第四章 数字量控制系统梯形图程序设计方法
教学目的
? 了解梯形图程序的经验设计法及其局限性
? 了解根据继电器电路图设计梯形图程序的基本方法 ? 熟悉梯形图程序的顺序控制系统程序设计方法 ? 掌握顺序控制设计法中顺序功能图的绘制 4.1 PLC的经验设计法
数字量控制系统又称为开关量控制系统，继电器控制系统就是典型的数字量控制系统。这种控制系统的电路设计采用传统的经验设计法。
经验设计法：在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个满意的结果。
? 本质：实际上是试图用输入信号X直接控制输出信号Y，如果无法控制或为了解决记忆、联锁、互锁等功能，
只好被动地增加一些辅助元件和辅助触点，由于各系统输出量Y与输入量X之间的关系和对联锁、互锁的要求千变万化，不可能找出一种简单通用的设计方法。
? 特点：设计方法没有普遍规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是唯一的，设计所用的时
间、设计质量与设计者的经验有很大关系，设计出的程序可读性差，可维护性差。 ? 适用场合：可用于较简单的梯形图程序和随机控制系统程序设计。 4.1.1 有记忆功能的电路（起保停电路）
4.1.2 定时器应用电路
【例：4－1】定时器延时接通/延时断开电路
I0.0T37IN TON90PT 100msQ0.1( )T38IN TONT37Q0.1Q0.1T38I0.0
【例4－2】用计数器设计长延时电路SM0.4 1min时钟脉冲 LD SM0.4 LD I0.1
CTU C2,30000 LD C2 = Q0.0
【例4－3】用计数器扩展定时器的定时范围3000S=50min定时 LD I0.2 AN T37
TON T37,30000 LD T37 LDN I0.2
CTU C4,12000 LD C4 = Q0.0
70PT 100ms
【例4－4】用定时器设计闪烁电路
I0.0LD I0.0
Q0.0AN T38
2STON T37,20
LD T37 TON T38,30 = Q0.0
3S2S3S2S
4.2 根据继电器电路设计梯形图的方法 继电器控制系统改为PLC自动控制概述
PLC中的梯形图语言与继电器控制电路图极为相似，可以根据继电器电路图来设计梯形图程序，从而用PLC改造继电器控制系统。
由于原有的继电器控制系统经过长期的使用和考验，已经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“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线图和梯形图程序来实现继电器系统的功能。且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。
4.2.1 系统改造的基本方法
将PLC看成是继电器控制系统中的控制柜，原继电器控制系统中控制柜的输入、输出信号即看成是PLC的I/O信号，柜内的中间继电器、时间继电器、计数器等物理元器件即看成是PLC内部的编程元件。在此基础上即可对继电器控制电路进行梯形图程序的改造。
继电器控制电路输出电路输入电路可编程序控制器输出电路 输入电路
工业现场工业现场 继电器控制系统PLC控制系统将继电器电路转换成功能相同的PLC外部接线图和梯形图的步骤为：
1）了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理，做到在设计和调试控制系统时心中有数。
2）确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它对应的梯形图中的I/O地址，画出PLC的外部接线图。
3）确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的位存储器（M）和定时器(T)地址，建立继电器电路中的物理元件与梯形图中编程元件的地址间的对应关系。
4）根据上述对应关系画出梯形图，同时对图中不符合梯形图语法规则的程序结构作局部修改和调试。
4.2.2 系统改造中的注意事项
梯形图和继电器电路图表面相似，实际上有本质区别。继电器电路是硬件电路，而梯形图是软件程序。 改造中应注意如下问题：
1.应遵守梯形图语言中的语法规定。
2.设置中间单元：若多个线圈都受某组串并联触点的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置用该电路控制的位存储器（类似继电器电路的中间继电器）。
3.尽量减少PLC的输入信号和输出信号，减少PLC的I/O点数，降低费用。 4.设立外部联锁电路，增强系统的安全性和可靠性。
5.对梯形图进行优化设计，在串联电路中将单个触点放在右边，在并联电路中将单个触点放在下边，以避免电路的块连
数字量控制系统梯形图程序设计方法
