梯形图设计和基本指令应用详解

教师教案交通灯梯形图程序9．2 PLC在节日彩灯控制系统中的应用9．2．1控制要求用PLC实现对节日彩灯的控制，结构简单，变幻形式多样、价格低。

彩灯形式及变幻尽管花样繁多，但其负载不外乎三种：长通类负载、变幻类负载及流水类负载。

长通类负载是指彩灯中用以照明或起衬托底色作用之类的负载，其特点是只要彩灯投入工作，则这类负载长期接通。

变幻类负载则指某些在整个工作过程中定时进行花样变换的负载，如字形的变换，色彩的变幻或位置的变幻之类，其特点是定时通断，但频率不高。

流水、闪烁类负载则指变幻速度快，犹如行云流水、星光闪烁、万马奔腾，其特点虽也是定时通断，但频率较高（通常间隔几十毫秒至几百毫秒）。

对于长通类负载，其控制十分简单，只需一次接通或断开。

而对变幻类及流水、闪烁类负载的控制，则是按预定节拍产生一个“环形分配器”（一般可用SHRB、ROL-W产生），有了环形分配器，彩灯就能得到预设频率和预设花样的闪亮信号。

彩灯就可实现花样的变幻。

通常先根据花样变幻的规律例出动作时序表，再按预设彩灯变幻花样在表中“打点”，然后再依据动作时序表输出即可。

9．2．1控制程序设计本例所选彩灯变幻花样为跳闪方式：1隔1跳2，回跳1，隔1跳2，回跳1┈。

其动作时序表如表所示。

节日彩灯动作时序表即本例的节拍是16位，输出是8位，环形分配器由ROL-W产生彩灯闪烁频率固定为1Hz，如果需要现场改变频率，则T33的PT端需采用VWZ写入。

节日彩灯控制的梯形图如图所示。

节日彩灯控制的梯形图9．3 PLC在自动送料车控制系统中的应用9．3．1控制要求如图所示，当小车处于后端时，按下起动按钮，小车向前运行，行至前端压下前限位开关，翻斗门打开装货，7s后，关闭翻斗门，小车向后运行，行至后端，压下后限位开关，打开小车底门卸货，5s后底门关闭，完成一次动作。

