《電器控制與PLC技術(shù)》課件第6章

第6章可編程控制器程序設(shè)計(jì)入門6.1典型基本梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法6.2繼電器控制電路移植法設(shè)計(jì)梯形圖6.3順序控制設(shè)計(jì)法與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖6.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法6.5步進(jìn)梯形指令的編程方法6.6仿STL指令的編程方法6.7順序設(shè)計(jì)法中幾個(gè)應(yīng)注意的編程問(wèn)題6.8基本梯形圖與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)方法比較6.9小結(jié)習(xí)題

6.1典型基本梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

PLC應(yīng)用程序往往是一些典型的控制環(huán)節(jié)和基本單元電路的組合，熟練掌握這些典型環(huán)節(jié)和基本單元電路，可以使程序的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單。本節(jié)主要介紹一些常見的典型單元梯形圖程序。6.1.1典型基本環(huán)節(jié)梯形圖程序

1．具有自鎖、互鎖功能的程序

1)具有自鎖功能的程序

利用自身的常開觸點(diǎn)使線圈持續(xù)保持通電，即ON狀態(tài)的功能稱為自鎖。圖6-1所示的啟動(dòng)、保持和停止程序(簡(jiǎn)稱啟保停程序)就是典型的具有自鎖功能的梯形圖。其中，X1為啟動(dòng)信號(hào)，X2為停止信號(hào)。圖6-1啟保停程序與時(shí)序圖(a)停止優(yōu)先；(b)啟動(dòng)優(yōu)先圖6-1(a)為停止優(yōu)先程序，即當(dāng)X1和X2同時(shí)接通時(shí)，Y1斷開。圖6-1(b)為啟動(dòng)優(yōu)先程序，即當(dāng)X1和X2同時(shí)接通時(shí)，Y1接通。啟保停程序也可以用置位(SET)和復(fù)位(RST)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，啟動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)可能由多個(gè)觸點(diǎn)組成的串、并聯(lián)電路提供。

2)具有互鎖功能的程序

利用兩個(gè)或多個(gè)常閉觸點(diǎn)來(lái)保證線圈不會(huì)同時(shí)通電的功能稱為“互鎖”。三相異步電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)控制電路即為典型的互鎖電路，如圖6-2所示。其中，KM1和KM2分別是控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器。

圖6-3所示為采用PLC控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部I/O接線圖和梯形圖。實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制功能的梯形圖是由兩個(gè)啟保停的梯形圖再加上兩者之間的互鎖觸點(diǎn)構(gòu)成的。圖6-2三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路圖6-3用PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的I/O接線圖和梯形圖應(yīng)該注意的是，雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點(diǎn)(X1與X0、Y1與Y0)，但在I/O接線圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行硬件互鎖。這是因?yàn)镻LC軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，而外部硬件接觸器觸點(diǎn)的斷開時(shí)間往往大于一個(gè)掃描周期，因而來(lái)不及響應(yīng)，且觸點(diǎn)的斷開時(shí)間一般較閉合時(shí)間長(zhǎng)。例如，Y0雖然斷開，可能KM1的觸點(diǎn)還未斷開，在沒(méi)有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點(diǎn)可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟件和硬件雙重互鎖。采用雙重互鎖，同時(shí)也避免了因接觸器KM1或KM2的主觸點(diǎn)熔焊引起的電動(dòng)機(jī)主電路短路。

2．定時(shí)器應(yīng)用程序

1)產(chǎn)生脈沖的程序

(1)周期可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。圖6-4所示為采用定時(shí)器T0產(chǎn)生一個(gè)周期可調(diào)節(jié)的連續(xù)脈沖。當(dāng)X0常開觸點(diǎn)閉合后，第一次掃描到T0常閉觸點(diǎn)時(shí)，它是閉合的，于是T0線圈得電，經(jīng)過(guò)1s的延時(shí)，T0常閉觸點(diǎn)斷開。T0常閉觸點(diǎn)斷開后的下一個(gè)掃描周期中，當(dāng)掃描到T0常閉觸點(diǎn)時(shí)，因它已斷開，使T0線圈失電，T0常閉觸點(diǎn)又隨之恢復(fù)閉合。這樣，在下一個(gè)掃描周期掃描到T0常閉觸點(diǎn)時(shí)，又使T0線圈得電，重復(fù)以上動(dòng)作，T0的常開觸點(diǎn)連續(xù)閉合、斷開，就產(chǎn)生了脈寬為一個(gè)掃描周期、脈沖周期為1s的連續(xù)脈沖。改變T0的設(shè)定值就可改變脈沖周期。圖6-4周期可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

(2)占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器。圖6-5所示為采用兩個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生連續(xù)脈沖信號(hào)。產(chǎn)生的連續(xù)脈沖信號(hào)的周期為5s，占空比為3∶2(接通時(shí)間∶斷開時(shí)間)。其中，接通時(shí)間為3s，由定時(shí)器T1設(shè)定；斷開時(shí)間為2s，由定時(shí)器T0設(shè)定。Y0為連續(xù)脈沖輸出端。圖6-5占空比可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

(3)順序脈沖發(fā)生器。圖6-6(a)所示為用三個(gè)定時(shí)器產(chǎn)生一組順序脈沖的梯形圖程序。順序脈沖時(shí)序圖如圖6-6(b)所示。當(dāng)X4接通時(shí)，T40開始延時(shí)，同時(shí)Y31通電，當(dāng)定時(shí)

10s時(shí)間到時(shí)，T40常閉觸點(diǎn)斷開，Y31斷電。T40常開觸點(diǎn)閉合，T41開始延時(shí)，同時(shí)Y32通電，當(dāng)T41定時(shí)15s時(shí)間到時(shí)，Y32斷電。T41常開觸點(diǎn)閉合，T42開始延時(shí)，同時(shí)Y33通電，當(dāng)T42定時(shí)20s時(shí)間到時(shí)，Y33斷電。如果X4仍接通，重新開始產(chǎn)生順序脈沖，直至X4斷開。當(dāng)X4斷開時(shí)，所有的定時(shí)器全部斷電，定時(shí)器觸點(diǎn)復(fù)位，輸出Y31、Y32及Y33全部斷電。圖6-6順序脈沖發(fā)生器(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

2)斷電延時(shí)動(dòng)作的程序

大多數(shù)PLC的定時(shí)器均為接通延時(shí)定時(shí)器，即定時(shí)器線圈通電后開始延時(shí)，待定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器的常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開。在定時(shí)器線圈斷電時(shí)，定時(shí)器的觸點(diǎn)立刻復(fù)位。圖6-7所示為斷開延時(shí)程序的梯形圖和動(dòng)作時(shí)序圖。當(dāng)X13接通時(shí)，M0線圈接通并自鎖，Y3線圈通電，這時(shí)T13由于X13常閉觸點(diǎn)斷開而沒(méi)有接通定時(shí)；當(dāng)X13斷開時(shí)，X13的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)閉合，T13線圈得電，開始定時(shí)。經(jīng)過(guò)10s延時(shí)后，T13常閉觸點(diǎn)斷開，使M0復(fù)位，Y3線圈斷電，從而實(shí)現(xiàn)從輸入信號(hào)X13斷開，經(jīng)10s延時(shí)后，輸出信號(hào)Y3才斷開的延時(shí)功能。圖6-7斷電延時(shí)動(dòng)作的程序(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

3)多個(gè)定時(shí)器組合的延時(shí)程序

一般PLC的一個(gè)定時(shí)器的延時(shí)時(shí)間都較短，如FX系列PLC中一個(gè)0.1s定時(shí)器的定時(shí)范圍為0.1～3276.7s，如果需要延時(shí)時(shí)間更長(zhǎng)的定時(shí)器，可采用多個(gè)定時(shí)器串聯(lián)使用來(lái)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間延時(shí)。定時(shí)器串聯(lián)使用時(shí)，其總的定時(shí)時(shí)間為各定時(shí)器定時(shí)時(shí)間之和。

