利用两个或多个常闭触点来保证线圈不会同时通电的功能称为“互锁”。三相异步电动机的正反转控制电路即为典型的互锁电路。图中的KMl和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器。

采用PLC控制三相异步电动机正反转的外部I/O接线图和梯形图。实现正反转控制功能的梯形图是由两个启保停的梯形图再加上两者之间的互锁触点构成的。

应该注意的是，虽然在梯形图中已经有了软继电器的互锁触点，但在I/O接线图的输出电路中还必须使用KM1、KM2的常闭触点进行硬件互锁。这是因为PLC软继电器互锁只相差一个扫描周期，而外部硬件接触器触点的断开时间往往大于一个扫描周期，来不及响应，且触点的断开时间一般较闭合时间长。例如，Q0.0虽然断开，但可能KM1的触点还未断开，在没有外部硬件互锁的情况下，KM2的触点可能接通，引起主电路短路，因此必须采用软硬件双重互锁。采用双重互锁，同时避免了因接触器KM1或KM2的主触点熔焊引起电动机主电路短路。

可以根据定时器的特点进行多种程序的功能扩展。

1）断电延时定时器

PLC定时器一般为通电延时型的，当定时器输入接通时，定时器从设定值开始做减法运算，减到零时，定时器才有输出，其常开触点闭合、常闭触点断开。当定时器输入断开时，定时器立即复位，即由当前值恢复到设定值，其常开触点断开、常闭触点闭合。但有时需要另一种定时器，即从某个输入条件断开时开始延时，这就是断电延时定时器，

当输入I0.1接通时，Q0.1线圈得电并自锁，但定时器T40的输入却无法接通。只有当I0.1断开时，T40才开始定时，10s到，T40常闭触点断开，使Q0.1线圈断电，实现了断电延时。

2）双延时定时器

所谓双延时定时器，是指通电和断电均延时的定时器，用两个定时器可完成双延时控制，

当输入I0.1接通时，T40开始定时，10s后定时时间到，T40的常开触点接通，Q0.1得电并自锁。当输入I0.1断开时，T41开始定时，15s后，T41常闭触点断开，使Q0.1线圈断电，实现了输出线圈Q0.1在通电和断电时均产生延时控制的效果。

PLC使用与继电器电路图极为相似的梯形图语言，如果用PLC改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径。这是因为原有的继电器控制系统经过长时间的使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图来模拟继电器系统的功能。这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。1.基本方法

继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图，将它改为PLC控制时，需要用PLC的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图。可以将PLC想象成一个控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入位和输出位是这个控制箱与外部世界联系的“接口继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。在分析梯形图时可以将输入位的触点想象成对应的外部输入器件的触点，将输出位的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还受外部触点的控制。

将继电器电路图转换成功能相同的PLC的外部接线图和梯形图的步骤如下。

（1）了解和熟悉被控设备的工作原理、工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。

（2）确定PLC的输入信号和输出负载。继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构如果用PLC的输出位来控制，它们的线圈在PLC的输出端。按钮、操作开关和行程开关、接近开关等提供PLC的数字量输入信号，继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入位、输出位无关。

（3）选择PLC的型号，根据系统所需要的功能和规模选择CPU模块、电源模块和数字量输入和输出模块，对硬件进行组态，确定输入、输出模块在机架中的安装位置和它们的起始地址。

形启动。当接触器KM1及KM2接通时，电动机△形运行。图1-17（b）所示为控制回路，其工作过程分析如下：当SB2接通时，系统启动，并通过KM1接通KM3，同时启动时间继电器KT，此时电动机形启动，再经过一段时间，KT的延时接通触点KT接通KM2，并自锁，进行△形运行。

3）软件设计

在编制梯形图时除应用前述的部分基本指令及软元件之外，还新增了软元件辅助继电器M10及定时器T40，

工作过程分析如下：按下启动按钮 SB2 时，输入继电器I0.0的常开触点闭合，并通过主控触点（M10常开触点）自锁，输出继电器Q0.1接通，接触器KM3 得电吸合，接着Q0.0接通，接触器KM1得电吸合，电动机在形接线方式下启动；同时定时器T0 开始计时，延时8s后T40 动作，使Q0.1断开。Q0.1断开后，KM3 失电，互锁解除，使输出继电器Q0.2接通，接触器KM2得电，电动机在△形接线方式下运行。