要求控制送料小车的运行，并具有以下几种运行方式：1）手动操作：用各自的控制按钮，一一对应地接通或断开各负载的工作方式。

梯形图语言基础5.1.2 梯形图的执行通常，输入指令与左母线连接，输出指令与右母线连接。

梯形图执行时，会从最上层梯级开始，从左到右确定各图形元素的状态，并确定其右侧连接线的状态，逐个向右执行，结果由执行控制元素输出，直到右母线。

然后，进行下一个梯级的执行过程。

图5.3给出了梯形图的执行过程示意图。

当梯级中有分支出现时，仍然以从上到下、从左到右的顺序分析各图形元素的状态。

对于垂直连接线，则根据上述有关规则确定其右侧连接线的状态，从而逐个从左向右、从上向下执行操作过程。

5.1.2 梯形图的执行梯形图是以从上到下，从左到右的顺序执行的。

梯形图均采用网络结构，以左母线和右母线为界。

梯级是梯形图网络结构的最小单位。

一个梯级包含输入指令和输出指令。

输入指令在梯级中执行比较、测试的操作，并根据结果设置梯级的状态。

例如：当梯级内连接的图形元素状态的测试结果为1时，输入状态就被设置为1。

输入指令通常执行一些逻辑运算、数据比较等操作。

输出指令检测输入指令结果，并执行有关操作和功能。

如使线圈激励等。

5.1.3 梯形图的执行控制对梯形图执行的控制是采用跳转、返回及中断等图形元素使梯形图按非常规顺序执行。

1 跳转和返回在梯形图网络结构中，用跳转和返回等图形元素表示跳转的目标、跳转的返回及跳转的条件等。

当跳转条件满足时，程序跳转到目标区并执行该区程序时，目标区程序执行完毕后，程序返回到原断点后的一个梯级开始执行。

2 中断中断是指当程序接到外界硬件(如I/O设备)发来的信号时，马上停止原来的工作，转去处理这一事件，在处理完了以后，主机又回到原来的工作继续工作。

5.2.1 梯形图的组成元素1 执行方式PLC梯形图和传统梯形图在工作原理上是完全一致的，而实际上PLC仅是利用微计算机，来仿真传统梯形图的动作，即利用扫描的方式逐一地查看所有输入装置及输出线圈的状态，再将这些状态根据梯形图的逻辑作演算，得到传统梯形图一样的输出结果。

但因为微计算机只有一个，故PLC 只能逐一地查看梯形图程序，并依该程序及输入输出状态演算输出结果，再将结果送到输出介面，然后又重新读取输入状态 演算 输出，如此周而复始地循环运行上述动作。

第一章 可编程控制器简介可编程序控制器，英文称Programmable Controller ，简称PC 。

但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer ）混淆，故人们仍习惯地用PLC 作为可编程序控制器的缩写。

它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC 是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC 的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。

用户在购到所需的PLC 后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC 应用于生产实践。

一、PLC 的结构及各部分的作用PLC 的类型繁多，功能和指令系统也不尽相同，但结构与工作原理则大同小异，通常由主机、输入/输出接口、电源扩展器接口和外部设备接口等几个主要部分组成。

PLC 的硬件系统结构如下图所示：图1-1-1 1、主机主机部分包括中央处理器（CPU ）、系统程序存储器和用户程序及数据存储器。

CPU 是PLC 的核心，它用以运行用户程序、监控输入/输出接口状态、作出逻辑判断和进行数据处理，即读取输入变量、完成用户指令规定的各种操作，将结果送到输出端，并响应外部设备（如电脑、打印机等）的请求以及进行各种内部判断等。

PLC 的内部存储器有两类，一类是接触器电磁阀指示灯电源电源限位开关选择开关按钮系统程序存储器，主要存放系统管理和监控程序及对用户程序作编译处理的程序，系统程序已由厂家固定，用户不能更改；另一类是用户程序及数据存储器，主要存放用户编制的应用程序及各种暂存数据和中间结果。