圖6-8所示為定時(shí)時(shí)間為1h的梯形圖及時(shí)序圖，輔助繼電器M1用于定時(shí)啟?？刂?，采用兩個(gè)0.1s定時(shí)器T14和T15串聯(lián)方法。當(dāng)T14開始定時(shí)后，經(jīng)1800s延時(shí)，T14的常開觸點(diǎn)閉合，使T15再開始定時(shí)，又經(jīng)1800s的延時(shí)，T15的常開觸點(diǎn)閉合，Y4線圈接通。從X14接通，到Y(jié)4輸出，其延時(shí)時(shí)間為1800s+1800s=3600s=1h。圖6-8用定時(shí)器串聯(lián)的長(zhǎng)延時(shí)程序(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

3．計(jì)數(shù)器應(yīng)用程序

1)應(yīng)用計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序

只要提供一個(gè)時(shí)鐘脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入信號(hào)，計(jì)數(shù)器就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期與計(jì)數(shù)器的設(shè)定值相乘就是定時(shí)時(shí)間。時(shí)鐘脈沖信號(hào)可以由PLC內(nèi)部特殊繼電器產(chǎn)生(如FX系列PLC的M8011、M8012、M8013和M8014等)，也可以由連續(xù)脈沖發(fā)生程序產(chǎn)生，還可以由PLC外部時(shí)鐘電路產(chǎn)生。圖6-9所示為采用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)延時(shí)的程序，由M8012產(chǎn)生周期為0.1s時(shí)鐘脈沖信號(hào)。當(dāng)啟動(dòng)信號(hào)X15閉合時(shí)，M2得電并自鎖，M8012時(shí)鐘脈沖加到C0的計(jì)數(shù)輸入端。當(dāng)C0累計(jì)到18000個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器C0動(dòng)作，C0常開觸點(diǎn)閉合，Y5線圈接通，Y5的觸點(diǎn)動(dòng)作。從X15閉合到Y(jié)5動(dòng)作的延時(shí)時(shí)間為18000×0.1＝1800s。延時(shí)誤差和精度主要由時(shí)鐘脈沖信號(hào)的周期決定，要提高定時(shí)精度，就必須用周期更短的時(shí)鐘脈沖作為計(jì)數(shù)信號(hào)。圖6-9應(yīng)用一個(gè)計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖延時(shí)程序最大延時(shí)時(shí)間受計(jì)數(shù)器的最大計(jì)數(shù)值和時(shí)鐘脈沖的周期限制。圖6-9所示計(jì)數(shù)器C0的最大計(jì)數(shù)值為32767，所以最大延時(shí)時(shí)間為32767×0.1=3276.7s。要增大延時(shí)時(shí)間，可以增大時(shí)鐘脈沖的周期，但這又使定時(shí)精度下降。為獲得更長(zhǎng)時(shí)間的延時(shí)，同時(shí)又能保證定時(shí)精度，可采用兩級(jí)或多級(jí)計(jì)數(shù)器串聯(lián)計(jì)數(shù)的方法。圖6-10所示為采用兩級(jí)計(jì)數(shù)器串聯(lián)計(jì)數(shù)延時(shí)的一個(gè)例子。圖中，由C0構(gòu)成一個(gè)1800s(30min)的定時(shí)器，其常開觸點(diǎn)每隔30min閉合一個(gè)掃描周期。這是因?yàn)镃0的復(fù)位輸入端并聯(lián)了一個(gè)C0常開觸點(diǎn)，當(dāng)C0累計(jì)到18000個(gè)脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)器C0動(dòng)作，C0常開觸點(diǎn)閉合，C0復(fù)位，C0計(jì)數(shù)器動(dòng)作一個(gè)掃描周期后又開始計(jì)數(shù)，使C0輸出一個(gè)周期為30min、脈寬為一個(gè)掃描周期的時(shí)鐘脈沖。C0的另一個(gè)常開觸點(diǎn)作為C1的計(jì)數(shù)輸入，當(dāng)C0常開觸點(diǎn)接通一次時(shí)，C1就輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)C1計(jì)數(shù)脈沖累計(jì)到10個(gè)時(shí)，計(jì)數(shù)器C1動(dòng)作，C1常開觸點(diǎn)閉合，使Y5線圈接通，Y5觸點(diǎn)動(dòng)作。從X15閉合，到Y(jié)5動(dòng)作，其延時(shí)時(shí)間為18000×0.1×10=18000s(5h)。計(jì)數(shù)器C0和C1串聯(lián)后，最大的延時(shí)時(shí)間可達(dá)32767?×?0.1?×?32767s=29824.34h=1242.68天。圖6-10應(yīng)用兩個(gè)計(jì)數(shù)器的延時(shí)程序

2)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器組合的延時(shí)程序

利用定時(shí)器與計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合可以擴(kuò)大延時(shí)時(shí)間，如圖6-11所示。圖中，T4形成一個(gè)20s的自復(fù)位定時(shí)器，當(dāng)X4接通后，T4線圈接通并開始延時(shí)，20s后T4常閉觸點(diǎn)斷開，T4定時(shí)器的線圈斷開并復(fù)位，待下一次掃描時(shí)，T4常閉觸點(diǎn)才閉合，T4定時(shí)器線圈又重新接通并開始延時(shí)。所以當(dāng)X4接通后，T4每過(guò)20s，其常開觸點(diǎn)接通一次，為計(jì)數(shù)器輸入一個(gè)脈沖信號(hào)，計(jì)數(shù)器C4計(jì)數(shù)一次，當(dāng)C4計(jì)數(shù)100次時(shí)，其常開觸點(diǎn)接通Y3線圈?？梢姡瑥腦4接通到Y(jié)3動(dòng)作，延時(shí)時(shí)間為定時(shí)器定時(shí)值(20s)和計(jì)數(shù)器設(shè)定值(100)的乘積(2000s)。圖中，M8002為初始化脈沖，使C4復(fù)位。圖6-11定時(shí)器與計(jì)數(shù)器組合的延時(shí)程序

3)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)程序

計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值范圍的擴(kuò)展，可以通過(guò)多個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖6-12為兩個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)組合擴(kuò)展的程序。X1每通/斷一次，C60計(jì)數(shù)一次，當(dāng)X1通/斷50次時(shí)，C60的常開觸點(diǎn)接通，C61計(jì)數(shù)一次，與此同時(shí)，C60另一對(duì)常開觸點(diǎn)使C60復(fù)位，重新從零開始對(duì)X1的通/斷進(jìn)行計(jì)數(shù)。每當(dāng)C60計(jì)數(shù)50次時(shí)，C61計(jì)數(shù)一次，當(dāng)C61計(jì)數(shù)到40次時(shí)，X1總計(jì)通/斷50?×?40=2000次，C61常開觸點(diǎn)閉合，Y31接通。可見本程序計(jì)數(shù)值為兩個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值的乘積。圖6-12計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)程序

4．其他典型應(yīng)用程序

1)單脈沖程序

單脈沖程序如圖6-13所示，它從給定信號(hào)(X0)的上升沿開始產(chǎn)生一個(gè)脈寬一定的脈沖信號(hào)(Y1)。當(dāng)X0接通時(shí)，M2線圈得電并自鎖，M2常開觸點(diǎn)閉合，使T1開始定時(shí)、Y1線圈得電。定時(shí)時(shí)間2s到時(shí)，T1常閉觸點(diǎn)斷開，使Y1線圈斷電。無(wú)論輸入X0接通的時(shí)間長(zhǎng)短怎樣，輸出Y1的脈寬都等于T1的定時(shí)時(shí)間2s。圖6-13單脈沖程序(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖

