PLC梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法是什么

時間：2023-03-15作者：潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司瀏覽：36

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(yīng)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(shè)計繼電器電路圖的方法來設(shè)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(chǔ)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(diào)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(jié)果。電工手冊中常用的繼電器電路圖可以作為設(shè)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(jié)果不是一的，設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計方法叫做經(jīng)驗設(shè)計法，它可以用于較簡單的梯形圖(例如手動程序)的設(shè)計。

2. 小車控制程序的設(shè)計

2.7節(jié)給出了三相異步電動機正反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)控制的基礎(chǔ)上設(shè)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(guān)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(guān)SQ2處停止運動，延時8s后開始左行。

3)回到左限位開關(guān)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(shè)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(zhuǎn)換為梯形圖時，首先應(yīng)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(guān)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(nèi)的過程映像輸入/輸出位的之間的關(guān)系?？梢詫⒗^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(zhì)不變。根據(jù)PLC外部接線圖給出的關(guān)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(shè)置了“按鈕聯(lián)鎖”，即將正轉(zhuǎn)起動按鈕I0.0的常閉觸點與控制反轉(zhuǎn)的Q4.1的線圈串聯(lián)，將反轉(zhuǎn)起動按鈕I0.1的常閉觸點與控制正轉(zhuǎn)的Q4.0的線圈串聯(lián)。設(shè)Q4.0的線圈通電，電動機正轉(zhuǎn)。這時如果想改為反轉(zhuǎn)，可以不按停止按鈕I0.2，直接按反轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)。

(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(yīng)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(zhuǎn)馬上切換到反轉(zhuǎn)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(zhì)量不好，某一接觸器的主觸點被斷電時產(chǎn)生的電弧熔焊而被粘結(jié)，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(yīng)在PLC外部設(shè)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(shè)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(shè)計

在異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路的基礎(chǔ)上設(shè)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)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(shè)計，然后將梯形圖中相應(yīng)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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