模块一认识PLC模块内容
（1） PLC的定义。
（2） PLC的基本构成及其等效功能。
（3） PLC实现“万能虚拟接线网络”功能的原理。
（4） PLC的工作方式。
（5） PLC的工作原理。
（6） PLC应用设计的主要内容和步骤。
知识目标
（1） 了解PLC内部的基本构成。
（2） 搞懂PLC实现“万能虚拟接线网络”功能的原理。
（3） 了解PLC的工作方式。
（4） 搞懂PLC的工作原理。
技能目标
（1） 了解PLC面板的基本构成。
（2） 掌握PLC应用设计的主要内容和步骤。

PLC是什么？它是一个用于什么方面的产品？它的工作原理又是怎样的？PLC应用技术包括哪些技术？怎样学习才能迅速掌握PLC的应用技术？……这些问题对于初学者来说都是完全陌生的，也是迫切想知道的，那现在就从认识PLC开始学习吧。
目前，世界上生产PLC的厂家有几百家，从微型PLC到超大型PLC，都有相当多的型号和系列，要学会每一种PLC的应用技术，肯定是不现实的。考虑到日本三菱公司（MITSUBISHI）的FX2N系列PLC是新近推出的小型PLC，是FX2系列PLC的升级换代产品，不仅代表着PLC产品中的一大流派，而且在我国市场上随处可见，我国技术人员对其非常熟悉等原因，本书就选用三菱公司的FX2N系列PLC来进行硬件设计、软件设计、任务实训和相关知识介绍。 
任务11初识PLC
111任务目标
（1） 认识PLC，理解PLC的定义。
（2） 了解PLC的外形和面板的基本构成。
（3） 了解PLC的产生、发展和应用领域。
（4） 了解PLC的特点和优点。
112任务说明与分析
本任务的目的是对PLC有个初步的感性认识，而要达到此目的，则必须观察PLC的外观形状和面板结构及掌握相关知识。
113实训
1器材准备
PLC应用实验板一块（PLC应用实验板可参照附录1进行自制）。
2实训操作
（1） 观看PLC的外观形状
拆掉PLC应用实验板上输入/输出端的接线，移走印制板支架，取下三菱FX2N32MR PLC；分别从前、后、左、右、上和下6个方向观看PLC的外观形状。
三菱FX2N32MR PLC的外部轮廓如图11（a）所示。
（2） 了解PLC面板的构成
图11（b）和图11（c）示出了三菱FX2N32MR PLC的正面俯视图和局部放大图。对照图11（b）和图11（c），在三菱FX2N32MR PLC面板上依次找到安装孔①4个、输入端子板②（输入端子板上面除交流电源接线端、辅助24V电源接线端和输入端子外，对角线上还有2颗装卸螺钉）、输入状态指示灯③、输出状态指示灯④、输出端子板⑤（输出端子板上面除输出端子外，对角线上还有2颗装卸螺钉）、编程插座盖板⑥、面板盖⑦、DIN导轨装卸用卡子⑧、I/O端子标记⑨、工作状态指示灯⑩（POWER：电源指示灯；RUN：运行指示灯；BATTV：电池电压下降指示灯；ERROR：出错指示灯——闪烁时表示程序语法出错PROGE，常亮时表示CPU出错CPUE）、扩展插座盖板、锂电池、锂电池连接插座、外接存储器插座、功能扩展插座、RUN/STOP工作模式开关、编程插座。
图11三菱FX2N32MR PLC的外观形状和面板图
（3） 复原PLC应用实验板
把三菱FX2N32MR PLC重新装到PLC应用实验板上，安装好印制板支架，恢复PLC输入/输出端的接线（注意不要接错！）。
3实训总结
通过本次实训，不仅认识了PLC的外观形状，同时还知道了PLC的面板主要由输入端子板、输出端子板、I/O端子标记、工作模式开关、编程插座、输入状态指示灯、输出状态指示灯和工作状态指示灯这8部分组成，从而对PLC有了一个初步的感性认识。
114相关知识
1什么是PLC
PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，是可编程序逻辑控制器的简称。1980年，美国电气制造商协会（National Electrical Manufacturers Association，NEMA）鉴于可编程序逻辑控制器的功能已经发展到不仅可以进行逻辑控制，而且还可以对模拟量进行控制这一情况，便将可编程序逻辑控制器PLC更名为可编程序控制器PC（Programmable Controller）。但是，考虑到以下几个方面：
（1） 可编程序控制器的主体仍然是可编程序逻辑控制器，它的主体功能依然是对开关量进行逻辑控制，这两个要素并未改变。虽然它现在已经能对模拟量进行控制，但这仅仅是可编程序逻辑控制器通过外接A/D单元和D/A单元扩展出来的一个附加功能罢了。
（2） 可编程序控制器进行工作时，CPU是根据用户程序规定的逻辑关系对相关的开关量进行逻辑运算而不是进行模拟运算。
（3） PC易与个人计算机Personal Computer的缩写PC混淆。
人们认为把可编程序控制器PC还是称作可编程序逻辑控制器PLC比较恰当。这一想法，不仅通行于业界，而且得到了广大工程技术人员的普遍认可。
本书中，就直接用PLC来称呼可编程序逻辑控制器。
2 PLC的产生与发展
20世纪20年代，为了提高工业生产的自动化水平，出现了一种继电接触器控制系统。当时在一定程度上确实满足了工业生产的控制要求，但由于这种继电接触器控制系统的控制功能，是通过金属导线将各种继电器、接触器以及其他电器的线圈和触头按一定的逻辑关系进行连接而实现的，所以，一旦生产工艺需要改变时，原有的接线就要全部拆除，然后按照新的生产工艺的控制要求再进行重新设计和重新连接安装，不但费时费力费钱，而且还远远跟不上工业生产飞速发展的步伐。
20世纪60年代末期，美国通用汽车公司（General Motors，GM）为了适应生产工艺不断更新的形势，为了能在改变生产工艺时不再费时费力费钱地去重新连接继电接触器控制系统，毅然对外公开招标，寻求一种具有如下功能的工业自动控制装置。
（1） 能继续使用生产线上的按钮开关、行程开关等主令电器和接触器、电磁阀等被控电器。
（2） 能替代硬件接线，且能随时随地地改变接线方式。
（3） 能像电子计算机那样用程序来描述接线方式，但程序的编写要简单易学。
（4） 能直接连接在主令电器与被控电器之间。
1969年，美国数字设备公司（Digital Equipment Corporation，DEC）针对美国通用汽车公司提出的招标要求，把电子计算机引入继电接触器控制系统中，将电子计算机功能强大、程序可编、通用性强的优点与继电接触器控制系统原理易懂、工程技术人员十分熟悉的优点有机地结合了起来，研制出了世界上第一台可编程序逻辑控制器。
自美国数字设备公司研制出第一台PLC以来，随着集成电路技术、微处理器技术、单片机技术和网络技术在PLC上的应用，PLC产品的功能在不断扩展，性能在不断完善，PLC技术更是日臻成熟，它与EDA技术、数控技术及机器人技术构成了当今工业生产自动化的四大支柱技术。纵观PLC的发展，PLC经历了如下几个阶段。
（1） 1969—1977年的初创期。在这一时期，随着集成电路技术的发展，PLC中的二极管阵列被数字集成电路取代，PLC的功能便在简单的顺序控制功能基础上增加了逻辑运算、计时和计数的功能。
（2） 1977—1982年的功能扩展期。在这一时期，微处理器技术日趋成熟，PLC中引入微处理器后，功能得到了迅速扩展，不仅具备了数据传送、比较等功能，还具备了模拟量运算功能。
（3） 1982—1990年的联机通信期。在这一时期，单片机技术发展迅猛，使得PLC具备了浮点运算、平方运算、函数运算、查表、脉宽调制等特殊功能。