2)分頻程序

在許多控制場(chǎng)合，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分頻。下面以如圖6-14所示的二分頻程序?yàn)槔齺?lái)說(shuō)明PLC是如何實(shí)現(xiàn)分頻的。圖6-14二分頻程序(a)梯形圖；(b)時(shí)序圖圖中，Y30產(chǎn)生的脈沖信號(hào)是X1脈沖信號(hào)的二分頻。圖6-14(a)中用了三個(gè)輔助繼電器M160、M161和M162。當(dāng)輸入X1在t1時(shí)刻接通(ON)時(shí)，M160產(chǎn)生脈寬為一個(gè)掃描周期的單脈沖，Y30線圈在此之前并未得電，其對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)，因此執(zhí)行至第3行程序時(shí)，盡管M160得電，但M162仍不得電，M162的常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)。執(zhí)行至第4行，Y30得電(ON)并自鎖。此后，多次循環(huán)掃描執(zhí)行這部分程序，但由于M160僅接通一個(gè)掃描周期，因而M162不可能得電。由于Y30已接通，對(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，因而為M162的得電做好了準(zhǔn)備。等到t2時(shí)刻，輸入X1再次接通(ON)，M160上再次產(chǎn)生單脈沖。此時(shí)在執(zhí)行第3行時(shí)，M162條件滿足得電，M162對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)斷開。執(zhí)行第4行程序時(shí)，Y30線圈失電(OFF)。之后雖然X1繼續(xù)存在，由于M160是單脈沖信號(hào)，因此雖多次掃描執(zhí)行第4行程序，但Y30也不可能得電。在t3時(shí)刻，X1第三次接通(ON)，M160上又產(chǎn)生單脈沖，輸出Y30再次接通(ON)。t4時(shí)刻，Y30再次失電(OFF)，循環(huán)往復(fù)。這樣，Y30正好是X1脈沖信號(hào)的二分頻。由于每當(dāng)出現(xiàn)X1(控制信號(hào))時(shí)就將Y30的狀態(tài)翻轉(zhuǎn)(ON/OFF/ON/OFF)，因此這種邏輯關(guān)系也可用作觸發(fā)器。除了以上介紹的幾種基本程序外，還有很多這樣的程序，它們都是組成較復(fù)雜的PLC應(yīng)用程序的基本環(huán)節(jié)，此處不再一一列舉。6.1.2梯形圖經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法總結(jié)

1．概述

在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序，即在已有的一些典型梯形圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制的要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可循，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計(jì)方法稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。它可以用于邏輯關(guān)系較簡(jiǎn)單的梯形圖程序設(shè)計(jì)。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)大致可以按下面幾步來(lái)進(jìn)行：分析控制要求、選擇控制原則；設(shè)計(jì)主令元件和檢測(cè)元件，確定輸入/輸出設(shè)備；設(shè)計(jì)執(zhí)行元件的控制程序；檢查、修改和完善程序。下面通過(guò)實(shí)例來(lái)介紹經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。

2．設(shè)計(jì)舉例

送料小車自動(dòng)控制的梯形圖程序設(shè)計(jì)。

(1)被控對(duì)象對(duì)控制的要求。圖6-15所示的送料小車在限位開關(guān)X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下來(lái)卸料，25s后左行，碰到X4后又停下來(lái)裝料；這樣不停地循環(huán)工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來(lái)啟動(dòng)小車右行和左行。圖6-15送料小車裝料

(2)程序設(shè)計(jì)思路。以電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出的小車控制梯形圖如圖6-16所示。為使小車自動(dòng)停止，將X3和X4的常閉觸點(diǎn)分別與Y0和Y1的線圈串聯(lián)。為使小車自動(dòng)啟動(dòng)，將控制裝、卸料延時(shí)的定時(shí)器T0和T1的常開觸點(diǎn)，分別與手動(dòng)啟動(dòng)右行和左行的X0、X1的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，并用兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的X4和X3的常開觸點(diǎn)分別接通裝料、卸料電磁閥和相應(yīng)的定時(shí)器。圖6-16送料小車自動(dòng)控制的梯形圖

(3)程序分析。設(shè)小車在啟動(dòng)時(shí)是空車，按下左行啟動(dòng)按鈕X1，Y1得電，小車開始左行，碰到左限位開關(guān)時(shí)，X4的常閉觸點(diǎn)斷開，使Y1失電，小車停止左行。X4的常開觸點(diǎn)接通，使Y2和T0的線圈得電，開始裝料和延時(shí)。20s后，T0的常開觸點(diǎn)閉合，使Y0得電，小車右行。小車離開左限位開關(guān)后，X4變?yōu)椤?”狀態(tài)，Y2和T0的線圈失電，停止裝料，T0被復(fù)位。對(duì)右行和卸料過(guò)程的分析與裝料的基本相同。如果小車正在運(yùn)行時(shí)按停止按鈕X2，小車將停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)停止工作。

3．經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)于一些比較簡(jiǎn)單的程序，可以起到快速、簡(jiǎn)單的效果。但是，由于這種方法主要依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求也就比較高，特別是要求設(shè)計(jì)者有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒(méi)有規(guī)律可循，具有很大的試探性和隨意性，往往需經(jīng)多次反復(fù)修改和完善才能符合設(shè)計(jì)要求，所以設(shè)計(jì)的結(jié)果往往不是很規(guī)范。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法一般適合于設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的梯形圖程序或復(fù)雜系統(tǒng)的某一局部程序(如手動(dòng)程序等)。如果用來(lái)設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖，則存在以下問(wèn)題：

(1)考慮不周、設(shè)計(jì)麻煩、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖程序時(shí)，要用大量的中間元件來(lái)完成記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，它們往往又交織在一起，因而分析起來(lái)非常困難，并且很容易遺漏一些問(wèn)題。修改某一局部程序時(shí)，很可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)其他部分程序產(chǎn)生意想不到的影響，往往花了很長(zhǎng)時(shí)間，還得不到一個(gè)滿意的結(jié)果。

(2)梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護(hù)困難。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的梯形圖是按設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣的思路進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此，即使是設(shè)計(jì)者的同行，要分析這種程序也非常困難，更不用說(shuō)維修人員了。這給PLC系統(tǒng)的維護(hù)和改進(jìn)帶來(lái)許多困難。

6.2繼電器控制電路移植法設(shè)計(jì)梯形圖

6.2.1概述

PLC控制取代繼電器控制已是大勢(shì)所趨，如果用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)，根據(jù)原有的繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖顯然是一條捷徑。這是由于原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用和檢驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)所要求的控制功能，而繼電器電路圖又與梯形圖有很多相似之處，因此可以將繼電器電路圖經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)摹胺g”，設(shè)計(jì)出具有相同功能的PLC梯形圖程序。將這種設(shè)計(jì)方法稱為“移植設(shè)計(jì)法”或“翻譯法”。在分析PLC控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以將PLC想象成一個(gè)繼電器控制系統(tǒng)中的控制箱。PLC外部接線圖描述的是這個(gè)控制箱的外部接線，PLC的梯形圖程序是這個(gè)控制箱內(nèi)部的“線路圖”，PLC輸入繼電器和輸出繼電器是這個(gè)控制箱與外部聯(lián)系的“中間繼電器”，這樣就可以用分析繼電器電路圖的方法來(lái)分析PLC控制系統(tǒng)。

我們可以將輸入繼電器的觸點(diǎn)想象成對(duì)應(yīng)的外部輸入設(shè)備的觸點(diǎn)，將輸出繼電器的線圈想象成對(duì)應(yīng)的外部輸出設(shè)備的線圈。外部輸出設(shè)備的線圈除了受PLC的控制外，可能還會(huì)受外部觸點(diǎn)的控制。用上述的思想就可以將繼電器電路圖轉(zhuǎn)換為功能相同的PLC外部接線圖和梯形圖。6.2.2設(shè)計(jì)方法和步驟

1．分析原有系統(tǒng)的工作原理

了解被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況，根據(jù)繼電器電路圖分析和掌握控制系統(tǒng)的工作原理。

2．PLC的I/O分配

確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備，進(jìn)行PLC的I/O分配，畫出PLC外部接線圖。

3．建立其他元器件的對(duì)應(yīng)關(guān)系

確定繼電器電路圖中的中間繼電器、時(shí)間繼電器等各器件與PLC中的輔助繼電器和定時(shí)器的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

