一文解析PLC梯形圖的結(jié)構(gòu)

一、總體分析

1 系統(tǒng)分析

依據(jù)控制系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對被控對象的工藝過程、工作特點以及控制系統(tǒng)的控制過程、控制規(guī)律、功能和特征進行詳細分析，明確輸入、輸出物理量是開關(guān)量還是模擬量，明確劃分控制的各個階段及其特點，階段之間的轉(zhuǎn)換條件，畫出完整的工作流程圖和各執(zhí)行元件的動作節(jié)拍表。

2 看主電路

進一步了解工藝流程及其對應(yīng)的執(zhí)行裝置和元器件。

3 看PLC控制系統(tǒng)的I/O配置和PLC的I/O接線

了解輸入信號和對應(yīng)輸入繼電器的配置、輸出繼電器的配置及其所接的對應(yīng)負載。

在沒有給出輸入/輸出設(shè)備定義和PLC的I/O配置的情況下，應(yīng)根據(jù)PLC的I/O接線圖或梯形圖和指令語句表，做出輸入/輸出設(shè)備定義和PLC的I/O配置。

4 通過PLC的I/O接線圖了解梯形圖

PLC的I/O接線是連接主電路和PLC梯形圖的紐帶。

(1) 根據(jù)用電器(如電動機、電磁閥、電加熱器等)主電路控制電器(接觸器、繼電器)主觸點的文字符號，在PLC的I/O接線圖中找出相應(yīng)編程元件的線圈，便可得知控制該控制電器的輸出繼電器，再在梯形圖或語句表中找到該輸出繼電器的程序段，并做出標記和說明。

(2) 根據(jù)PLC的 I/O接線圖的輸入設(shè)備及其相應(yīng)的輸入繼電器，在梯形圖(或語句表)中找出輸入繼電器的動合觸點、動斷觸點，并做出相應(yīng)標記和說明。

二

梯形圖的結(jié)構(gòu)分析

1 PLC控制系統(tǒng)梯形圖的特點

(1) PLC控制系統(tǒng)的輸入信號和輸出負載

繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機構(gòu)用PLC的輸出繼電器來控制，它們的線圈接在PLC的輸出端。按鈕、控制開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)等用來給PLC提供控制命令和反饋信號，它們的觸點接在PLC的輸入端。

(2) 繼電器電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的處理

繼電器電路圖中的中間繼電器和時間繼電器的功能用PLC內(nèi)部的輔助繼電器和定時器來完成，它們與PLC的輸入繼電器和輸出繼電器無關(guān)。

(3) 設(shè)置中間單元

在梯形圖中，若多個線圈都受某一觸點串/并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路，在梯形圖中可設(shè)置用該電路控制的輔助繼電器，輔助繼電器類似于繼電器電路中的中間繼電器。

(4) 時間繼電器瞬動觸點的處理

時間繼電器除了延時動作的觸點外，還有在線圈得電或失電時立即動作的瞬動觸點。對于有瞬動觸點的時間繼電器，可以在梯形圖中對應(yīng)的定時器的線圈兩端并聯(lián)輔助繼電器，后者的觸點相當于時間繼電器的瞬動觸點。

(5) 外部聯(lián)鎖電路的設(shè)立

為了防止控制正/反轉(zhuǎn)的兩個接觸器同時動作，造成三相電源短路，除了在梯形圖中設(shè)置與它們對應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的動斷觸點組成的軟互鎖電路外，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬互鎖電路。

2 梯形圖的結(jié)構(gòu)分析

采用一般編程方法還是采用順序功能圖編程方法；采用順序功能圖的單序列結(jié)構(gòu)還是選擇序列結(jié)構(gòu)、并行序列結(jié)構(gòu)，使用啟/保/停電路、步進順控指令進行編程還是用置位/復(fù)位指令進行編程。

梯形圖的分解由操作主令電路(如按鈕)開始，查線追蹤到主電路控制電器(如接觸器)動作，中間要經(jīng)過許多編程元件及電路，查找起來比較困難。

無論多么復(fù)雜的梯形圖，都是由一些基本單元構(gòu)成的。按主電路的構(gòu)成情況，利用逆讀溯源法，把梯形圖和指令語句表分解成與主電路的用電器(如電動機)相對應(yīng)的幾個基本單元，然后一個環(huán)節(jié)、一個環(huán)節(jié)地分析，最后再利用順讀跟蹤法把各環(huán)節(jié)串起來。

(1) 按鈕、行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的配置情況及作用

在PLC的I/O接線圖中有許多行程開關(guān)和轉(zhuǎn)換開關(guān)，以及壓力繼電器、溫度繼電器等，這些電器元件沒有吸引線圈，它們的觸點的動作是依靠外力或其他因素實現(xiàn)的，因此必須先把引起這些觸點動作的外力或因素找到。其中行程開關(guān)由機械聯(lián)動機構(gòu)來觸壓或松開，而轉(zhuǎn)換開關(guān)一般由手工操作，從而使這些行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點在設(shè)備運行過程中便處于不同的工作狀態(tài)，即觸點的閉合、斷開情況不同，以滿足不同的控制要求，這是看圖過程中的一個關(guān)鍵。

這些行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點的不同工作狀態(tài)單憑看電路圖難以搞清楚，必須結(jié)合設(shè)備說明書、電器元件明細表，明確該行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的用途，操縱行程開關(guān)的機械聯(lián)動機構(gòu)，觸點在不同的閉合或斷開狀態(tài)下電路的工作狀態(tài)等。

