第9章PLC的梯形图程序设计方法及应用实例

1、电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）第第9章章 PLC的梯形图程序设计方法及应用实例的梯形图程序设计方法及应用实例内容提要内容提要学习要求学习要求PLC的梯形图程序设计法是目前使用较广泛的一种设计方法，故本章重点介绍PLC梯形图的经验设计法及应用、梯形图的逻辑设计法及应用、梯形图的翻译设计法及应用和梯形图的程序控制设计法及应用。掌握PLC梯形图程序设计法。了解PLC梯形图四种设计法应用的优缺点。熟练掌握PLC的梯形图的顺序控制设计法，能够利用此法根据具体问题画出顺序功能图，然后画出梯形图。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC

2、梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用一些经验设计法的基本步骤：一些经验设计法的基本步骤：（1）分解控制功能，画输出线圈梯级。 （2）建立辅助位梯级。 （3）画互锁条件和保护条件。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.1 启动、保持和停止电路启动、保持和停止电路图9.1 单向全压启动控制电路 图9.2 单向全压启动控制电路梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.2 运货小车的自动控制运货小

3、车的自动控制1运货小车的工艺过程图9.3 运货小车示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.2 运货小车的自动控制运货小车的自动控制2程序设计（1）输入/输出点地址分配。停止按钮SB0 I0.0右行启动按钮SB1 I0.1左行启动按钮SB2 I0.2限位开关SQ0 I0.3限位开关SQ1 I0.4限位开关SQ2 I0.5小车右行 Q0.0小车左行 Q0.1小车装料 Q0.2小车卸料 Q0.3电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图

4、的经验设计法及应用9.1.2 运货小车的自动控制运货小车的自动控制2程序设计图9.4 小车控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.2 运货小车的自动控制运货小车的自动控制3程序说明 为使小车自动停止，将I0.5和I0.3的常闭触点分别与Q0.0和Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器T37和T38的常开触点，分别与手动右行和左行的I0.1、I0.2的常开触点并联，并用限位开关对应的I0.3、I0.4和I0.5的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。电气控制

5、与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的控制交通指挥信号灯的控制1控制开关信号灯受一个启动开关控制。当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮；当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的控制交通指挥信号灯的控制2控制要求根据控制要求可知，这是一个时序逻辑控制系统。 图9.5 交通指挥信号灯时序图电气控制与电气控制与PLC原

6、理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的控制交通指挥信号灯的控制3输入/输出地址分配根据时序图，交通信号灯输入/输出地址分配为： 启动按钮： I0.0 警灯： Q0.0南北红灯： Q0.1 东西绿灯： Q0.2南北绿灯： Q0.5 东西黄灯： Q0.3南北黄灯： Q0.6 东西红灯： Q0.4电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.1 PLC梯形图的经验设计法及应用梯形图的经验设计法及应用9.1.3 交通指挥信号灯的控制交通指挥信号灯的控制4程序设计及说明图9.6 交通指挥信号灯控

7、制梯形图程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制图9.7 三层电梯地址分配和示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制1三层电梯动作控制要求（1）当电梯位于1层或2层时，若按3层的向下外呼按钮SB23，则电梯上升到3层，由行程开关SQ3停止电梯上升。（2）当电梯位于1层时，若按2层的向上外呼按钮SB12，则电梯

8、上升到2层，由行程开关SQ2停止电梯上升。（3）当电梯位于2层或3层时，若按1层的向上外呼按钮SB11，则电梯下降到1层，由行程开关SQ1停止电梯下降。（4）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。（5）当电梯位于3层时，若按2层的向下外呼按钮SB22，此时3层的向下外呼按钮SB23不按，则电梯上升到2层，行程开关SQ2停止电梯上升。（6）当电梯位于3层时，若下方仅出现2层的向上外呼信号SB12，即1层的向上外呼按钮SB11不按，则电梯下降到2层，由行程开关SQ2停止电梯下降。（7）电梯在上升途中，不允许下降。（8）电梯在下降途中，不允

9、许上升。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制下面我们逐条对上面的动作要求（1）（8）用逻辑设计法进行设计： 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制对（2） ：这条输出也是电梯上升，进入条件为 SQ1SB12，退出条件为 SQ2 动作。因此，Q0.0 的逻辑方程为： (Q0.0)(SQ1 SB12Q0.0) SQ3

10、f 对（3） ：这种情况输出为电梯下降，用输出继电器 Q0.1 表示。进入条件为（SQ2+SQ3）SB11，退出条件为 SQ1 动作。因此，Q0.1 的逻辑方程为： (Q0.1)(SQ2SQ3) SB11Q0.1 SQ1f 对（4） ：这种情况输出为电梯下降，进入条件为 SQ3SB22，退出条件为 SQ2 动作。因此，Q0.1 的逻辑方程为： (Q0.1)(SQ3 SB22Q0.1) SQ2f 对（5） ：这条输出是电梯上升，进入条件为 SQ1 SB2 SB23，退出条件是 SQ2 动作。因此，Q0.1 的逻辑方程为： (Q0.0)(SQ1 SB22 SB23Q0.0) SQ2f 电气控制与电