以上兩步建立了繼電器電路圖中所有的元器件與PLC內(nèi)部編程元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)于移植設(shè)計(jì)法而言，這非常重要。在該過(guò)程中應(yīng)該處理好以下幾個(gè)問(wèn)題：

(1)繼電器電路中的執(zhí)行元件應(yīng)與PLC的輸出繼電器對(duì)應(yīng)，如交直流接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈等。

(2)繼電器電路中的主令電器應(yīng)與PLC的輸入繼電器對(duì)應(yīng)，如按鈕、位置開關(guān)、選擇開關(guān)等。熱繼電器的觸點(diǎn)可作為PLC的輸入，也可接在PLC外部電路中，主要看PLC的輸入點(diǎn)是否富裕。應(yīng)注意處理好PLC內(nèi)、外觸點(diǎn)的常開和常閉的關(guān)系。

(3)繼電器電路中的中間繼電器與PLC的輔助繼電器對(duì)應(yīng)。

(4)繼電器電路中的時(shí)間繼電器與PLC的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)。但要注意，時(shí)間繼電器有通電延時(shí)型和斷電延時(shí)型兩種，而定時(shí)器只有“通電延時(shí)型”一種。

4．設(shè)計(jì)梯形圖程序

根據(jù)上述的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將繼電器電路圖“翻譯”成對(duì)應(yīng)的“準(zhǔn)梯形圖”，再根據(jù)梯形圖的編程規(guī)則將“準(zhǔn)梯形圖”轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)合理的梯形圖。對(duì)于復(fù)雜的控制電路，可劃整為零，先進(jìn)行局部的轉(zhuǎn)換，最后再綜合起來(lái)。

現(xiàn)以臥式鏜床的PLC改造說(shuō)明設(shè)計(jì)方法和步驟。

1)臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)分析

圖6-17所示為某臥式鏜床繼電器控制系統(tǒng)的電路圖，包括主電路、控制電路、照明電路和指示電路。鏜床的主軸電機(jī)M1是雙速異步電動(dòng)機(jī)；中間繼電器KA1和KA2控制主軸電機(jī)的啟動(dòng)和停止；接觸器KM1和KM2控制主軸電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；接觸器KM4、KM5和時(shí)間繼電器KT控制主軸電機(jī)的變速；接觸器KM3用來(lái)短接串聯(lián)在定子回路的制動(dòng)電阻。SQ1、SQ2和SQ3、SQ4是變速操縱盤上的限位開關(guān)；SQ5和SQ6是主軸進(jìn)刀與工作臺(tái)移動(dòng)互鎖限位開關(guān)；SQ7和SQ8是鏜頭架和工作臺(tái)的正、反向快速移動(dòng)開關(guān)。圖6-17臥式鏜床的繼電器控制電路

2)畫PLC外部接線圖

改造后的PLC控制系統(tǒng)的外部接線圖中，主電路、照明電路和指示電路與原電路不變，控制電路的功能由PLC實(shí)現(xiàn)。PLC的I/O接線圖如圖6-18所示。圖6-18臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)的I/O接線圖

3)設(shè)計(jì)梯形圖

根據(jù)PLC的I/O對(duì)應(yīng)關(guān)系，再加上原控制電路(圖6-17)中KA1、KA2和KT分別與PLC內(nèi)部的M300、M301和T0的對(duì)應(yīng)關(guān)系，可設(shè)計(jì)出PLC的梯形圖如圖6-19所示。圖6-19臥式鏜床PLC控制系統(tǒng)的梯形圖6.2.3設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

(1)仔細(xì)校對(duì)、認(rèn)真調(diào)試。對(duì)轉(zhuǎn)換后的梯形圖一定要仔細(xì)校對(duì)、認(rèn)真調(diào)試，以保證其控制功能與原圖相符。

(2)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意梯形圖與繼電器電路圖的區(qū)別。梯形圖是一種軟件，是PLC圖形化的程序，PLC梯形圖是串行工作的，而在繼電器電路圖中，各電器可以同時(shí)動(dòng)作(并行工作)。

(3)移植設(shè)計(jì)法主要用來(lái)對(duì)原有機(jī)電控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，這種設(shè)計(jì)方法沒(méi)有改變系統(tǒng)的外部特性，對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)，除了控制系統(tǒng)的可靠性提高之外，改造前后的系統(tǒng)沒(méi)有什么區(qū)別，他們不用改變長(zhǎng)期形成的操作習(xí)慣。這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動(dòng)控制面板及器件，因此可以減少硬件改造的費(fèi)用和改造的工作量。

6.3順序控制設(shè)計(jì)法與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)(狀態(tài)控制)，也稱為步進(jìn)控制系統(tǒng)。順序控制系統(tǒng)的控制總是一步一步按順序進(jìn)行的。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無(wú)一例外地是利用順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)的。所謂順序控制設(shè)計(jì)法，就是針對(duì)順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計(jì)方法。這種設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。PLC的設(shè)計(jì)者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序使用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。6.3.1順序控制設(shè)計(jì)法

采用順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的基本步驟及內(nèi)容如下。

1．步的劃分

順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件(輔助繼電器M或狀態(tài)器S)來(lái)代表各步。如圖6-20(a)所示，步是根據(jù)PLC輸出狀態(tài)的變化來(lái)劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。步的這種劃分方法使代表各步的編程元件與PLC各輸出狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系。步也可根據(jù)被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化來(lái)劃分，但被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)的變化引起的。如圖6-20(b)所示，某液壓滑臺(tái)的整個(gè)工作過(guò)程可劃分為停止(原位)、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步。但這四步的狀態(tài)改變都必須是由PLC輸出狀態(tài)的變化引起的，否則就不能這樣劃分，例如從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與PLC輸出無(wú)關(guān)，那么快進(jìn)和工進(jìn)只能算一步。圖6-20步的劃分(a)劃分方法一；(b)劃分方法二

2．轉(zhuǎn)換條件的確定

使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號(hào)，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的接通/斷開等，還可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。圖6-20(b)所示的SB、SQ1、SQ2、SQ3均為轉(zhuǎn)換條件。

順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制各輸出繼電器。

3．功能表圖的繪制

劃分了步并確定了轉(zhuǎn)換條件后，就應(yīng)根據(jù)以上分析和被控對(duì)象的工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出功能表圖。繪制功能表圖是順序控制設(shè)計(jì)法中最為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。繪制功能表圖的具體方法將在后面詳細(xì)介紹。

4．梯形圖的編制

繪制出功能表圖后，應(yīng)根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。如果PLC支持功能表圖語(yǔ)言，則可直接使用該功能表圖作為最終程序。6.3.2順序控制設(shè)計(jì)法中狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的繪制

功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)，也可供不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。

各個(gè)PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，各國(guó)也都制定了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于1986年頒布了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6988.6—1986)。

圖6-21所示為狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的一般形式，它主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作(命令)組成。圖6-21狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的一般形式

1．步與動(dòng)作

(1)步。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中用矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號(hào)。圖6-21所示各步的編號(hào)為n-1、n、n+1。編程時(shí)一般用PLC內(nèi)部編程元件來(lái)代表各步，因此經(jīng)常直接用代表該步的編程元件的元件號(hào)作為步的編號(hào)，如M300等。這樣在根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)較為方便。

(2)初始步。與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步稱為初始步。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動(dòng)命令時(shí)的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。

(3)動(dòng)作。一個(gè)控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。例如在數(shù)控車床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車床是被控系統(tǒng)。對(duì)于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動(dòng)作”；對(duì)于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”。將動(dòng)作或命令簡(jiǎn)稱為動(dòng)作，并用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號(hào)相連。如果某一步有幾個(gè)動(dòng)作，則可以用如圖6-22所示的兩種畫法來(lái)表示，但是圖中并不隱含這些動(dòng)作之間的任何順序。圖6-22多個(gè)動(dòng)作的表示

