2.2 PLC802梯形图的设计方法

2.2.1 根据继电器电路设计梯形图的方法

继电器—接触器控制系统电路与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器—接触器控制电路来设计梯形图（LAD）。

1.根据经验设计法设计梯形图

PLC802的梯形图设计经验法，就是要依靠平时所积累的设计经验来设计梯形图。PLC发展初期就沿用了设计继电器电路的方法来设计梯形图，既在已有的典型继电器电路的基础上，根据被控制对象对控制的要求，不断地修改完善成梯形图。这种方法没有普遍的规律可以遵循，一切都要靠设计者的经验来实现，就是把设计继电器电路的思维转化为PLC梯形图设计思维。它一般用于逻辑关系较简单的梯形图设计。

经验设计法是沿用设计继电器—接触器控制电路的方法来设计梯形图，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的要求，不断地修改和完善梯形图。从实践来看，经验设计法可用于较简单的梯形图设计。

2.电动机正转控制电路

（1）控制要求

按下起动按钮SB1，电动机自锁正转；按下停止按钮SB2，电动机停转。电动机正转控制电路如图2-20所示。

（2）PLC输入/输出分配

根据“经验设计法”可以进行I/O资源分配，见表2-1。

停止时：按下停止按钮SB2→停止信号I0.1为“1”→I0.1常闭触点断开→线圈“失电”（低电平）→电动机停转。

PLC外部接线如图2-21a所示。

根据电动机工作原理，可以进行图2-21b所示的编程。起动时：按下起动按钮SB1→起动信号I0.0为“1”（高电平）→I0.0常开触点接通；不按停止按钮SB2→停止信号I0.1为“0”（低电平）→I0.1常闭触点接通→Q0.0线圈“有电”（高电平）→Q0.0触点闭合“自锁”→电动机连续正转。如果按下停止按钮，则Q0.0不能自保而掉电，电动机停止运行。具体的波形图如图2-21c所示。

数控小贴士

PLC802是用I和Q来表示输入/输出的。I是指输入点（Input），比方说一个PLC有10个I点，一般意思就是它能接10个开关，或其他输入信号。在PLC802中，I点是八进制，即I0.0～I0.7，接下来是I1.0～I1.7，依次类推。Q是指输出点（Output），不用英文字符O的原因主要是为了区别于数字0。比方说一个PLC有10个Q点，一般意思就是它能驱动10个不同的负载，如接触器、电磁阀等。PLC802的Q点也是八进制，即Q0.0～Q0.7，接下来是Q1.0～Q1.7。

3.相同点与不同点

相同点：继电器—接触器控制系统电路与梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处。如：PLC控制元件也称为继电器，有线圈—常开触点—常闭触点，当某个继电器线圈有电时，其常开触点闭合，常闭触点断开。

不同点：梯形图是PLC的程序，是一种软件，继电器—接触器控制电路是由硬件元件组成的。

2.2.2 LAD常见逻辑结构

在LAD编辑中常见的逻辑结构包括自保、中线输出、串行方框指令、并行方框（线圈）输出等。

1.自保

图2-22所示网络使用一个正常的触点（“开始”）和一个负（非）触点（“停止”）。一旦继电器输出成功激活，则保持锁定，直至符合“停止”条件。

2.中线输出

如果符合第一个条件，初步输出（输出二）在第二个条件评估之前显示。用户还可以建立有中线输出的多个级档，如图2-23所示。

3.串行方框指令

如果第一个方框指令评估成功，电源顺网络流至第二个方框指令。用户可以在网络的同一级上将多条ENO指令用串联方式级联。如果任何指令失败，剩余的串联指令不会执行；使能位停止（错误不通过该串联级联），如图2-24所示。

4.并行方框（线圈）输出

当符合起始条件时，所有的输出（方框和线圈）均被激活。如果一个输出未评估成功，电源仍然流至其他输出；不受失败指令的影响，如图2-25所示。

2.2.3 位逻辑指令

PLC最初的设计目的是为了替代继电器，因此，类似与继电器控制线路的位逻辑指令是最基本的、最常见的，图2-26所示为PLC802最常见的几种位逻辑。

1.常开与常闭触点

在PLC802控制程序中，使用I/O地址来访问实际连接到CPU输入/输出端子的实际器件。也就是说，对于常开和常闭触点，以PLC802实际获得的信号为准，而不是以继电器的常开或常闭符号为准，这个必须引起足够的重视。

2.置位与复位置位（S）和复位（R）指令设置（打开）或复原某个位，如图2-27所示为RS指令。

2.2.4 计时器

PLC802指令集提供三种不同类型的计时器：接通延时计时器（TON），用于单间隔计时；保留性接通延时计时器（TONR），用于累计一定数量的定时间隔；断开延时计时器（TOF），用于延长时间以超过关闭时间（或假条件），例如电动机关闭后使电动机冷却。表2-2所示为计时器操作的逻辑。