（4） 1990年后的网络化期。在这一时期，计算机网络技术迅速普及，它不仅使PLC具备了高速计数、中断、PID（比例、积分、微分）控制功能，还使PLC的联网通信能力大大地加强。
PLC发展到今天，随着其他技术的进步，出现了以下新的发展趋势。
（1） 向高速度大容量方向发展。发展高速度大容量的PLC，是为了提高PLC的处理能力。目前已有速度达01ms/K步、容量达数十兆字节的PLC出现。
（2） 向超大型和超小型两个方向发展。发展超大型PLC和超小型PLC都是当今市场的需要，目前已有I/O总数达14336点的超大型PLC和I/O总数仅仅只有8点的超小型PLC面市。
（3） 向开发智能模块，加强通信联网能力方向发展。发展智能模块是扩展PLC功能、扩大PLC应用范围的需要，提高通信联网能力，可更充分地利用计算机网络资源，弥补PLC在数据计算、复杂控制和系统管理这些方面的不足，进一步提升PLC的性能。
（4） 向编程语言多样化方向发展。编程语言多样化，有利于掌握不同编程语言的人员使用PLC，使PLC的应用也更普及更方便。
（5） 向虚拟PLC方向发展。虚拟PLC又称软件PLC，是一种基于PC结构的控制系统，它完全取代了硬件PLC，不仅能实现硬件PLC所具有的全部功能，还能充分发挥工业PC的各种优点。
3 PLC的定义
PLC自问世到现在，一直处在不断地发展和完善中，业界至今也未对其做出最后的定义。1987年2月，国际电工委员会（International Electrotechnical Commission，IEC）在发布的可编程序逻辑控制器标准草案第三稿中特别地强调了PLC应符合如下要求。
（1） 它是一种包含有计算机的自动控制装置。
（2） 专为在工业环境下应用而设计。
（3） 存储的程序可修改且编程方便，指令系统面向用户。
（4） 具备逻辑运算、顺序控制、定时、计数控制和算术操作等功能。
（5） 既能进行数字量输入/输出控制，又能进行模拟量输入/输出控制。
（6） 易于与控制系统连成一体，实现机电一体化。
从上述要求中可以看出，当前业界认可的PLC的定义是：PLC是一种专门用于工业现场的以开关量逻辑控制为主的自动控制装置。它采用可改写只读存储器来存放用户编写的控制程序，采用单片机或微处理器来对开关量进行控制程序规定的逻辑运算、算术运算、计时、计数等处理操作，并以开关量形式或者经数模转换后的模拟量形式去控制生产过程或者控制各种类型的机械。
4 PLC的特点和优点
由于PLC在设计、研制的初期就已经提出了一系列的指标和要求，又经过若干年的使用、实践、改进和提高，使得PLC出类拔萃，具备了许多独到的特点和突出的优点。
（1） 抗干扰能力强，可靠性高
PLC在其输入电路、输出电路和电源电路中采取了多重屏蔽、隔离、滤波、稳压等措施，有效地抑制了外部干扰源对PLC的影响，从硬件方面提高了PLC的抗干扰能力。
PLC中专门设置了故障检测和诊断程序，能迅速地检查出故障情况并准确指示出故障所在位置，同时采取保存信息、停止运行等保护性措施，从软件方面提高了PLC的可靠性。另外，PLC用大规模集成电路替代分立元件，用电子存储器的状态替代机械触头的状态，用软件替代金属导线的连接，进一步提高了PLC的可靠性。
（2） 功能强，适应面广
现代PLC不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D转换、D/A转换、数值运算、数据处理、通信等功能，因此，PLC既可对开关量控制，也可对模拟量控制；既可以控制一台生产机械、一条生产线，也可以控制一个生产过程，同时还可以与上位计算机构成分布式控制系统。
（3） 编程语言简单易学
PLC的编程语言中，有一种梯形图语言，它所使用的图形符号和表达形式与传统的继电接触器控制电路原理图非常接近，稍有电气控制基础的技术人员通过短期学习，很快就能掌握这种梯形图语言，从而编制出满足控制要求的程序来。