梯形图指令手册(1)梯形图指令手册是一份非常有用的资料，尤其对于PLC控制系统的工程师和技术人员来说，它是一份必不可少的工具书。

本文将结合梯形图指令手册，为大家详细讲解梯形图的相关知识和应用，希望能够帮助大家更好地掌握PLC编程技术。

一、梯形图的构成1、梯形图的基本构成梯形图由以下四个组成部分构成：输入端、输出端、中控单元、和连线。

2、输入端的类型输入端分为两种类型：数字输入和模拟输入。

数字输入只有两种状态：ON和OFF；模拟输入则有多种状态，并需要通过输入量范围和精度进行设置。

3、输出端的类型输出端分为两种类型：数字输出和模拟输出。

数字输出只有两个状态：ON和OFF；模拟输出则有多种状态，并需要通过输出量范围和精度进行设置。

4、中控单元的类型中控单元分为常规逻辑型和计时计数型两种。

常规逻辑型包括各种基本逻辑和比较运算符号；计时计数型则包括定时器和计数器两种。

5、连线方法梯形图的连线方法主要有直接连线和交叉连线两种。

直接连线是将一个输入端直接连接到一个输出端；交叉连线则需要通过中控单元才能连接。

二、梯形图的应用1、如何编写梯形图编写梯形图的方法分为大体框架绘制和具体内容填写两个步骤。

大体框架的绘制需要参考真实的设备或机器的控制方式，并保证梯形图的合理性；具体内容的填写则需要根据要控制的对象进行编写，如加热、冷却、运行、停止等。

2、梯形图的特点梯形图具有编排清晰、逻辑明了、易于修改和维护的特点，并且适用于逻辑单元的控制和循环控制等。

3、梯形图的优势与传统的开关控制法相比，梯形图具有更为丰富的控制方式和更高的可靠性，其适用于各种复杂的控制系统，并且可以快速地进行故障处理和更改操作。

总体而言，梯形图指令手册是PLC控制系统的重要工具之一，它帮助工程师更好地掌握PLC编程技术，进而实现自动化控制的高效率和高精度。

因此，对于PLC编程的初学者和工程师来说，深入研究梯形图指令手册将会是一件非常有意义和重要的事情。

可编程控制(PLC)电梯的程序以及梯形图、详细解释PLC的工作原理是通过输入模块将外部信号转换为数字信号，经过CPU处理后输出至输出模块，控制外部设备的运行。

CPU是PLC的核心部件，负责接收输入信号、处理逻辑运算、控制输出信号等。

PLC还具有存储程序和数据的内存模块，以及供电模块等。

4、电梯控制构成电梯控制系统由电气控制部分和机械部分组成。

电气控制部分包括PLC控制器、输入输出模块、按钮、指示灯等，机械部分包括电机、减速器、曳引轮、钢丝绳等。

电梯控制系统通过PLC控制器控制电机的运行，从而实现电梯的上下运动。

5、输入输出（I/O）端口功能分配表输入输出端口功能分配表是指将输入输出端口与具体的功能进行对应，以便于程序的编写和调试。

在本实验中，输入端口包括楼层请求信号和开关门信号，输出端口包括电机运行信号和指示灯信号。

6、程序执行流程图程序执行流程图是指将程序的执行过程以图形化的形式展示出来，便于程序员进行编写和调试。

在本实验中，程序执行流程图包括电梯上行程序和电梯下行程序，分别对应电梯向上和向下运动的控制。

7、梯形图梯形图是PLC程序编写中常用的图形化编程方法，以梯形图的形式展示程序的执行逻辑。

在本实验中，梯形图包括定时器T0、一楼的控制、二楼的控制、三楼的控制、四楼的控制、确定电梯楼层位置、电梯趋势确定等部分。

8、指令表指令表是指PLC程序编写中常用的指令及其功能的对照表，便于程序员进行编写和调试。

在本实验中，指令表包括常用的输入输出指令、比较指令、逻辑指令、数学指令等。

五、问题与解决方案在实验过程中可能会遇到各种问题，如PLC控制器无法正常运行、输入输出信号异常等。

针对这些问题，可以通过检查电路连接、更换设备、重新编写程序等方法进行解决。

六、实验总结与心得体会通过本次实验，我深入了解了PLC的基本原理和应用，掌握了电梯控制系统的设计方法和实现过程。

同时，也发现了实验中存在的问题和不足之处，为今后的研究和工作提供了宝贵的经验。

1具有自锁功能的plc梯形图2具有互锁功能的plc程序梯形图3产生脉冲的程序的PLC程序梯形图（1）周期可调的脉冲信号发生器如图5-6所示采用定时器T0产生一个周期可调节的连续脉冲。

当X0常开触点闭合后，第一次扫描到T0常闭触点时，它是闭合的，于是T0线圈得电，经过1s的延时，T0常闭触点断开。

T0常闭触点断开后的下一个扫描周期中，当扫描到T0常闭触点时，因它已断开，使T0线圈失电，T0常闭触点又随之恢复闭合。

这样，在下一个扫描周期扫描到T0常闭触点时，又使T0线圈得电，重复以上动作，T0的常开触点连续闭合、断开，就产生了脉宽为一个扫描周期、脉冲周期为1s的连续脉冲。

改变T0的设定值，就可改变脉冲周期。

图5-6 周期可调的脉冲信号发生器a）梯形图b）时序图（2）占空比可调的脉冲信号发生器如图5-7所示为采用两个定时器产生连续脉冲信号，脉冲周期为5秒，占空比为3：2（接通时间：断开时间）。

