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(duì)被控對(duì)象的工藝過程、工作特點(diǎn)以及控制系統(tǒng)的控制過程、控制規(guī)律、功能和特征進(jìn)行詳細(xì)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(gè)階段及其特點(diǎn)，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(dòng)作節(jié)拍表。

2 看主電路

進(jìn)一步了解工藝流程及其對(duì)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(hào)和對(duì)應(yīng)輸入繼電器的配置、輸出繼電器的配置及其所接的對(duì)應(yīng)負(fù)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(yǔ)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(dòng)機(jī)、電磁閥、電加熱器等)主電路控制電器(接觸器、繼電器)主觸點(diǎn)的文字符號(hào)，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(yǔ)句表中找到該輸出繼電器的程序段，并做出標(biāo)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(yǔ)句表)中找出輸入繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)斷觸點(diǎn)，并做出相應(yīng)標(biāo)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(diǎn)

(1) PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載

繼電器電路圖中的交流接觸器和電磁閥等執(zhí)行機(jī)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(hào)，它們的觸點(diǎn)接在PLC的輸入端。

(2) 繼電器電路圖中的中間繼電器和時(shí)間繼電器的處理

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

(3) 設(shè)置中間單元

在梯形圖中，若多個(gè)線圈都受某一觸點(diǎn)串/并聯(lián)電路的控制，為了簡(jiǎn)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(shí)間繼電器瞬動(dòng)觸點(diǎn)的處理

時(shí)間繼電器除了延時(shí)動(dòng)作的觸點(diǎn)外，還有在線圈得電或失電時(shí)立即動(dòng)作的瞬動(dòng)觸點(diǎn)。對(duì)于有瞬動(dòng)觸點(diǎn)的時(shí)間繼電器，可以在梯形圖中對(duì)應(yīng)的定時(shí)器的線圈兩端并聯(lián)輔助繼電器，后者的觸點(diǎn)相當(dāng)于時(shí)間繼電器的瞬動(dòng)觸點(diǎn)。

(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(gè)接觸器同時(shí)動(dòng)作，造成三相電源短路，除了在梯形圖中設(shè)置與它們對(duì)應(yīng)的輸出繼電器的線圈串聯(lián)的動(dòng)斷觸點(diǎn)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(jìn)順控指令進(jìn)行編程還是用置位/復(fù)位指令進(jìn)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(dòng)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(wú)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(yǔ)句表分解成與主電路的用電器(如電動(dòng)機(jī))相對(duì)應(yīng)的幾個(gè)基本單元，然后一個(gè)環(huán)節(jié)、一個(gè)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(diǎn)的動(dòng)作是依靠外力或其他因素實(shí)現(xiàn)的，因此必須先把引起這些觸點(diǎn)動(dòng)作的外力或因素找到。其中行程開關(guān)由機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)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(diǎn)在設(shè)備運(yùn)行過程中便處于不同的工作狀態(tài)，即觸點(diǎn)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(gè)關(guān)鍵。

這些行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點(diǎn)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(xì)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(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，觸點(diǎn)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(fù)載(如多電動(dòng)機(jī)電路)分解為單負(fù)載(如單電動(dòng)機(jī))電路

根據(jù)主電路中控制負(fù)載的控制電器的主觸點(diǎn)文字符號(hào)，在PLC的I/O接線圖中找出控制該負(fù)載的接觸器線圈的輸出繼電器，再在梯形圖和指令語(yǔ)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(fù)載的局部電路。

在梯形圖和指令語(yǔ)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(diǎn)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(diǎn)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(huì)有其他接觸器、繼電器的觸點(diǎn)……

●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(dāng)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(diǎn)所帶動(dòng)的前、后級(jí)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(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)斷觸點(diǎn)，這些觸點(diǎn)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(dòng)作，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電器。

(3) 將單負(fù)載電路進(jìn)一步分解

控制單負(fù)載的局部電路可能仍然很復(fù)雜，還需要進(jìn)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(xiàng)

●若電動(dòng)機(jī)主軸接有速度繼電器，則該電動(dòng)機(jī)按速度控制原則組成停車制動(dòng)電路。

●若電動(dòng)機(jī)主電路中接有整流器，表明該電動(dòng)機(jī)采用能耗制動(dòng)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(gè)電路。

三

識(shí)讀梯形圖的具體方法

識(shí)讀PLC梯形圖和語(yǔ)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(shí)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(yùn)算結(jié)果影響后面的觸點(diǎn)，即執(zhí)行的程序用到前面的最新中間運(yùn)算結(jié)果。但在同一周其內(nèi)，后面的邏輯運(yùn)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(diǎn)通斷與否)將影響下一個(gè)掃描周期各觸點(diǎn)的通與斷。

由于許多讀者對(duì)繼電器接觸器控制電路比較熟悉，因此建議沿用識(shí)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(duì)應(yīng)的文字代號(hào)。

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

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

(4) 可對(duì)每一梯級(jí)畫出其對(duì)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(dòng)合觸點(diǎn)均閉合、動(dòng)斷觸點(diǎn)均斷開。某編程元件失電，其所有已閉合的動(dòng)合觸點(diǎn)均斷開(復(fù)位)，所有已斷開的動(dòng)斷觸點(diǎn)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(dòng)合觸點(diǎn)、動(dòng)斷觸點(diǎn)，分析其對(duì)相應(yīng)編程元件的影響。

(6) 一般來說，可從第一個(gè)程序段的第一自然行開始識(shí)讀梯形圖。第一自然行為程序啟動(dòng)行。按啟動(dòng)按鈕，接通某輸入繼電器，該輸入繼電器的所有動(dòng)合觸點(diǎn)均閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)均斷開。

再找出受該輸入繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、動(dòng)斷觸點(diǎn)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(dòng)作，進(jìn)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(dòng)作，有的并不立即動(dòng)作而只是為其得電動(dòng)作做準(zhǔn)備。

由PLC的工作原理可知，當(dāng)輸入端接動(dòng)合觸點(diǎn)，在PLC工作時(shí)，若輸入端的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，則對(duì)應(yīng)于該輸入端子的輸入繼電器線圈得電，它的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開；當(dāng)輸入端接動(dòng)斷觸點(diǎn)且在PLC工作時(shí)，若輸入端的動(dòng)斷觸點(diǎn)未動(dòng)作，則對(duì)應(yīng)于該輸入端的輸入繼電器線圈得電，它的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合、動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。如果該動(dòng)斷觸點(diǎn)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(dòng)機(jī)的啟停，如果停止按鈕用動(dòng)斷觸點(diǎn)，則與控制電動(dòng)機(jī)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(duì)應(yīng)的動(dòng)合觸點(diǎn)串聯(lián)。在繼電接觸控制中，停止按鈕和熱繼電器均用動(dòng)斷觸點(diǎn)，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(dòng)斷觸點(diǎn)，這樣一來，與輸入端相接的停止按鈕和熱繼電器觸點(diǎn)就必須用動(dòng)合觸點(diǎn)。在識(shí)讀程序時(shí)必須注意這一點(diǎn)。