11、气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制对（6） ：这条输出是电梯下降，进入条件为SQ3 SB12 SB11，退出条件为 SQ2 动作。因此，Q0.1 的逻辑方程为： (Q0.1)(SQ3 SB12 SB11Q0.1) SQ2f 对 （7） ： 为了满足电梯在上升途中， 不允许下降， 只需在 Q0.1 逻辑式中串联 Q0.0 的 “非” ，也就是实现联锁。当 Q0.0 动作时，不允许 Q0.1 动作。 对（8） ：同上，只是在 Q0.0 中串联 Q0.1 的“非” 。

12、 将上面的逻辑方程整理如下： (Q0.0)SQ1 SQ2SB23Q0.0SQ3SQ1 SB12Q0.0SQ2SQ1 SB22 SB23Q0.0SQ2 Q0.1f (Q0.1)SQ2SQ3SB11Q0.1SQ1SQ3 SB22Q0.1SQ2SQ3 SB12 SB11Q0.1 SQ2 Q0.0f 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.1 集选电梯外呼信号停站控制集选电梯外呼信号停站控制集选三层电梯的梯形图如图9.8所示 图9.8 三层电梯的控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）

13、版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.2 装卸料小车多方式运动控制装卸料小车多方式运动控制1控制要求（1）如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮SB，小车仍停车。（2）如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下启动按钮SB，小车右行，直到两者相等时停车。（3）如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号相等时，按下启动按钮SB，小车左行，直到两者相等时停车。图9.9 装卸料小车示意图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计

14、法及应用9.2.2 装卸料小车多方式运动控制装卸料小车多方式运动控制2根据控制要求，三层电梯输入点和输出点对应分配电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.2 装卸料小车多方式运动控制装卸料小车多方式运动控制3用逻辑设计法设计上述问题设存储位M0.1M0.5分别对SB1SB5进行记忆，其逻辑表达式为：图9.10 装卸料小车多方式运动控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动控制深孔钻床的自动控制1

15、深孔钻床的控制要求图9.11 工作循环图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动控制深孔钻床的自动控制2程序设计表9.1 元件节拍表电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动控制深孔钻床的自动控制2设置中间线圈3列写中间线圈开关、执行元件逻辑函数式，并画出梯形图图9.12 深孔钻床的控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.2 梯形图的逻辑设计法及应用

16、梯形图的逻辑设计法及应用9.2.3 深孔钻床的自动控制深孔钻床的自动控制4按PLC程序的逻辑函数式画出梯形图还需进一步检查和修改，以缩短系统的研制周期，检查的主要内容是：能否符合控制要求，合理利用指令，提高内存的利用率，缩短运行周期，提高系统的运行速度；修改的目的是：从梯形图的可靠性、经济性、简明性全面考虑看是否增加必要的中间线圈并加入必需的信号指示。在本例中，各中间线圈的逻辑函数式和执行逻辑函数式符合控制要求，但在梯形图中需加入停止按钮及必要的信号指示（略）。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.

17、3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制三速异步电动机启动和自动加速的控制1三速异步电动机启动和自动加速的继电器控制原理简介图9.13 继电器控制电路图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制三速异步电动机启动和自动加速的控制2程序设计图9.14 PLC控制系统的外部接线电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.1 三速异步电动机启动和自动加速的控制三速异步电动机

18、启动和自动加速的控制2程序设计图9.15 梯形图程序电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.2 异步电动机长动与点动控制异步电动机长动与点动控制异步电动机的长动和点动控制电路 图9.16 长动与点动控制电路电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.3 PLC梯形图的梯形图的“翻译翻译”设计法及应用设计法及应用9.3.2 异步电动机长动与点动控制异步电动机长动与点动控制图9.17 长动与点动控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 P

19、LC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用图9.18 功能图及顺序功能指令编程方式示意图1顺序功能指令编程方式电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用图9.19 启保停编程方式和以转换为中心的编程方式 2启保停电路编程方式3以转换为中心的编程方式 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的控制液压剪切机的控制（1）液压剪切机液压工作过程。 图9.20 液压剪板机的结构原

20、理简图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的控制液压剪切机的控制（2）输入/输出地址分配。启动： I0.0 板料送料：Q0.0压钳原位(SQ2)： I0.1 压钳压行：Q0.1压钳压力到位(SQ3)： I0.2 压钳返回：Q0.2剪刀原位(SQ4)： I0.3 剪刀剪行：Q0.3剪刀剪到位（SQ5）： I0.4 剪刀返回：Q0.4板料到位（SQ1）： I0.5电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序

