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2.3 PLC的梯形图

2.3.1 梯形图的相关原则

梯形图相关定义

梯形图编程语言习惯上称为梯形图。梯形图沿袭了继电器控制电路的形式。也可以说,梯形图编程语言是在电气控制系统中常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的,具有形象、直观、实用、电气技术人员容易接受的优点,是目前用得最多的一种PLC编程语言。

梯形图是 PLC 模拟继电器控制系统的编程方法。它由触点、线圈或功能方框等构成。梯形图左、右的垂直线称为左、右母线,PLC的右母线通常省略不画出。画梯形图时,从左母线开始,经过触点和线圈(或功能方框),终止于右母线。在梯形图中,可以把左母线看作是提供能量的母线。

梯形图的优缺点

(1)梯形图编程语言形象直观,类似电气控制系统中继电器控制电路图。

(2)梯形图逻辑关系明显,尽管不如语句表编程语言输入方便。

(3)梯形图比顺序功能图编程语言和高级编程语言需要的硬件设备要少。

梯形图与继电器控制电路图之间的差异

(1)PLC采用梯形图编程是模拟继电器控制系统的表示方法,因而梯形图内各种元件也沿用了继电器的叫法,称为“软继电器”。梯形图中的“软继电器”不是物理继电器,每个“软继电器”各为存储器中的一位,相应位为“1”态,表示该继电器线圈“得电”。用“软继电器”就可以按继电器控制系统的形式来设计梯形图。

(2)梯形图中流过的“电流”不是物理电流,而是“能流”,它只能从左到右、自上而下流动。“能流”不允许倒流。“能流”到,线圈则接通。“能流”是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示方式。“能流”流向的规定顺应了 PLC 的扫描是自左向右、自上而下顺序地进行,而继电器控制系统中的电流是不受方向限制的,导线连接到哪里,电流就可以流到哪里。

(3)梯形图中的动合、动断触点不是现场物理开关的触点。它们对应输入、输出映像寄存器或数据寄存器中的相应位的状态,而不是现场物理开关的触点状态。PLC认为动合触点是取位状态操作;动断触点应理解为位取反操作。因此,在梯形图中同一元件的一对动合、动断触点的切换没有时间的延迟,动合、动断触点只是互为相反状态。而继电器控制系统大多数的电器属于先断后合型的电器。

(4)梯形图中的输入线圈不是物理线圈,不能用它直接驱动现场执行机构。输出线圈的状态对应输出映像寄存器相应的状态,而不是现场电磁开关的实际状态。

(5)编写程序时,PLC内部继电器的触点原则上可无限次反复使用,因为存储单元中的位状态可取用任意次;继电器控制系统中的继电器触点数是有限的。但是,PLC内部的线圈通常只引用一次。因此,应慎重对待重复使用同一地址编号的线圈。

2.3.2 梯形图的编程方法

梯形图的编程规则

梯形图是一种从继电器、接触器控制电路图演变而来的图形语言。它借助类似于继电器的动合触点、动断触点、线圈,以及串联与并联等术语和图形符号,并增加一些继电器、接触器控制系统没有的图形符号,这些图形符号被称为编程元件。梯形图是根据控制要求连接而成的表示 PLC 输入和输出之间逻辑关系的图形,其信号流向清楚,既直观又易懂,不需要计算机专业知识。对于熟悉继电器、接触器表达方式的人来讲,很容易接受。

梯形图编写的格式

(1)梯形图按行从上至下编写,每一行从左至右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写顺序一致。

(2)梯形图中左、右边垂直线分别称为起始母线、终止母线。每一逻辑行必须从左母线开始画起。右母线可以省略。

(3)每个梯形图由多个梯级组成,每个输出元素可以构成一个梯级,每个梯级可由多个支路组成。每个梯级必须有一个输出元件。

(4)梯形图的最右侧必须连接输出元件,输出元件用椭圆形线圈表示。

(5)梯形图的触点有两种,即动合触点和动断触点,这些触点可以是 PLC 的输入/输出继电器触点或内部继电器触点,也可以是内部继电器、定时器、计数器的状态。每一个触点都有自己的特殊标记,以示区别。同一标记的触点可以反复使用,次数不限。这是由于每一触点的状态存入 PLC 内的存储单元,可以反复读/写。

(6)梯形图的触点可以任意串、并联,而输入线圈只能并联,不能串联。

(7)一个完整的梯形图程序必须用“END”结束。

几个定义/概念

(1)软继电器:在 PLC 的梯形图设计中,主要利用“软继电器”线圈的“吸-放”功能和触点的“通-断”功能来进行的。实际上,PLC内部并没有继电器那样的实体,只有内部寄存器中某位触发器。根据计算机对信息的“存-取”原则来读出触发器的状态,或者在一定条件下改变它的状态。对于“软继电器”的线圈定义号,只能有一个,而它的触点既有动合触点又有动断触点,而对于触点状态,可以无数次读出,因为对每位存储器状态可读任意次数。

(2)能流:在梯形图中,并没有真实的电流流动,为了便于分析 PLC 的周期扫描原理以及信息存储空间分布规律,假设梯形图中有“电流”流动,这就是“能流”。在梯形图中,“能流”只能作单方向流动——从左向右流动,层次的改变只能先上后下。 c+CKaeSQuaugLYyhVOsXPWHCa2mSjs8m2YgABIAWsZrtO5Cz1/p7gDAfTQKhArkL

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