（4） 通用性强，使用方便
对于同一台PLC来说，只需改变一下软件程序，就能够实现不同的控制功能，适应不同的生产工艺，因此通用性极强，使用十分方便。
（5） 系统组合灵活方便
PLC品种多，档次也多，已形成系列化和模块化，用户可以根据实际需要选用不同的模块来自行灵活地组成不同的控制系统，从而满足不同的控制要求。
（6） 体积小，重量轻，易于实现机电一体化
PLC采用大规模集成电路组装，重量轻、功耗低、体积也很小，可安装到机械设备的内部，非常容易实现机电一体化。
（7） 设计、安装和调试的周期短
PLC的设计和调试工作，都可在实验室内先期完成。硬件方面的设计工作只有确定PLC的硬件配置和绘制硬件接线图这两件事。安装工作也仅仅是主令电器与输入接口之间、被控电器与输出接口之间的接线工作，简单方便迅速。
5 PLC控制系统与其他工业控制系统的比较
（1） PLC控制系统与传统的继电接触器控制系统的比较
PLC控制系统与传统的继电接触器控制系统的比较情况见表11。
从表11可以看出，PLC控制系统与传统的继电接触器控制系统相比，PLC控制系统显示出了强大的优越性，这正是目前继电接触器控制系统迅速被PLC控制系统所取代的重要原因。
表11PLC控制系统与传统的继电接触器控制系统比较表
项目继电接触器控制系统PLC控制系统系统构成硬件电器加硬件接线硬件电器加存储器和用户程序触点数量较少无限体积庞大较小控制功能的实现用硬接线连接各电器通过编制用户程序变更工艺的方法改变接线修改用户程序工艺扩展较难容易控制速度机械触头，响应速度慢电子器件，响应速度快可靠性差高维护性故障不易查找，工作量大自诊断和故障指标，维护方便寿命短长
（2） PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较
PLC控制系统与工业计算机控制系统的比较情况见表12。
表12PLC控制系统与工业计算机控制系统比较表
项目工业计算机控制系统PLC控制系统工作目的数据计算和管理工业控制工作环境不能适应较恶劣的环境能适应恶劣的工业现场环境工作方式中断方式扫描方式系统软件十分强大比较简单编程语言汇编语言、高级语言梯形图、顺序功能图对内存要求容量大容量小对使用者要求具有一定的计算机基础具有电气控制基础即可
从表12可以看出，工业计算机控制系统具有强大的数据计算和管理能力，在要求速度快、实时性强、模型复杂的工业控制中占有相当的优势，PLC控制系统则在适应工业现场环境、编程语言容易掌握方面又略胜一筹。当前，PLC越来越多地采用计算机技术并加强了与计算机联网通信的能力，使得PLC注重于功能控制，工业计算机注重于信息处理，两者优势互补，从而使得PLC应用飞速发展。
6 PLC的应用领域
PLC由于具有许多独到的特点和突出的优点，所以不仅在工业的各个部门得到了广泛的应用，而且在文化娱乐业的有关部门也得到了应用。随着PLC性能价格比的提高，过去使用专用计算机的场合也纷纷转向使用PLC，从而使PLC的应用范围不断扩大。概括起来说，PLC大致有如下几方面的应用。
（1） 开关量的逻辑控制
这是PLC最基本最广泛的应用。工业生产中，许多部门的单机控制、多机群控，甚至生产线控制，需要处理的都是一些开关量，控制过程也都具有很强的逻辑性，因此，使用PLC可以非常完美地实现这些逻辑控制。
（2） 模拟量的过程控制
这是PLC新发展起来的一种应用。工业生产过程中，许多场合需对诸如温度、压力、流量、位置、速度等各种连续变化的模拟量进行控制，由于现代PLC配备了A/D转换单元和D/A转换单元，可以实现对模拟量的开环过程控制；如果再配备PID单元，则当控制过程中某一个变量出现偏差时，PID单元还可按照PID（比例、积分、微分）算法计算出正确的数值，把变量保持在整定值上，这样又可实现对模拟量的闭环过程控制。
