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時間：2023-05-26

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PLC梯形圖的經(jīng)驗設計法是什么

1.起動、保持與停止電路

起動、保持與停止電路簡稱為起保停電路，在梯形圖中得到了廣泛的應用。圖5-1中起動按鈕和停止按鈕提供的起動信號10.0和停止信號10.1為1狀態(tài)的時間很短。按下起動按鈕，I0.0的常開觸點和10.1的常閉觸點均接通，Q4.1的線圈“通電”，它的常開觸點同時接通。放開起動按鈕，00.0的常開觸點斷開，“能流”經(jīng)Q4.1和10.1的觸點流過Q4.1 的線圈，這就是所謂的“自鎖”或“自保持”功能。按下停止按鈕，10.1的常閉觸點斷開，使Q4.1的線圈“斷電”，其常開觸點斷開，以后即使放開停止按鈕，I0.1的常閉觸點恢復接通狀態(tài)，Q4.1的線圈仍然“斷電”。這種功能也可以用圖5-2中的S(置位)指令和R (復位)指令來實現(xiàn)。

在實際電路中，起動信號和停止信號可能由多個觸點組成的串、并聯(lián)電路提供。

可以用設計繼電器電路圖的方法來設計比較簡單的數(shù)字量控制系統(tǒng)的梯形圖，即在一些典型電路的基礎上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要反復多次地調試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點，后才能得到一個較為滿意的結果。電工手冊中常用的繼電器電路圖可以作為設計梯形圖的參考電路。

這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，后的結果不是一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經(jīng)驗有很大的關系，所以有人把這種設計方法叫做經(jīng)驗設計法，它可以用于較簡單的梯形圖(例如手動程序)的設計。

2. 小車控制程序的設計

2.7節(jié)給出了三相異步電動機正反轉控制的主電路、PLC外部接線圖和梯形圖程序。圖5-3是在異步電動機正反轉控制的基礎上設計的小車控制系統(tǒng)的PLC外部接線圖。開始時小車停在左邊，左限位開關SQ1的常開觸點閉合。要求按下列順序控制小車

1)按下右行起動按鈕SB2，小車右行。

2)走到右限位開關SQ2處停止運動，延時8s后開始左行。

3)回到左限位開關SQ1處時停止運動。

圖5-4是小車控制系統(tǒng)的梯形圖程序。下面詳細介紹硬件、軟件設計中需要注意的一些問題。

(1)確定PLC的輸入、輸出信號

將繼電器電路圖轉換為梯形圖時，首先應確定PLC的輸入信號和輸出信號。3個按鈕提供操作的指令信號，熱繼電器和限位開關的常開觸點是反饋信號，它們都是PLC的輸入信號。兩個交流接觸器的線圈是PLC的輸出負載。

畫出PLC的外部接線圖后，同時也確定了外部輸入/輸出信號與PLC內的過程映像輸入/輸出位的之間的關系。可以將繼電器電路圖“翻譯”為梯形圖。因為各輸入信號均用常開觸點提供，各觸點的常開、常閉的性質不變。根據(jù)PLC外部接線圖給出的關系，來確定梯形圖中各觸點的地址。

(2)按鈕連鎖

為了方便操作和保證KM1和KM2不會同時動作，在圖5-4中設置了“按鈕聯(lián)鎖”，即將正轉起動按鈕I0.0的常閉觸點與控制反轉的Q4.1的線圈串聯(lián)，將反轉起動按鈕I0.1的常閉觸點與控制正轉的Q4.0的線圈串聯(lián)。設Q4.0的線圈通電，電動機正轉。這時如果想改為反轉，可以不按停止按鈕I0.2，直接按反轉起動按鈕10.1，它的常閉觸點斷開，使Q4.0的線圈斷電。同時10.1的常開觸點接通，使Q4.1的線圈得電，電動機由正轉變?yōu)榉崔D。