(2) 采用逆讀溯源法將多負載(如多電動機電路)分解為單負載(如單電動機)電路

根據(jù)主電路中控制負載的控制電器的主觸點文字符號，在PLC的I/O接線圖中找出控制該負載的接觸器線圈的輸出繼電器，再在梯形圖和指令語句表中找出控制該輸出繼電器的線圈及其相關(guān)電路，這就是控制該負載的局部電路。

在梯形圖和指令語句表中，很容易找到該輸出繼電器的線圈電路及其得電、失電條件，但引起該線圈的得電、失電及其相關(guān)電路就不容易找到，可采用逆讀溯源法去尋找：

●在輸出繼電器線圈電路中串、并聯(lián)的其他編程元件觸點的閉合、斷開就是該輸出繼電器得電、失電的條件。

●由這些觸點再找出它們的線圈電路及其相關(guān)電路，在這些線圈電路中還會有其他接觸器、繼電器的觸點……

●如此找下去，直到找到輸入繼電器(主令電器)為止。值得注意的是：當某編程元件得電吸合或失電釋放后，應(yīng)該把該編程元件的所有觸點所帶動的前、后級編程元件的作用狀態(tài)全部找出，不得遺漏。

找出某編程元件在其他電路中的動合觸點、動斷觸點，這些觸點為其他編程元件的得電、失電提供條件或者為互鎖、聯(lián)鎖提供條件，引起其他電器元件動作，驅(qū)動執(zhí)行電器。

(3) 將單負載電路進一步分解

控制單負載的局部電路可能仍然很復(fù)雜，還需要進一步分解，直至分解為基本單元電路。

(4) 分解電路的注意事項

●若電動機主軸接有速度繼電器，則該電動機按速度控制原則組成停車制動電路。

●若電動機主電路中接有整流器，表明該電動機采用能耗制動停車電路。

(5) 集零為整，綜合分析

把基本單元電路串起來，采用順讀跟蹤法分析整個電路。

三

識讀梯形圖的具體方法

識讀PLC梯形圖和語句表的過程同PLC掃描用戶過程一樣，從左到右、自上而下，按程序段的順序逐段識圖。

值得指出的是：在程序的執(zhí)行過程中，在同一周期內(nèi)，前面的邏輯運算結(jié)果影響后面的觸點，即執(zhí)行的程序用到前面的最新中間運算結(jié)果。但在同一周其內(nèi)，后面的邏輯運算結(jié)果不影響前面的邏輯關(guān)系。該掃描周期內(nèi)除輸入繼電器以外的所有內(nèi)部繼電器的最終狀態(tài)(線圈導(dǎo)通與否、觸點通斷與否)將影響下一個掃描周期各觸點的通與斷。

由于許多讀者對繼電器接觸器控制電路比較熟悉，因此建議沿用識讀繼電器接觸器控制電路查線讀圖法，按下列步驟來看梯形圖：

(1) 根據(jù)I/O設(shè)備及PLC的I/O分配表和梯形圖，找出輸入、輸出繼電器，并給出與繼電器接觸器控制電路相對應(yīng)的文字代號。

(2) 將相應(yīng)輸入設(shè)備、輸出設(shè)備的文字代號標注在梯形圖編程元件線圈及其觸點旁。

(3) 將梯形圖分解成若干基本單元，每一個基本單元可以是梯形圖的一個程序段(包含一個輸出元件)或幾個程序段(包含幾個輸出元件)，而每個基本單元相當于繼電器接觸器控制電路的一個分支電路。

(4) 可對每一梯級畫出其對應(yīng)的繼電器接觸器控制電路。

(5) 某編程元件得電，其所有動合觸點均閉合、動斷觸點均斷開。某編程元件失電，其所有已閉合的動合觸點均斷開(復(fù)位)，所有已斷開的動斷觸點均閉合(復(fù)位)。因此編程元件得電、失電后，要找出其所有的動合觸點、動斷觸點，分析其對相應(yīng)編程元件的影響。

(6) 一般來說，可從第一個程序段的第一自然行開始識讀梯形圖。第一自然行為程序啟動行。按啟動按鈕，接通某輸入繼電器，該輸入繼電器的所有動合觸點均閉合，動斷觸點均斷開。

再找出受該輸入繼電器動合觸點閉合、動斷觸點斷開影響的編程元件，并分析使這些編程元件產(chǎn)生什么動作，進而確定這些編程元件的功能。值得注意的是：這些編程元件有的可能立即得電動作，有的并不立即動作而只是為其得電動作做準備。

由PLC的工作原理可知，當輸入端接動合觸點，在PLC工作時，若輸入端的動合觸點閉合，則對應(yīng)于該輸入端子的輸入繼電器線圈得電，它的動合觸點閉合、動斷觸點斷開；當輸入端接動斷觸點且在PLC工作時，若輸入端的動斷觸點未動作，則對應(yīng)于該輸入端的輸入繼電器線圈得電，它的動合觸點閉合、動斷觸點斷開。如果該動斷觸點與輸出繼電器線圈串聯(lián)，則輸出繼電器線圈不能得電。因而，用PLC控制電動機的啟停，如果停止按鈕用動斷觸點，則與控制電動機的接觸器相接的PLC輸出繼電器線圈應(yīng)與停止按鈕相接的輸入端子相對應(yīng)的動合觸點串聯(lián)。在繼電接觸控制中，停止按鈕和熱繼電器均用動斷觸點，為了與繼電接觸控制的控制電路相一致，在PLC梯形圖中，同樣也用動斷觸點，這樣一來，與輸入端相接的停止按鈕和熱繼電器觸點就必須用動合觸點。在識讀程序時必須注意這一點。

編輯：黃飛

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