按下 SB1 按钮或过载保护（FR）动作，不论电动机是在启动还是运行情况下都可使主控触点断开，电动机停止运行。3.注意事项

根据继电器电路图设计PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题。

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（1）应遵守梯形图语言中的语法规定。由于工作原理不同，所以梯形图不能照搬继电器电路中的某些处理方法。例如，在继电器电路中，触点可以放在线圈的两侧，但是在梯形图中，线圈必须放在电路的右边。

（2）适当分离继电器电路图中的某些电路。设计继电器电路图时的一个基本原则是尽量减少图中使用的触点的个数，因为这意味着成本的节约，但是这往往会使某些线圈的控制电路交织在一起。在设计梯形图时首要的问题是设计的思路要清楚，设计出的梯形图容易阅读和理解，不要在意是否多用几个触点，因为这不会增加硬件的成本，只是在输入程序时需要多花一点时间。

（3）尽量减少PLC的输入和输出点。PLC的价格与I/O点数有关，因此减少输入、输出信号的点数是降低硬件费用的主要措施。在PLC的外部输入电路中，各输入端可以接常开触点或常闭触点，也可以接接触点组成的串、并联电路。PLC不能识别外部电路的结构和触点类型，只能识别外部电路的通断。

（4）时间继电器的处理。时间继电器除了有延时动作的触点外，还有在线圈通电瞬间接通的瞬动触点。在梯形图中，可以在定时器的线圈两端并联存储器位的线圈，它的触点相当于定时器的瞬动触点。

（5）设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点串、并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置中间单元，即用该电路来控制某存储器位，在各线圈的控制电路中使用其常开触点。这种中间元件类似于继电器电路中的中间继电器。

（6）设立外部互锁电路。控制异步电动机正反转的交流接触器如果同时动作，将会造成三相电源短路。为了防止出现这样的事故，应在PLC外部设置硬件互锁电路。

（7）外部负载的额定电压。PLC的双向晶闸管输出模块一般只能驱动额定电压为AC220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V，应换成220V的线圈，或是设置外部中间继电器。

1.7.3 梯形图顺序设计方法

在生产机械的自动控制领域，PLC顺序控制系统的应用量大而广。然而，工艺不同的生产机械要求设计不同的控制系统梯形图。目前，不少电气设计人员仍然采用经验设计法来设计PLC顺序控制系统，这不仅设计效率低，容易出差错，而且设计阶段难以发现错误，需要多次调试、修改才符合设计要求。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，几乎无一例外地利用顺序控制来实现加工的自动循环。

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。它是一种通用的技术语言，主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作或命令组成，其基本结构。

这种设计方法很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计的效率，程序的调试、修改和阅读也很方便，是当前为先进的梯形图设计方法。PLC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PLC程序设计的主要方法。1.顺序控制设计法的设计步骤

采用顺序控制设计法进行程序设计的基本步骤及内容如下。

1）步的划分

顺序控制设计法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，这些阶段称为步，并且用编程元件（辅助继电器M或状态器S）来代表各步。步是根据PLC输出状态的变化来划分的，在任何一步之内，各输出状态不变，但是相邻步之间的输出状态是不同的。步的这种划分方法使代表各步的编程元件与PLC各输出状态之间有着极为简单的逻辑关系

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PLC输出状态变化引起的。

2）转换条件的确定

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、指令开关或限位开关的接通/断开等，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，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。

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元件去控制各输出继电器。

3）功能表图的绘制

根据以上分析和被控对象的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将在后面详细介绍。

4）梯形图的编制

根据功能表图，按某种编程方式写出梯形图程序。如果PLC支持功能表图语言，则可直接使用该功能表图作为终程序。2.功能表图的绘制

功能表图又称为状态转移图，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PLC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，它是一种通用的技术语言，可以用于进一步设计，以及和不同的人员之间进行技术交流。

各个PLC厂家都开发了相应的功能表图，各国家也都制定了功能表图的国家标准。我国于1986年颁布了功能表图的国家标准（GB 6988.6—1986）。

功能表图主要由步、有向连线、转换、转换条件和动作或命令组成。

1）步与动作

 步

在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。，各步的编号为n-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。