1.计时器的分辨率

计时器的分辨率由计时器号码决定，每一个当前值都是时间基准的倍数。例如，10ms计时器中的数值50表示500ms。在西门子802系列数控中，计时器定义如下：T0～T15（100ms计时器）；T16～T39（10ms计时器，仅802DslPlus）；T16～T63（10ms计时器，仅802DslPro）。

2.接通延时计时器

如图2-28所示，接通延时计时器（TON）指令在启用输入为“打开”时，开始计时。当前值（Txxx）大于或等于预设时间（PT）时，计时器位为“打开”。启用输入为“关闭”时，接通延时计时器当前值被清除。达到预设值后，计时器仍继续计时，达到最大值32767时，停止计时。

（1）计时器的起动、停止与复位

可用“复原”（R）指令复原任何计时器。“复原”指令执行下列操作：计时器位=关闭，计时器当前值=0。

图2-29中，在1s之后，100ms计时器T3超时，然后接通Q0.0；其中I0.0打开=T3被启用，I0.0关闭=禁止和复原T3。

其时序图如图2-30所示。

（2）计时器的起动、停止与复位

可用“复原”（R）指令复原任何计时器。“复原”指令执行下列操作：

计时器位=关闭，计时器当前值=0。

图2-31为计时器的另外一个范例程序。

其时序图如图2-32所示。

3.TOF和TONR指令

断开延时计时器（TOF）指令用于在输入关闭后，延迟固定的一段时间再关闭输出。启用输入打开时，计时器位立即打开，当前值被设为0。输入关闭时，计时器继续计时，直到消逝的时间达到预设时间。达到预设值后，计时器位关闭，当前值停止计时。如果输入关闭的时间短于预设数值，则计时器位仍保持在打开状态。TOF指令必须遇到从“打开”至“关闭”的转换才开始计时。如果TOF计时器位于SCR区域内部，而且SCR区域处于非现用状态，则当前值被设为0，计时器位被关闭，而且当前值不计时。

掉电保护性接通延时计时器（TONR）指令在启用输入为“打开”时，开始计时。当前值（Txxx）大于或等于预设时间（PT）时，计时位为“打开”。当输入为“关闭”时，保持保留性延迟计时器当前值。可使用保留性接通延时计时器为多个输入“打开”阶段累计时间。使用“复原”指令（R）清除保留性延迟计时器的当前值。达到预设值后，计时器继续计时，达到最大值32767时，停止计时。

2.2.5 计数器

PLC802共提供了32个或64个计数器（根据型号不同个数也不同），计数器可以作为以下三个类型的计数器使用：

◆CTU：增计数器；

◆CTD：减计数器；

◆CTUD：增/减计数器。

1.CTU增计数器

CTU增计数器如图2-33所示。每次向上计数输入CU从关闭向打开转换时，向上计数（CTU）指令从当前值向上计数。当前值（Cxxx）大于或等于预设值（PV）时，计数器位（Cxxx）打开。复原（R）输入打开或执行“复原”指令时，计数器被复原。达到最大值（32，767）时，计数器停止计数。

2.CTD减计数器

CTD减计数器如图2-34所示。每次向下计数输入CD从关闭向打开转换时，向下计数（CTD）指令从当前值向下计数。当前值Cxxx等于0时，计数器位（Cxxx）打开。输入（LD）打开时，计数器复原计数器位（Cxxx）并用预设值（PV）载入当前值。达到零时，向下计数器停止计数，计数器位Cxxx打开。减计数器的范围也是从C0～C255。

CTD减计数器指令的操作数类型与CTU类似，即CU与CD、R与LD类似。

【实例】 请根据PLC802编程，机床某行程开关动作计数，原设定每三次动作要执行一次报警输出。

编写主程序如图2-35所示。

与该程序相对应的波形如图2-36所示。

3.CTUD增/减计数器

CTUD增/减计数器如图2-37所示。每次向上计数输入CU从关闭向打开转换时，向上/向下计时（CTUD）指令向上计数，每次向下计数输入CD从关闭向打开转换时，向下计数。计数器的当前值Cxx保持当前计数。每次执行计数器指令时，预设值PV与当前值进行比较。达到最大值（32，767），位于向上计数输入位置的下一个上升沿使当前值返转为最小值（-32，768）。在达到最小值（-32，768）时，位于向下计数输入位置的下一个上升沿使当前计数反转为最大值（32，767）。当前值Cxx大于或等于预设值PV时，计数器位Cxx打开。否则，计数器位关闭。当“复原”（R）输入打开或执行“复原”指令时，计数器被复原。达到PV时，CTUD计数器停止计数。

图2-38所示是CTUD指令的一个程序例子。

对应的波形图如图2-39所示。