(4)活動(dòng)步。當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。若為保持型動(dòng)作則該步不活動(dòng)時(shí)繼續(xù)執(zhí)行該動(dòng)作，若為非保持型動(dòng)作則指該步不活動(dòng)時(shí)，動(dòng)作也停止執(zhí)行。一般在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中保持型的動(dòng)作應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不用標(biāo)注。

2．有向連線、轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換條件

(1)有向連線。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)，將會(huì)發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的順序進(jìn)展，這種進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行。在畫狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)，應(yīng)將代表各步的方框按它們成為活動(dòng)步的先后次序順序排列，并用有向連線將它們連接起來(lái)。活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個(gè)方向，有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進(jìn)展方向。

(2)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示的，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的，并與控制過(guò)程的發(fā)展相對(duì)應(yīng)。

(3)轉(zhuǎn)換條件。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯條件，轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。轉(zhuǎn)換條件X和分別表示在邏輯信號(hào)X為“1”狀態(tài)和“0”狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。符號(hào)X↑和X↓分別表示當(dāng)X從狀態(tài)和從狀態(tài)時(shí)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。使用最多的轉(zhuǎn)換條件表示方法是布爾代數(shù)表達(dá)式，如(X0?+?X3)·。

3．狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本結(jié)構(gòu)

(1)單序列。單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個(gè)轉(zhuǎn)換，每一個(gè)轉(zhuǎn)換的后面只有一個(gè)步，如圖6-23(a)所示。圖6-23單序列與選擇序列(a)單序列；(b)選擇序列開始；(c)選擇序列結(jié)束

(2)選擇序列。選擇序列的開始稱為分支，如圖6-23(b)所示，轉(zhuǎn)換符號(hào)只能標(biāo)在水平連線之下。如果步5是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件e=1成立，則發(fā)生由步5→步6的進(jìn)展；如果步5是活動(dòng)步，并且f=1，則發(fā)生由步5→步9的進(jìn)展。在某一時(shí)刻一般只允許選擇一個(gè)序列。

選擇序列的結(jié)束稱為合并，如圖6-23(c)所示。如果步5是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件m=1成立，則發(fā)生由步5→步12的進(jìn)展；如果步8是活動(dòng)步，并且n=1，則發(fā)生由步8→步12的進(jìn)展。

(3)并行序列。并行序列的開始稱為分支，如圖6-24(a)所示，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個(gè)序列同時(shí)激活時(shí)，這些序列稱為并行序列。如果步4是活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件a=1成立，則步3、7、9同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)步4變?yōu)椴换顒?dòng)步。為了強(qiáng)調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)，水平連線用雙線表示。步3、7、9被同時(shí)激活后，每個(gè)序列中活動(dòng)步的進(jìn)展將是獨(dú)立的。在表示同步的水平雙線之上，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。圖6-24并行序列(a)并行序列開始；(b)并行序列結(jié)束并行序列的結(jié)束稱為合并，如圖6-24(b)所示，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個(gè)轉(zhuǎn)換符號(hào)。當(dāng)直接連在雙線上的所有前級(jí)步都處于活動(dòng)狀態(tài)，并且轉(zhuǎn)換條件b=1成立時(shí)，才會(huì)發(fā)生步3、6、9到步10的進(jìn)展，即步3、6、9同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步，而步10變?yōu)榛顒?dòng)步。并行序列表示系統(tǒng)的幾個(gè)同時(shí)工作的獨(dú)立部分的工作情況。

(4)子步。如圖6-25所示，某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)完整的子功能。子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者在總體設(shè)計(jì)時(shí)容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，用更加簡(jiǎn)潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開始就陷入某些細(xì)節(jié)之中。設(shè)計(jì)者可以從最簡(jiǎn)單的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的全面描述開始，然后畫出更詳細(xì)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。子步中還可以包含更詳細(xì)的子步，這使設(shè)計(jì)方法的邏輯性很強(qiáng)，可以減少設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，縮短總體設(shè)計(jì)和查錯(cuò)所需要的時(shí)間。圖6-25子步

4．轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則

1)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件

在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，步的活動(dòng)狀態(tài)的進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)來(lái)完成的。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：

(1)該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步。

(2)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。

如果轉(zhuǎn)換的前級(jí)步或后續(xù)步不止一個(gè)，則轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)稱為同步實(shí)現(xiàn)，如圖6-26所示。圖6-26轉(zhuǎn)換的同步實(shí)現(xiàn)

2)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成的操作

轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)應(yīng)完成兩個(gè)操作：

(1)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒?dòng)步。

(2)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號(hào)相連的前級(jí)步都變?yōu)椴换顒?dòng)步。

5．繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖應(yīng)注意的問(wèn)題

繪制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖時(shí)應(yīng)該注意以下問(wèn)題：

(1)兩個(gè)步絕對(duì)不能直接相連，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換將它們隔開。

(2)兩個(gè)轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個(gè)步將它們隔開。

(3)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中初始步是必不可少的，它一般對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)等待啟動(dòng)的初始狀態(tài)，這一步可能沒(méi)有什么動(dòng)作執(zhí)行，因此很容易遺漏這一步。如果沒(méi)有該步，就無(wú)法表示初始狀態(tài)，系統(tǒng)也無(wú)法返回停止?fàn)顟B(tài)。

(4)只有當(dāng)某一步所有的前級(jí)步都是活動(dòng)步時(shí)，該步才有可能變成活動(dòng)步。如果用無(wú)斷電保持功能的編程元件代表各步，則PLC開始進(jìn)入RUN方式時(shí)各步均處于“0”狀態(tài)，因此必須要有初始化信號(hào)。應(yīng)將初始步預(yù)置為活動(dòng)步，否則狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)步，系統(tǒng)將無(wú)法工作。

6．舉例

某組合機(jī)床液壓滑臺(tái)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖如圖6-20所示，其工作過(guò)程分為原位、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步，相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件為SB、SQ1、SQ2、SQ3。液壓滑臺(tái)系統(tǒng)各液壓元件動(dòng)作情況如表6-1所示。根據(jù)上述狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的繪制方法，液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖6-27(a)所示。表6-1液壓元件動(dòng)作表圖6-27液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如果PLC已經(jīng)確定，可直接用編程元件M300～M303(FX系列)來(lái)代表這四步，設(shè)輸入/輸出設(shè)備與PLC的I/O點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表6-2所示，則可直接畫出如圖6-27(b)所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖接線圖。圖中，M8002為FX系列PLC產(chǎn)生初始化脈沖的特殊輔助繼電器。表6-2輸入/輸出設(shè)備與PLC的I/O點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

6.4狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的編程方法

梯形圖的編程方式是指根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖設(shè)計(jì)出梯形圖的方法。為了適應(yīng)各廠家的PLC在編程元件、指令功能和表示方法上的差異，下面主要介紹使用通用指令的編程方式、以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式、使用STL指令的編程方式和仿STL指令的編程方式。

為了便于分析，我們假設(shè)剛開始執(zhí)行用戶程序時(shí)，系統(tǒng)已處于初始步(用初始化脈沖M8002將初始步置位)，代表其余各步的編程元件均為OFF，為轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。6.4.1使用啟保停電路的編程方法

編程時(shí)用輔助繼電器來(lái)代表步。某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的輔助繼電器為“1”狀態(tài)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。由于轉(zhuǎn)換條件大都是短信號(hào)，即它存在的時(shí)間比它激活后續(xù)步為活動(dòng)步的時(shí)間短，因此應(yīng)使用有記憶(保持)功能的電路來(lái)控制代表步的輔助繼電器。屬于這類電路的有“啟保停電路”和具有相同功能的使用SET、RST指令的

