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。
(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。
PLC是专为工业控制而开发的装置,其主要使用者是工厂的广大电气技术人员,为了适应他们的传统习惯和掌握能力,通常PLC不采用微机的编程语言,而常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。国际电工委员会(IEC)1994年5月公布的IEC1131-3(可编程控制器语言标准)详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言:功能表图(Sequential Function Chart)、梯形图(Ladder Diagram)、功能块图(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)、结构文本(Structured Text)。梯形图和功能块图为图形语言,指令表和结构文本为文字语言,功能表图是一种结构块控制流程图。
由于梯形图与继电器接触器控制系统有着天生的传承性,而PLC应用程序往往是一些典型的控制环节和基本单元电路的组合,熟练掌握这些典型环节和基本单元电路,可以使程序的设计变得简单,所以本节主要介绍一些常见的典型单元梯形图程序。
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,以及和不同专业的人员之间进行技术交流。
1.7.1 梯形图常规设计方法
梯形图是使用*多的图形编程语言,被称为PLC的第一编程语言。梯形图的常规设计方法主要是各种常用程序的组合,在工业控制领域,各种复杂程序都是由各种常用的简单程序组合而成的。本节主要介绍一些会经常被重复使用的梯形图程序。1.梯形图的相关概念
在梯形图编程中,会用到以下三个基本概念。
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1)软继电器
PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称,如输入继电器、输出继电器及内部辅助继电器等,但是它们不是真实的物理继电器,而是一些存储单元(软继电器),每一个软继电器与PLC存储器中的映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态,则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”,其常开触点接通,常闭触点断开,称这种状态是该软继电器的“1”或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态,对应软继电器的线圈和触点的状态与上述状态相反,称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。
2)能流
在梯形图中有一个假想的“概念电流”或“能流”(Power Flow)从左向右流动,这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念,可以帮助我们更好地理解和分析梯形图
梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus Bar),在分析梯形图的逻辑关系时,为了借用继电器电路图的分析方法,可以想象左右两侧母线(左母线和右母线)之间有一个左正右负的直流电源电压,母线之间有“能流”从左向右流动,右母线可以不画出。