。
7、（ 3）当电梯位于 2层或 3层时，若按 1层的向上外呼按钮 SB11，则电梯下降到1层，由行程开关 SQ1停止电梯下降。 （ 4）当电梯位于 3层时，若按 2层的向下外呼按钮 SB22，则电梯下降到 2层，由行程开关 SQ2停止电梯下降。 （ 5）当电梯位于 3层时，若按 2层的向下外呼按钮 SB22，此时 3层的向下外呼按钮 SB23不按，则电梯上升到 2层，行程开关 SQ2停止电梯上升。 （ 6）当电梯位于 3层时，若下方仅出现 2层的向上外呼信号 SB12，即 1层的向上外呼按钮 SB11不按，则电梯下降到 2层，由行程开关 SQ2停止电梯下降。 （ 7）电梯在上升途中，不允许下降。
8、（ 8）电梯在下降途中，不允许上升。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制 下面我们逐条对上面的动作要求（ 1）（ 8）用逻辑设计法进行设计： 对（ 1 ）：这条输出为电梯上升，用输出继电器 Q 0. 0 表示。其进入条件是 S B 23 呼叫，且电梯位于 1 层或 2 层。分别用 S Q 1 或 S Q 2 表示 1 层或 2 层停的位置。 进入条件表示为： S Q 1 S Q 2 S B 2 3 ，退出条件是 S Q 3 动作。 因此 Q 0. 0 的逻辑方程为： ( Q 0 .1 ) ( SQ 1 SQ 2 )
9、SB 2 3 Q 0 .1 SQ 3f 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制 对（ 2 ）：这条输出也是电梯上升，进入条件为 S Q 1 S B 1 2 ，退出条件为 S Q 2 动作。因此，Q 0 . 0 的逻辑方程为： ( Q 0 . 0 ) ( S Q 1 S B 1 2 Q 0 . 0 ) S Q 3f 对（ 3 ）：这种情况输出为电梯下降，用输出继电器 Q 0 . 1 表示。进入条件为（ S Q 2 + S Q 3 ） S B 1 1 ，退出条件为 S Q 1 动作。因此， Q 0 . 1 的逻辑方程为： (
10、 Q 0 . 1 ) ( S Q 2 S Q 3 ) S B 1 1 Q 0 . 1 S Q 1f 对（ 4 ）：这种情况输出为电梯下降，进入条件为 S Q 3 S B 2 2 ，退出条件为 S Q 2 动作。因此， Q 0 . 1 的逻辑方程为： ( Q 0 . 1 ) ( S Q 3 S B 2 2 Q 0 . 1 ) S Q 2f 对（ 5 ）：这条输出是电梯上升，进入条件为 S Q 1 S B 2 S B 2 3 ，退出条件是 S Q 2 动作。因此， Q 0 . 1 的逻辑方程为： ( Q 0 . 0 ) ( S Q 1 S B 2 2 S B 2 3 Q 0 . 0 ) S Q 2
11、f 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制 对（ 6 ）：这条输出是电梯下降，进入条件为 S Q 3 S B 12 S B 11 ，退出条件为 S Q 2 动作。因此， Q 0. 1 的逻辑 方程为： ( Q 0. 1 ) ( S Q 3 S B 12 S B 11 Q 0. 1 ) S Q 2f 对（ 7 ）：为了满足电梯在上升途中，不允许下降，只需在 Q 0. 1 逻辑式中串联 Q 0 . 0 的“非”，也就是实现联锁。当 Q 0. 0 动作时，不允许 Q 0. 1 动作。 对（ 8 ）：同上，只是在 Q 0. 0
12、中串联 Q 0. 1 的“非”。 将上面的逻辑方程整理如下： ( Q 0. 0) S Q 1 S Q 2 S B 23 Q 0. 0 S Q 3 S Q 1 S B 12 Q 0. 0 S Q 2S Q 1 S B 22 S B 23 Q 0. 0 S Q 2 Q 0. 1f ( Q 0. 1 ) S Q 2 S Q 3 S B 11 Q 0. 1 S Q 1 S Q 3 S B 22 Q 0. 1 S Q 2S Q 3 S B 12 S B 11 Q 0. 1 S Q 2 Q 0. 0f 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.1 集选电梯外呼信号
13、停站控制 集选三层电梯的梯形图如图 9.8所示 图 9.8 三层电梯的控制梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.2 装卸料小车多方式运动控制 1控制要求 （ 1）如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮 SB，小车仍停车。 （ 2）如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮 SB，小车右行，直到两者相等时停车。 （ 3）如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号相等时，按下启动按钮 SB，小车左行，直到两者相等时停车。 图 9.9 装卸料小车示意图 电气控制与