接通时间3s，由定时器T1设定，断开时间为2s，由定时器T0设定，用Y0作为连续脉冲输出端。

图5-7 占空比可调的脉冲信号发生器a）梯形图b）时序图（3）顺序脉冲发生器如图5-8a所示为用三个定时器产生一组顺序脉冲的梯形图程序，顺序脉冲波形如图5-8b所示。

当X4接通，T40开始延时，同时Y31通电，定时l0s时间到，T40常闭触点断开，Y31断电。

T40常开触点闭合，T41开始延时，同时Y32通电，当T41定时15s时间到，Y32断电。

T41常开触点闭合，T42开始延时．同时Y33通电，T42定时20s时间到，Y33断电。

如果X4仍接通，重新开始产生顺序脉冲，直至X4断开。

当X4断开时，所有的定时器全部断电，定时器触点复位，输出Y31、Y32及Y33全部断电。

图5-8 顺序脉冲发生器a）梯形图b）时序图4断电延时动作的PLC程序梯形图大多数PLC的定时器均为接通延时定时器，即定时器线圈通电后开始延时，待定时时间到，定时器的常开触点闭合、常闭触点断开。

PLC梯形图编程基础知识详解初学PLC梯形图编程，应要遵循一定的规则，并养成良好的习惯。

下面以三菱FX系列PLC为例，简单介绍一下PLC梯形图编程时需要遵循的规则，希望对大家有所帮助。

有一点需要说明的是，本文虽以三菱PLC为例，但这些规则在其它PLC编程时也可同样遵守。

一，梯形阶梯都是始于左母线，终于右母线(通常可以省掉不画，仅画左母线)。

每行的左边是接点组合，表示驱动逻辑线圈的条件，而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。

接点不能出现在线圈右边。

如下图(a)应改为(b)：二，接点应画在水平线上，不应画在垂直线上，如下图(a)中的接点X005与其它接点间的关系不能识别。

对此类桥式电路，应按从左到右，从上到下的单向性原则，单独画出所有的去路。

如图(b)所示：三，并联块串联时，应将接点多的去路放在梯形图左方(左重右轻原则);串联块并联时，应将接点多的并联去路放在梯形图的上方(上重下轻的原则)。

这样做，程序简洁，从而减少指令的扫描时间，这对于一些大型的程序尤为重要。

如下图所示：四，不宜使用双线圈输出。

若在同一梯形图中，同一组件的线圈使用两次或两次以上，则称为双线圈输出或线圈的重复利用。

双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。

在双线圈输出时，只有最后一次的线圈才有效，而前面的线圈是无效的。

这是由PLC的扫描特性所决定的。

PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。

一般包括五个阶段(如图所示)：内部诊断与处理，与外设进行通讯，输入采样，用户程序执行和输出刷新。

当方式开关处于STOP时，只执行前两个阶段：内部诊断与处理，与外设进行通讯。

1，输入采样阶段PLC顺序读取每个输入端的状态，并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。

当进入程序执行阶段, 如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。

因此，PLC 会忽视掉小于扫描周期的输入端的开关量的脉冲变化。

PLC编程：梯形图程序设计基础梯形图仿真继电器控制电路电动机启、停控制电路电动机启、停控制梯形图S7-200所接输⼊/输出设备图与S7-200梯形图关系的图⽰PLC控制的基本电路1 单输出⾃锁控制电路启动信号I0.0和停⽌信号I0.1持续为ON的时间般都短。

该电路最主要的特点是具有“记忆”功能。

多地控制2 多输出⾃锁控制电路（置位、复位）多输出⾃锁控制即多个负载⾃锁输出，有多种编程⽅法，可⽤置位、复位指令3 单向顺序启\停控制电路1. 单向顺序启动控制电路是按照⽣产⼯艺预先规定的顺序，在各个输⼊信号的作⽤下，⽣产过程中的各个执⾏机构⾃动有序动作。