(3)硬件互鎖電路

由圖3-5中的主回路可知，如果KM1和KM2的主觸點同時閉合，將會造成三相電源相間短路的故障。梯形圖用Q4.0和Q4.1的常閉觸點組成軟件互鎖電路，它們只能保輸出模塊與Q4.0和Q4.1對應的硬件繼電器的常開觸點不會同時接通。

如果沒有圖5-3輸出電路中的硬件互鎖電路，從正轉馬上切換到反轉時，由于切換過程中電感的延時作用，可能會出現(xiàn)原來接通的接觸器的主觸點還未斷弧，另一個接觸器的主觸點已經(jīng)合上的現(xiàn)象，從而造成交流電源瞬間短路的故障。

此外，如果沒有硬件互鎖電路，且因為主電路電流過大或接觸器質量不好，某一接觸器的主觸點被斷電時產生的電弧熔焊而被粘結，其線圈斷電后主觸點仍然是接通的。這時如果另一個接觸器的線圈通電，也會造成交流電源短路。為了防止出現(xiàn)這種情況，應在PLC外部設置由KM1和KM2的輔助常閉觸點組成的硬件互鎖電路(見圖5-3)。設KM1的主觸點被電弧熔焊，這時它與KM2線圈串聯(lián)的輔助常閉觸點處于斷開狀態(tài)，因此KM2的線圈不可能得電。這種互鎖電路可以有效地防止電源短路故障。

(4)小車控制系統(tǒng)的程序設計

在異步電動機正反轉控制電路的基礎上設計的滿足上述要求的梯形圖如圖5-4所示。在控制右行的Q4.0的線圈回路中串聯(lián)了10.4的常閉觸點，小車走到右限位開關SQ2處時，I0.4的常閉觸點斷開，使Q4.0的線圈斷電，小車停止右行。同時I0.4的常開觸點閉合，TO 的線圈通電，開始定時。8s后定時時間到，T0的常開觸點閉合，使Q4.1的線圈通電并自保持，小車開始左行。離開限位開關SQ2后，10.4的常開觸點斷開，TO因為其線圈斷電而被復位。小車運行到左邊的起始點時，左限位開關SQ1的常開觸點閉合，I0.3的常閉觸點斷開，使Q4.1的線圈斷電，小車停止運動。

在梯形圖中(見圖5-4)，保留了左行起動按鈕I0.1和停止按鈕I0.2的觸點，使系統(tǒng)有手動操作的功能。串聯(lián)在起保停電路中的限位開關I0.3和I0.4的常閉觸點可以防止手動時小車的運動限。

3. 常閉觸點輸入信號的處理

在介紹梯形圖的設計方法時，輸入的數(shù)字量信號均由外部常開觸點提供，但是在實際的系統(tǒng)中有些輸入信號只能由常閉觸點提供。如果將圖5-3熱繼電器FR的常開觸點換成常閉觸點，沒有過載時FR的常閉觸點閉合，I0.5為1狀態(tài)，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。為了保證沒有過載時電動機的正常運行，顯然應在Q4.0和Q4.1的線圈回路中串聯(lián)I0.5的常開觸點，而不是像繼電器系統(tǒng)那樣串聯(lián)I0.5的常閉觸點。過載時FR 的常閉觸點斷開，I0.5為0狀態(tài)，其常開觸點斷開，使Q4.0或Q4.1的線圈“斷電”，起到了保護作用。

這種處理方法雖然能保證系統(tǒng)的正常運行，但是作過載保護的I0.5的觸點類型與繼電器電路中的剛好相反，熟悉繼電器電路的人看起來很不習慣，在將繼電器電路“轉換”為梯形圖時也很容易出錯。為了使梯形圖和繼電器電路圖中觸點的常開/常閉的類型相同，建議盡可能地用常開觸點作PLC的輸入信號。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸人全部為常開觸點來設計，然后將梯形圖中相應的輸入位的觸點改為相反的觸點，即常開觸點改為常閉觸點，常閉觸點改為常開觸點。

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