14、PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.2 装卸料小车多方式运动控制 2根据控制要求，三层电梯输入点和输出点对应分配 输入 I/ 输出 Q 地址分配： SB ： I 0 . 0 小车右行： Q 0 . 1 S B 1 ： I 1 . 1 S Q 1 ： I 0 . 1 小车左行： Q 0 . 2 S B 2 ： I 1 . 2 S Q 2 ： I 0 . 2 S B 3 ： I 1 . 3 S Q 3 ： I 0 . 3 S B 4 ： I 1 . 4 S Q 4 ： I 0 . 4 S B 5 ： I 1 . 5 S Q 5 ： I 0 . 5 电气控制与 P
15、LC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.2 装卸料小车多方式运动控制 3用逻辑设计法设计上述问题 设存储位 M0.1 M0.5分别对 SB1 SB5进行记忆，其逻辑表达式为： M 0 . 1 S B 1 M 0 . 1 S Q 1 M 0 . 2 S B 2 M 0 . 2 S Q 2 M 0 . 3 S B 3 M 0 . 3 S Q 3 M 0 . 4 S B 4 M 0 . 4 S Q 4 M 0 . 5 S B 5 M 0 . 5 S Q 5 图 9.10 装卸料小车多方式运动控制梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法
16、及应用 9.2.3 深孔钻床的自动控制 1深孔钻床的控制要求 图 9.11 工作循环图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.3 深孔钻床的自动控制 2程序设计 表 9.1 元件节拍表 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.3 深孔钻床的自动控制 2设置中间线圈 3列写中间线圈开关、执行元件逻辑函数式，并画出梯形图 图 9.12 深孔钻床的控制梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.2 梯形图的逻辑设计法及应用 9.2.3 深孔钻床的自动控制 4按 PLC程序的逻辑函数式画出梯形图 还需进
17、一步检查和修改，以缩短系统的研制周期，检查的主要内容是：能否符合控制要求，合理利用指令，提高内存的利用率，缩短运行周期，提高系统的运行速度；修改的目的是：从梯形图的可靠性、经济性、简明性全面考虑看是否增加必要的中间线圈并加入必需的信号指示。在本例中，各中间线圈的逻辑函数式和执行逻辑函数式符合控制要求，但在梯形图中需加入停止按钮及必要的信号指示（略）。 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用 9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制 1三速异步电动机启动和自动加速的继电器控制原理简介 图 9.13 继电器控制电路图 电气控制与 PLC原理及应用
18、（第 2版） 9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用 9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制 2程序设计 图 9.14 PLC控制系统的外部接线 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用 9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制 2程序设计 图 9.15 梯形图程序 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用 9.3.2 异步电动机长动与点动控制 异步电动机的长动和点动控制电路 图 9.16 长动与点动控制电路 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.3 PLC梯形图的“翻译”设计法及应用 9.3.2 异步电动机长动与点动控制 图 9.17 长动与点动控制梯形图 电气控制与 PLC原理及应用（第 2版） 9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用 图 9.18 功能图及顺序功能指令编程方式示意图 1顺序功能指令编程方式