只有Q0.0启动后，Q0.1⽅可启动，Q0.2必须在Q0.1启动完成后才可以启动。

2. 单向顺序停⽌控制电路就是要求按⼀定顺序停⽌已经执⾏的各机构。

只有Q0.2被停⽌后才可以停⽌Q0.1，若想停⽌Q0.0，则必须先停⽌Q0.1。

I0.4为急停按钮。

4 延时启\停控制电路1.延时启动控制设计延时启动程序，要利⽤中间继电器（内部存储器M）的⾃锁状态使定时器能连续计时。

定时时间到，其常开触点动作，使Q0.0动作。

2.延时停⽌控制定时时间到，延时停⽌。

I0.0为启动按钮、I0.1为停⽌按钮。

3.延时启\停控制电路该电路要求有输⼊信号后，停⼀段时间输出信号才为ON；⽽输⼊信号0FF后，输出信号延时⼀段时间才OFF。

T37延时3 s作为Q0.0的启动条件，T38延时5 s作为Q0.0的关断条件。

5 超长定时控制电路S7-200 PLC中的定时器最长定时时间不到1 h，但在⼀些实际应⽤中，往往需要⼏⼩时甚⾄⼏天或更长时间的定时控制，这样仅⽤⼀个定时器就不能完成该任务。

下例表⽰在输⼊信号I0.0有效后，经过10 h 30 min 后将输出Q0．0置位。

T37每分钟产⽣⼀个脉冲，所以是分钟计时器。

C21每⼩时产⽣⼀个脉冲，故C21为⼩时计时器。

当10 h计时到时，C22为ON，这时C23再计时30 min,则总的定时时间为10 h 30 min，Q0.0置位成ON。

梯形图指令手册梯形图程序块由梯形图指令组成的。

如果要创建一个可执行逻辑单元，可以将指令功能块和他们的操作数输入到梯形图程序块中。

编辑器会自动的开辟新的必需的梯级。

每个指令都能对其所在的控制站的变量执行操作。

注意: 所有可用指令功能块都包含在PLC梯形图指令集工具箱中。

你可以把这些功能块随意的拖到梯形图程序的任意一行上。

梯形图函数库根据执行操作的类型分组。

这些指令组是：●梯形图高级数学运算●梯形图位操作●梯形图线圈●梯形图触点●梯形图控制功能块●梯形图转换功能块●梯形图计数器●梯形图数据转移功能块●梯形图数据表功能块●梯形图数学运算功能块●梯形图程序流程功能块●梯形图关系运算功能块●梯形图定时器梯形图功能块高级数学运算功能块梯形图高级数学运算功能块可执行对数函数，指数函数，平方根，三角函数和反三角函数运算。

梯形图指令高级数学运算指数函数Operation | CPU SupportOperands: EXP | EXPT操作当指数函数功能块接收到使能信号，它将对输入端的REAL型数值进行相应的指数运算，并将结果存储到输出Q地址上。

●对于计算反自然对数的指数函数（EXP），即为计算e的IN次幂，计算结果放在Q地址里。

●对于计算任意数X的指数函数，即为计算IN1的IN2次幂，计算结果放在Q地址里。

信号流输出将被激活，除非出现以下任意一种错误情况：●数据溢出●IN，IN1，或IN2为非数值。

●对于EXP函数，IN为负无穷。

●对于EXPT函数，IN1为负值。

CPU 支持PACSystems CPU，VersaMax CPU，90-70系列3.00版本或随后的浮点型CPU 和90-30系列浮点型CPU均支持EXP函数和EXPT函数。

EXP的操作数提示：⏹(PACSystems™和90™-70系列CPU)对于所有类型的寄存器(%R, %P, %L, %W, %AI,和%AQ)都支持间接寻址功能。

⏹(仅有PACSystems™ ) 可以使用32位或是更长的BOOL型数组代替REAL型变量。