電路。

如圖6-28(a)所示，M(i-1)、Mi和M(i+1)是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中順序相連的3步，Xi是步Mi之前的轉(zhuǎn)換條件。圖6-28使用通用指令的編程方式示意圖編程的關(guān)鍵是找出它的啟動(dòng)條件和停止條件。根據(jù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是它的前級(jí)步為活動(dòng)步，并且滿足相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件，所以步Mi變?yōu)榛顒?dòng)步的條件是M(i-1)為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件Xi=1，在梯形圖中則應(yīng)將M(i-1)和Xi的常開觸點(diǎn)串聯(lián)后作為控制Mi的啟動(dòng)電路，如圖6-28(b)所示。當(dāng)Mi和X(i+1)均為“1”狀態(tài)時(shí)，步M(i+1)變?yōu)榛顒?dòng)步，這時(shí)步Mi應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步，因此可以將M(i+1)=1作為使Mi變?yōu)椤?”狀態(tài)的條件，即將M(i+1)的常閉觸點(diǎn)與Mi的線圈串聯(lián)。也可用SET、RST指令來(lái)代替“啟保停電路”，如圖6-28(c)所示。這種編程方式僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，任何一種PLC的指令系統(tǒng)都有這一類指令，所以稱為使用通用指令的編程方式，可以適用于任意型號(hào)的PLC。

圖6-29所示是根據(jù)液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(見圖6-27(b))使用通用指令編寫的梯形圖。開始運(yùn)行時(shí)應(yīng)將M300置為“1”的狀態(tài)，否則系統(tǒng)無(wú)法工作，故將M8002的常開觸點(diǎn)作為M300置為“1”的條件。M300的前級(jí)步為M303，后續(xù)步為M301。由于步是根據(jù)輸出狀態(tài)的變化來(lái)劃分的，因此梯形圖中輸出部分的編程極為簡(jiǎn)單，可以分為兩種情況來(lái)處理：圖6-29使用通用指令編程的液壓滑臺(tái)系統(tǒng)梯形圖

(1)某一輸出繼電器僅在某一步中為“1”狀態(tài)。如Y1和Y2就屬于這種情況，可以將Y1線圈與M303線圈并聯(lián)，Y2線圈與M302線圈并聯(lián)。用這些輸出繼電器來(lái)代表該步(如用Y1代替M303)可以節(jié)省一些編程元件，但PLC的輔助繼電器數(shù)量是充足、夠用的，且多使用編程元件并不增加硬件費(fèi)用，所以一般情況下全部用輔助繼電器來(lái)代表各步。此時(shí)具有概念清楚、編程規(guī)范、梯形圖易于閱讀和容易查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。

(2)某一輸出繼電器在幾步中都為“1”狀態(tài)。應(yīng)將代表各有關(guān)步的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后，驅(qū)動(dòng)該輸出繼電器的線圈。如Y0在快進(jìn)、工進(jìn)步均為“1”狀態(tài)，所以將M301和M302的常開觸點(diǎn)并聯(lián)后控制Y0的線圈。注意，為了避免出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，不能將Y0線圈分別與M301和M302的線圈并聯(lián)。6.4.2以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法

圖6-30所示為以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式設(shè)計(jì)的梯形圖與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖中，要實(shí)現(xiàn)Xi對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：前級(jí)步為活動(dòng)步(M(i-1)=1)和轉(zhuǎn)換條件滿足(Xi=1)，所以用M(i-1)和Xi的常開觸點(diǎn)串聯(lián)組成的電路來(lái)表示上述條件。兩個(gè)條件同時(shí)滿足而該電路接通時(shí)，此時(shí)應(yīng)完成兩個(gè)操作：將后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步(用SETMi指令將Mi置位)和將前級(jí)步變?yōu)椴换顒?dòng)步(用RSTM(i-1)指令將M(i-1)復(fù)位)。這種編程方式與轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則之間有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用它編制復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的梯形圖時(shí)，更能顯示出它的優(yōu)越性。圖6-30以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式圖6-31所示為某信號(hào)燈控制系統(tǒng)的時(shí)序圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖。初始步時(shí)僅紅燈亮，按下啟動(dòng)按鈕X0，4s后紅燈滅、綠燈亮，6s后綠燈和黃燈亮，再過(guò)5s綠燈和黃燈滅、紅燈亮。按時(shí)間的先后順序，將一個(gè)工作循環(huán)劃分為4步，并用定時(shí)器T0～T3來(lái)為3段時(shí)間定時(shí)。開始執(zhí)行用戶程序時(shí)，用M8002的常開觸點(diǎn)將初始步M300置位。按下啟動(dòng)按鈕X0后，梯形圖第2行中M300和X0的常開觸點(diǎn)均接通，轉(zhuǎn)換條件X0的后續(xù)步對(duì)應(yīng)的M301被置位，前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器M300被復(fù)位。M301變?yōu)椤?”狀態(tài)后，控制Y0(紅燈)仍然為“1”狀態(tài)，定時(shí)器T0的線圈通電，4s后T0的常開觸點(diǎn)接通，系統(tǒng)將由第2步轉(zhuǎn)換到第3步，依此類推。圖6-31某信號(hào)燈控制系統(tǒng)(a)時(shí)序圖；(b)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；(c)以轉(zhuǎn)換為中心編程的梯形圖使用這種編程方式時(shí)，不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指令并聯(lián)，這是因?yàn)閳D6-31中前級(jí)步和轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時(shí)間是相當(dāng)短的，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級(jí)步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)電路被斷開，而輸出繼電器線圈至少應(yīng)該在某一步活動(dòng)的全部時(shí)間內(nèi)接通。

6.5步進(jìn)梯形指令的編程方法

許多PLC廠家都設(shè)計(jì)了專門用于編制順序控制程序的指令和編程元件，如美國(guó)GE公司和GOULD公司的鼓形控制器、日本東芝公司的步進(jìn)順序指令、三菱公司的步進(jìn)梯形指令等。

步進(jìn)梯形指令(StepLadderInstruction)簡(jiǎn)稱為STL指令。FX系列就有STL指令及RET復(fù)位指令。利用它們可以很方便地編制順序控制梯形圖程序。

FX2N系列PLC的狀態(tài)器S0～S9用于初始步，S10～S19用于返回原點(diǎn)，S20～S499為通用狀態(tài)，S500～S899有斷電保持功能，S900～S999用于報(bào)警。用它們編制順序控制程序時(shí)，應(yīng)與步進(jìn)梯形指令一起使用。FX系列還有許多用于步進(jìn)順序控制編程的特殊輔助繼電器以及使?fàn)顟B(tài)初始化的功能指令I(lǐng)ST，使得STL指令用于設(shè)計(jì)順序控制程序時(shí)更加方便。

使用STL指令的狀態(tài)器的常開觸點(diǎn)稱為STL觸點(diǎn)，它們?cè)谔菪螆D中的元件符號(hào)如圖6-32所示。從圖中可以看出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊具有三個(gè)功能：對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。圖6-32STL指令與狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖除了后面要介紹的并行序列的合并對(duì)應(yīng)的梯形圖外，STL觸點(diǎn)是與左側(cè)母線相連的常開觸點(diǎn)，當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的STL觸點(diǎn)接通，該步的負(fù)載被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，即后續(xù)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器被SET指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)與前級(jí)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器被系統(tǒng)程序自動(dòng)復(fù)位，前級(jí)步對(duì)應(yīng)的STL觸點(diǎn)斷開。使用STL指令時(shí)應(yīng)該注意以下問(wèn)題：

(1)與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令，即LD點(diǎn)移到STL觸點(diǎn)的右側(cè)，直到出現(xiàn)下一條STL指令或出現(xiàn)RET指令，RET指令使LD點(diǎn)返回左側(cè)母線。各個(gè)STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路一般放在一起，最后一個(gè)電路結(jié)束時(shí)一定要使用RET指令。

(2)?STL觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)或通過(guò)別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y、M、S、T等元件的線圈，STL觸點(diǎn)也可以使Y、M、S等元件置位或復(fù)位。

(3)?STL觸點(diǎn)斷開時(shí)，CPU不執(zhí)行它驅(qū)動(dòng)的電路塊，即CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的程序。在沒(méi)有并行序列時(shí)，任何時(shí)候只有一個(gè)活動(dòng)步，因此大大縮短了掃描周期。

