2.2 PLC的梯形图及其绘制
2.2.1 梯形图与继电器控制电路的区别
梯形图是在原继电器控制电路图的基础上演变而来的,但两者在符号和表示方法上有所区别。它们的不同之处如下:
1)继电器控制电路图对不同输入元件有不同的符号表示,如开关、按钮、行程开关、转换开关、继电器触点、接触器触点、断路器触点,用不同的图形符号表示;而梯形图中只用常开触点或常闭触点表示,无须考虑其物理属性。
2)继电器控制电路图中的元件触点数是固定的,而梯形图中的元件触点数是无限的。如具有2常开、2常闭辅助触点的继电器在使用中,最多用2常开、2常闭辅助触点接成控制电路,电路若有更改变化,就要更换继电器。而在梯形图中,这个继电器的常开、常闭辅助触点数量可根据需要增减,不受限制。
3)继电器控制电路图由继电器、时间继电器和接触器等硬件和许多连接线组成,而梯形图使用的是PLC内部的“软继电器”和“软接线”,靠软件及编程实现控制。梯形图的使用十分灵活方便,修改控制过程也非常方便。
4)继电器控制电路中,最右侧一般是各种继电器线圈;而梯形图中,最右侧必须连接输出元件,可以是表示线圈的存储器“数”,也可以是计数器、定时器、中间继电器等内部元件。
5)继电器控制电路图中的线圈一般为并联,也可以是串联;而梯形图中的输出元件只允许并联,不能串联。但梯形图的触点连接与继电器控制电路的触点一样,可以串联、并联和复联。
2.2.2 梯形图的基本图形符号
绘制梯形图时,首先要用符号表示出各种元素,如常开触点、常闭触点、输出、线圈、并联常开、并联常闭等。由于生产厂家不同,其符号表示也有所不同,具体的图形符号应使用相应PLC编程器中的符号。由于梯形图常用的基本符号大同小异,这里把常用的基本符号列在表2-1中[1],供绘制梯形图时参考。
表2-1 梯形图使用的基本符号
表2-1中:对于常开触点,当该点为逻辑“1”时,梯形图通;为逻辑“0”时,梯形图断。
对于常闭触点,当该点为逻辑“0”时,梯形图通;为逻辑“1”时,梯形图断。
对于继电器线圈,当前面的条件通时,相当于线圈得电,该点输出逻辑“1”,梯形图通;当前面的条件断时,相当于线圈失电,该点输出逻辑“0”。
定时器指令、计数器指令、置位指令、复位指令和PID功能指令见2.3节有关内容。
2.2.3 梯形图的绘制
梯形图编程需要一定的格式,整个梯形图指令由若干个梯级组成,通常每个梯级又由一个或几个输入元件(不同机型有不同的数量限制)和一个输出元件组成,输出元件必须在梯级的最右侧,输入元件必须在输出元件的左侧。
编程时要一个梯级一个梯级按从上至下的顺序编制。梯形图两侧的竖线称作母线,梯形图的各种符号都要以左母线为起点,右母线(通常省略右母线)为终点,从左向右逐个横向写入。
必须指出,梯形图中的左右母线已失去意义,只是为了维持梯形图的形状而存在。因此,梯形图中的电流称为“虚拟电流”,并不是继电器控制电路中的物理电流。
现以继电器控制电路(见图2-6a)为例,画出PLC的梯形图(见图2-6b)。
梯形图中,无论输入是开关、按钮、行程开关、转换开关,还是继电器、接触器触点,都只用常开触点或常闭触点表示,无须考虑其物理属性。所以绘制梯形图时,首先要用表2-1中的基本符号表示出各种元素,如常开触点、常闭触点、输出、并联常开、并联常闭等。图2-6a中,起动按钮的常开触点用表2-1中常开触点符号表示,停止按钮的常闭触点和限位开关的常闭按钮用表2-1中常闭触点符号表示,继电器的线圈用表2-1中线圈符号表示。图2-6b中,输入的常开触点符号“放在”小单位区域“1”中,输入的两个常闭触点符号分别“放在”“2”和“3”两个小单位区域中,输出的线圈符号“放在”小单位区域“4”中,第1个梯级由前面的3个输入元件和后面的1个输出元件组成,在绘制梯级时,将每一个单位区域连接起来。输出元件出现在梯级的最右侧,输入元件出现在输出元件的左侧。图2-6b中的元件符号表示元件类型或元件种类,元件在网格矩阵中的行列就可以表示名称,它代表硬件中的具体地址,也是元件的一个必要属性。
图2-6 继电器控制电路与PLC梯形图的比较
在图2-6b所示梯形图中,当输入触点00000接通时,电流(虚拟电流)从梯形图左侧经过触点00000(闭合)、触点00001(常闭)、触点00002(常闭)和线圈01000,使线圈01000得电工作,并使触点01000闭合自锁。由此可见,使用PLC梯形图与使用继电器的控制过程大致相同。
2.2.4 梯形图的绘制规则
梯形图语言作为一种标准PLC编程语言,在编制时必须遵循一定的规则,具体如下:
1)外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的触点可多次重复使用,无须用复杂的程序结构来减少触点的使用次数。
2)梯形图的每一行指令都在左母线右侧开始画起。
3)输出指令不能直接与左母线相连,如果需要,可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭触点或者特殊内部继电器的常开触点来连接。
4)触点应在水平线上,不能在垂直分支上,且应遵循自左至右、自上而下的原则。
5)不包含触点的分支应放在垂直方向,不可放在水平位置,以便识别触点的组合和对输出线圈的控制路径。
6)当几个串联回路并联时,应将触点最多的那个串联回路放在梯形图的最上面;当几个并联回路串联时,应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
7)不能将触点画在输出线圈的右侧,线圈仅能画在同一行中所有触点的最右侧。
8)梯形图中串联点和并联点的使用次数没有限制,可无限次使用,如图2-7所示。
9)两个或两个以上的线圈可以并联输出,如图2-8所示。
图2-7 规则8)的说明图
图2-8 规则9)的说明图