21、控制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的控制液压剪切机的控制（3）绘制顺序功能流程图如图9.21所示。 图9.21 液压剪板机的顺序功能图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.1 液压剪切机的控制液压剪切机的控制（4）根据工作过程编制控制梯形图程序。 图9.22 液压剪板机控制梯形图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的控制组合机床动力滑台的控制1动力滑台液压系统的工

22、作过程图1.50 动力滑台液压系统图 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的控制组合机床动力滑台的控制2输入/输出地址分配启动： I0.0 电磁阀1YA：Q0.0行程阀11动作信号： I0.1 电磁阀3YA：Q0.1行程开关： I0.2 电磁阀2YA：Q0.2压力继电器： I0.3 原位行程开关： I0.4 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的

23、控制组合机床动力滑台的控制3动力滑台功能流程图 图9.23 动力滑台功能流程图电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.2 组合机床动力滑台的控制组合机床动力滑台的控制4动力滑台控制梯形图程序 图9.24 动力滑台控制梯形图 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制交通指挥信号灯的顺序控制（1）交通信号灯输入/输出地址分配为：启动按钮： I0.0 警灯： Q0.0南北

24、红灯： Q0.1 东西绿灯： Q0.2南北绿灯： Q0.5 东西黄灯： Q0.3南北黄灯： Q0.6 东西红灯： Q0.4电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制交通指挥信号灯的顺序控制（2）根据控制要求和动作编制顺序功能流程图 图9.25 交通指挥信号灯控制功能流程图这是一个典型的并列结构，在并列结构中还有选择结构，但是控制功能清晰。在功能图中，严格按照工艺流程过程编制顺序功能图，以便于理解。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4

25、PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.3 交通指挥信号灯的顺序控制交通指挥信号灯的顺序控制（3）绘制控制梯形图 图9.26 交通指挥信号灯顺序控制梯形图S7-200 PLC的顺控指令不支持直接输出（）的双线圈操作。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.4 自动门顺序控制自动门顺序控制（1）控制要求及过程。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.4 自动门顺

26、序控制自动门顺序控制（2）自动门输入/输出地址分配。 微波开关K1：I0.0开门减速开关SQ4：I0.4高速开门KM4：Q0.4开门极限开关SQ3：I0.3低速开门KM3：Q0.3关门减速开关SQ2：I0.2高速关门KM2：Q0.2关门极限开关SQ1：I0.1低速关门KM1：Q0.1电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.4 自动门顺序控制自动门顺序控制（3）根据控制要求，设计的顺序功能流程图如图9.28所示。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形

27、图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.4 自动门顺序控制自动门顺序控制（4）设计自动门控制梯形图如图9.29所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的顺序控制皮带传输线的顺序控制 （1）皮带传输线及控制要求。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的顺序控制皮带传输线的顺序控制 （2）PLC的输入/输出地址分配如下：启动按钮： I0.0

28、 皮带电机M4：Q0.1停止按钮及M1故障信号：I0.1 皮带电机M3：Q0.2M2故障信号： I0.2 皮带电机M2：Q0.3M3故障信号： I0.3 皮带电机M1：Q0.4紧急停车及M4故障信号：I0.4电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.5 皮带传输线的顺序控制皮带传输线的顺序控制 （3）根据控制要求及过程，编制的顺序功能流程图如图9.31所示 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4

29、.5 皮带传输线的顺序控制皮带传输线的顺序控制 （4）用步进功能指令编制控制梯形图。根据功能图编制的控制梯形图如图9.32所示。电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制大、小球分检机械臂装置的控制（1）大、小球分检机械臂装置的工作过程。 电气控制与电气控制与PLC原理及应用（第原理及应用（第2版）版）9.4 PLC梯形图的顺序控制设计法及应用梯形图的顺序控制设计法及应用9.4.6 大、小球分检机械臂装置的控制大、小球分检机械臂装置的控制（2）输入/输出点地址分配。启动按钮 SB1： I0.0 原始位置指示灯 HL： Q0.0 停止按钮 SB2： I0.1 抓球电磁铁 K： Q0.1 上限位开关 LS1： I0.2 下行接触器 KM1： Q0.2 下限位开关 LS2： I0.3 上行接触器 KM2： Q0.3 左限位开关 LS3： I0.4 右行接触器 KM3： Q0.4 小球右限位开关 LS4： I0.5 左行接触器 KM4： Q0.5 大球右限位开关 LS5： I0.6 大、小球检测开关 SQ： I0.7 电气控制与电气控制与PLC原理