(4)由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出，即同一元件的幾個(gè)線圈可以分別被不同的STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。實(shí)際上在一個(gè)掃描周期內(nèi)，同一元件的幾條OUT指令中只有一條被執(zhí)行。

(5)?STL指令只能用于狀態(tài)寄存器，在沒(méi)有并行序列時(shí)，一個(gè)狀態(tài)寄存器的STL觸點(diǎn)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。

(6)?STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中不能使用MC和MCR指令，但是可以使用CJP和EJP指令。當(dāng)執(zhí)行CJP指令跳入某一STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊時(shí)，不管該STL觸點(diǎn)是否為“1”狀態(tài)，均執(zhí)行對(duì)應(yīng)的EJP指令之后的電路。

(7)與普通的輔助繼電器一樣，可以對(duì)狀態(tài)寄存器使用LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST、OUT等指令，這時(shí)狀態(tài)器觸點(diǎn)的畫法與普通觸點(diǎn)的畫法相同。

(8)使?fàn)顟B(tài)器置位的指令如果不在STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊內(nèi)，執(zhí)行置位指令時(shí)系統(tǒng)程序不會(huì)自動(dòng)將前級(jí)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)器復(fù)位。

圖6-33所示小車一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路線由四段組成，它們分別對(duì)應(yīng)于S31～S34所代表的4步，S0代表初始步。圖6-33小車控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖假設(shè)小車位于原點(diǎn)(最左端)，系統(tǒng)處于初始步，S0為“1”狀態(tài)。按下啟動(dòng)按鈕X4，系統(tǒng)由初始步S0轉(zhuǎn)換到步S31。S31的STL觸點(diǎn)接通，Y0的線圈“通電”，小車右行，行至最右端時(shí)，限位開關(guān)X3接通，使S32置位，S31被系統(tǒng)程序自動(dòng)置為“0”狀態(tài)，小車變?yōu)樽笮小Ｐ≤囘@樣一步一步地順序工作下去，最后返回起始點(diǎn)，并停留在初始步。圖6-33中的梯形圖對(duì)應(yīng)的指令表程序如表6-3所示。表6-3小車控制系統(tǒng)指令表

6.6仿STL指令的編程方法

對(duì)于沒(méi)有STL指令的PLC，也可以仿照STL指令的設(shè)計(jì)思路來(lái)設(shè)計(jì)順序控制梯形圖，這就是下面要介紹的仿STL指令的編程方法。

圖6-34所示為某加熱爐送料系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖。除初始步外，各步的動(dòng)作分別為開爐門、推料、推料機(jī)返回和關(guān)爐門，分別用Y0、Y1、Y2、Y3驅(qū)動(dòng)動(dòng)作。X0是啟動(dòng)按鈕，X1～X4分別是各動(dòng)作結(jié)束的限位開關(guān)。與左側(cè)母線相連的M300～M304的觸點(diǎn)的作用與STL觸點(diǎn)的作用相似，其右邊電路塊的作用為驅(qū)動(dòng)負(fù)載、指定轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)，以及使前級(jí)步的輔助繼電器復(fù)位。圖6-34加熱爐送料系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖與梯形圖由于這種編程方式用輔助繼電器代替狀態(tài)器，用普通的常開觸點(diǎn)代替STL觸點(diǎn)，因此，與使用STL指令的編程方式相比，有以下的不同之處：

(1)與代替STL觸點(diǎn)的常開觸點(diǎn)(如圖6-34中M300～M304的常開觸點(diǎn))相連的觸點(diǎn)，應(yīng)使用AND或ANI指令，而不是LD或LDI指令。

(2)在梯形圖中用RST指令來(lái)完成代表前級(jí)步的輔助繼電器的復(fù)位，而不是由系統(tǒng)程序自動(dòng)完成。

(3)不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，當(dāng)某一輸出繼電器在幾步中均為“1”狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將代表這幾步的輔助繼電器常開觸點(diǎn)并聯(lián)來(lái)控制該輸出繼電器的線圈。6.7順序設(shè)計(jì)法中幾個(gè)應(yīng)注意的編程問(wèn)題

1．跳步與循環(huán)

復(fù)雜的控制系統(tǒng)不僅I/O點(diǎn)數(shù)多，而且狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖也相當(dāng)復(fù)雜，除包括前面介紹的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的基本結(jié)構(gòu)外，還包括跳步與循環(huán)控制，而且系統(tǒng)往往還要求設(shè)置多種工作方式，如手動(dòng)和自動(dòng)(包括連續(xù)、單周期、單步等)工作方式。手動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單，一般用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)；自動(dòng)程序的設(shè)計(jì)一般用順序控制設(shè)計(jì)法。

1)跳步

圖6-35所示狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖用狀態(tài)器來(lái)代表各步，當(dāng)步S31為活動(dòng)步，并且X5變?yōu)椤?”時(shí)，將跳過(guò)步S32，由步S31進(jìn)展到步S33。這種跳步與S31→S32→S33等組成的“主序列”中有向連線的方向相同，稱為正向跳步。當(dāng)步S34為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件X4·=1成立時(shí)，將從步S34返回到步S33，這種跳步與“主序列”中有向連線的方向相反，稱為逆向跳步。顯然，跳步屬于選擇序列的一種特殊情況。圖6-35含有跳步和循環(huán)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2)循環(huán)

在設(shè)計(jì)梯形圖程序時(shí)，經(jīng)常遇到一些需要多次重復(fù)的操作，如果一次一次地編程，顯然是非常繁瑣的。我們常常采用循環(huán)的方式來(lái)設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和梯形圖，如圖6-35所示。假設(shè)要求重復(fù)執(zhí)行10次由步S33和步S34組成的工藝過(guò)程，用C0控制循環(huán)次數(shù)，它的設(shè)定值等于循環(huán)次數(shù)10。每執(zhí)行一次循環(huán)，在步S34中使C0的當(dāng)前值加1，這一操作是將S34的常開觸點(diǎn)接在C0的計(jì)數(shù)脈沖輸入端來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)步S34變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，S34的常開觸點(diǎn)由斷開變?yōu)榻油ǎ笴0的當(dāng)前值加1。每次執(zhí)行循環(huán)的最后一步時(shí)，都根據(jù)C0的當(dāng)前值是否為10來(lái)判別是否應(yīng)結(jié)束循環(huán)，圖中是用步S34之后選擇序列的分支來(lái)實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)X4為“1”，如果循環(huán)未結(jié)束，C0的常閉觸點(diǎn)閉合，轉(zhuǎn)換條件X4·滿足時(shí)，則返回步S33；當(dāng)C0的當(dāng)前值為10，其常開觸點(diǎn)接通，轉(zhuǎn)換條件X4·C0滿足時(shí)，將由步S34進(jìn)展到步S35。

在循環(huán)程序執(zhí)行之前或執(zhí)行完后，應(yīng)將控制循環(huán)的計(jì)數(shù)器復(fù)位，這樣才能保證下次循環(huán)時(shí)的循環(huán)計(jì)數(shù)準(zhǔn)確。復(fù)位操作應(yīng)放在循環(huán)之外，如圖6-35中將計(jì)數(shù)器復(fù)位設(shè)在步S0和步S25中顯然比較方便。

2．選擇序列和并行序列的編程

循環(huán)和跳步都屬于選擇序列的特殊情況。對(duì)選擇序列和并行序列編程的關(guān)鍵在于對(duì)它們的分支及合并的處理。轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則是設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖的基本準(zhǔn)則。與單序列不同的是，在選擇序列和并行序列的分支、合并處，某一步或某一轉(zhuǎn)換可能有幾個(gè)前級(jí)步或幾個(gè)后續(xù)步，在編程時(shí)應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。

1)選擇序列的編程

(1)使用STL指令的編程。

如圖6-36所示，步S0之后有一個(gè)選擇序列的分支，當(dāng)步S0為活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件X0為“1”時(shí)，將執(zhí)行左邊的序列；如果轉(zhuǎn)換條件X3為“1”狀態(tài)，則將執(zhí)行右邊的序列。步S32之前有一個(gè)由兩條支路組成的選擇序列的合并，當(dāng)S31為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件X1得到滿足，或者S33為活動(dòng)步，轉(zhuǎn)換條件X4得到滿足時(shí)，都將使步S32變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)系統(tǒng)程序使原來(lái)的活動(dòng)步變?yōu)椴换顒?dòng)步。圖6-36選擇序列的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖一圖6-37所示為對(duì)圖6-36采用STL指令編寫的梯形圖。對(duì)于選擇序列的分支，步S0之后的轉(zhuǎn)換條件為X0和X3，可能分別進(jìn)展到步S31和S33，所以在S0的STL觸點(diǎn)開始的電路塊中，有兩條分別由X0和X3作為置位條件的支路。對(duì)于選擇序列的合并，由S31和S33的STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中的轉(zhuǎn)換目標(biāo)均為S32。

在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，其實(shí)沒(méi)有必要特別留意選擇序列如何處理，只要正確地確定每一步的轉(zhuǎn)換條件和轉(zhuǎn)換目標(biāo)即可。圖6-37選擇序列的梯形圖一

(2)使用通用指令的編程。

圖6-39所示為對(duì)圖6-38狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖使用通用指令編寫的梯形圖，對(duì)于選擇序列的分支，當(dāng)后續(xù)步M301或M303變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，都應(yīng)使M300變?yōu)椴换顒?dòng)步，所以應(yīng)將M301和M303的常閉觸點(diǎn)與M300線圈串聯(lián)。對(duì)于選擇序列的合并，當(dāng)步M301為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件X1滿足，或者步M303為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件X4滿足時(shí)，步M302都應(yīng)變?yōu)榛顒?dòng)步。M302的啟動(dòng)條件應(yīng)為M301·X1+M303·X4，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電路由兩條并聯(lián)支路組成，每條支路分別由M301、X1和M303、X4的常開觸點(diǎn)串聯(lián)而成。圖6-38選擇序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖二圖6-39選擇序列的梯形圖二

(3)以轉(zhuǎn)換為中心的編程。

圖6-40所示是對(duì)圖6-38采用以轉(zhuǎn)換為中心的編程方法設(shè)計(jì)的梯形圖。用仿STL指令的編程方式來(lái)設(shè)計(jì)的選擇序列的梯形圖，請(qǐng)讀者自己編寫。圖6-40選擇序列的梯形圖三

2)并行序列的編程

(1)使用STL指令的編程。

圖6-41所示為包含并行序列的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，由S31、S32和S34、S35組成的兩個(gè)序列是并行工作的，設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)應(yīng)保證這兩個(gè)序列同時(shí)開始并同時(shí)結(jié)束，即兩個(gè)序列的第一步S31和S34應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，兩個(gè)序列的最后一步S32和S35應(yīng)同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步。并行序列的分支的處理是很簡(jiǎn)單的，當(dāng)步S0為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件X0=1滿足時(shí)，步S31和S34同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，兩個(gè)序列同時(shí)開始工作。當(dāng)兩個(gè)前級(jí)步S32和S35均為活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，將實(shí)現(xiàn)并行序列的合并，即轉(zhuǎn)換的后續(xù)步S33變?yōu)榛顒?dòng)步，轉(zhuǎn)換的前級(jí)步S32和S35同時(shí)變?yōu)椴换顒?dòng)步。圖6-41并行序列的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖6-42所示是對(duì)圖6-41狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖采用STL指令編寫的梯形圖。對(duì)于并行序列的分支，當(dāng)S0的STL觸點(diǎn)和X0的常開觸點(diǎn)均接通時(shí)，S31和S34被同時(shí)置位，系統(tǒng)程序?qū)⑶凹?jí)步S0變?yōu)椴换顒?dòng)步；對(duì)于并行序列的合并，用S32、S35的STL觸點(diǎn)和X2的常開觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路使S33置位。在圖6-42中，S32和S35的STL觸點(diǎn)出現(xiàn)了兩次。如果不涉及并行序列的合并，則同一狀態(tài)器的STL觸點(diǎn)只能在梯形圖中使用一次，當(dāng)梯形圖中再次使用該狀態(tài)器時(shí)，只能使用該狀態(tài)器的一般常開觸點(diǎn)和LD指令。另外，F(xiàn)X系列PLC規(guī)定串聯(lián)的STL觸點(diǎn)的個(gè)數(shù)不能超過(guò)8個(gè)，即一個(gè)并行序列中的序列數(shù)不能超過(guò)8個(gè)。

圖6-42并行序列的梯形圖

(2)使用通用指令的編程。

圖6-43所示的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖包含了跳步、循環(huán)、選擇序列和并行序列等基本環(huán)節(jié)。

圖6-44所示是對(duì)圖6-43的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖采用通用指令編寫的梯形圖。步M301之前有一個(gè)選擇序列的合并，有兩個(gè)前級(jí)步M300和M313，M301的啟動(dòng)電路由兩條串聯(lián)支路并聯(lián)而成。M313與M301之間的轉(zhuǎn)換條件為·X13，相應(yīng)的啟動(dòng)電路的邏輯表達(dá)式為M313·

·X13，該串聯(lián)支路由M313、X13的常開觸點(diǎn)和C0的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)而成，另一條啟動(dòng)電路則由M300和X0的常開觸點(diǎn)串聯(lián)而成。步M301之后有一個(gè)并行序列的分支，當(dāng)步M301為活動(dòng)步，并且滿足轉(zhuǎn)換條件X1時(shí)，步M302與步M306應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，這是用M301和X1的常開觸點(diǎn)組成的串聯(lián)電路分別作為M302和M306的啟動(dòng)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與此同時(shí)，步M301應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步。步M302和M306是同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步的，因此只需要將M302的常閉觸點(diǎn)與M301的線圈串聯(lián)就行了。圖6-43復(fù)雜的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖6-44使用通用指令編寫的梯形圖步M313之前有一個(gè)并行序列的合并，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是所有的前級(jí)步(即步M305和M311)都是活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件X12滿足。由此可知，應(yīng)將M305、M311和X12的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，作為控制M313的啟動(dòng)電路。M313的后續(xù)步為步M314和M301，M313的停止電路由M314和M301的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)而成。編程時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

①不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象。

②當(dāng)M314變?yōu)椤?”狀態(tài)后，C0被復(fù)位(見圖6-43)，其常閉觸點(diǎn)閉合。下一次掃描開始時(shí)，M313仍為“1”狀態(tài)(因?yàn)樵谔菪螆D中，M313的控制電路放在M314的上面)，使M301的控制電路中最上面的一條啟動(dòng)電路接通，M301的線圈被錯(cuò)誤地接通，出現(xiàn)了M314和M301同時(shí)為“1”狀態(tài)的異常情況。為了解決這一問(wèn)題，應(yīng)將M314的常閉觸點(diǎn)與M301的線圈串聯(lián)。③如果在狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中僅有由兩步組成的小閉環(huán)，如圖6-45(a)所示，則相應(yīng)的輔助繼電器的線圈將不能“通電”。例如，在M202和X2均為“1”狀態(tài)時(shí)，M203的啟動(dòng)電路接通，但這時(shí)與它串聯(lián)的M202的常閉觸點(diǎn)卻是斷開的，因此M203的線圈將不能“通電”。出現(xiàn)上述問(wèn)題的根本原因是步M202既是步M203的前級(jí)步，又是它的后續(xù)步。如圖6-45(b)所示，在小閉環(huán)中增設(shè)一步就可以解決這一問(wèn)題，這一步只起延時(shí)作用，延時(shí)時(shí)間可以取的很短，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)有什么影響。圖6-45僅有兩步的小閉環(huán)的處理

(3)以轉(zhuǎn)換為中心的編程。

以轉(zhuǎn)換為中心的編程與選擇序列的編程基本相同，只是要