（3） 数据处理
由于现代的PLC都具有数值运算、数据传递、转换、排序、查表、位操作等功能，所以PLC也广泛应用于数据的釆集、分析和处理。
（4） 计数和计时
对产品进行计数和对某些机械进行延时（定时）控制在工业生产中是必不可少的，所以PLC中设置了大量的计数器和定时器，充分满足了工业生产中计数和计时方面的需求。
（5） 联网通信
现代PLC都与计算机网络进行了联网，构成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统，因此PLC也被应用于PLC与PLC之间、PLC与上位计算机之间、PLC与其他智能设备之间的通信工作。
115习题
（1） PLC面板主要由、、、、、、和这8部分构成。
（2） PLC大致可应用于、、、和这5个方面。
（3） 什么是PLC？
（4） PLC是如何定义的？
（5） PLC具有哪些独到的特点和突出的优点？任务12PLC的基本构成
121任务目标
（1） 了解PLC的基本构成。
（2） 了解PLC各构成部分的作用。
122任务说明与分析
本任务的目的是初步认识PLC的内部构成，同时能知晓PLC各构成部分的作用，而要达到此目的，必须拆卸PLC，观看PLC的内部结构，并掌握相关知识。
123实训
1器材准备
（1） PLC应用实验板一块。
（2） 电工常用工具一套。
2实训操作
（1） 拆卸PLC
① 旋下PLC输入端子板两端的装卸螺钉，移走输入端子板。
② 旋下PLC输出端子板两端的装卸螺钉，移走输出端子板。
③ 移走印制板，取下PLC顶部的面板。
（2） 观看PLC的内部构成
当移走PLC输入端子板、输出端子板和顶部的面板后，就可以清楚地看到PLC的内部构成了，如图12所示。
① 图12（a）示出的是PLC的电源板，主要由整流、滤波、开关振荡和稳压等几部分组成，对照图12（a）从实物PLC中找到与其对应的部分。
② 图12（b）示出的是PLC的输入/输出端口板，主要由输入端子、输入光耦组件、输出继电器组件和输出端子等几部分组成，对照图12（b）从实物PLC中找到与其对应的部分。
③ 图12（c）示出的是PLC的CPU板，主要由CPU主芯片和CMOS存储器等几部分组成，对照图12（c）从实物PLC中找到与其对应的部分。
注意：在图12（c）示出的CPU板上，还安装有两块存储器组件，这就是PLC的存储器部分，对照图12（c）从实物PLC中找到与其对应的部分。
图12PLC的内部构成
（3） 复原PLC
① 盖上PLC顶部的面板。
② 复位输出端子板，旋紧PLC输出端子板两端的装卸螺钉。
③ 复位输入端子板，旋紧PLC输入端子板两端的装卸螺钉。
3实训总结
通过本次实训，知道了PLC内部有三大块电路板——电源板、输入/输出端口板和CPU板，并对PLC的内部构成有了一个直观的感性认识。
124相关知识
从PLC内部电路的具体结构来看，PLC主要由单片机、存储器、I/O接口和电源四大部分构成，如图13所示。图13PLC内部构成框图
1单片机
目前的PLC中，普遍采用单片机作为控制中枢。
单片机主要由CPU和存储器构成，在图13中，单片机中的存储器被表示成了输入镜像寄存器、输出镜像寄存器和辅助镜像寄存器。
单片机中的存储器被表示成输入镜像寄存器、输出镜像寄存器和辅助镜像寄存器，是因为这些存储器被专门用来临时寄存一下CPU运算时所需要的数据，以及临时寄存一下CPU运算的结果，同时这些寄存器中的数据状态与PLC存储器中的数据状态始终保持着一种“镜像”关系，因此单片机中的存储器就被人们俗称为“镜像寄存器”，并根据它们的不同用途又把镜像寄存器分为输入镜像寄存器、输出镜像寄存器和辅助镜像寄存器。
输入镜像寄存器、输出镜像寄存器和辅助镜像寄存器在PLC中的作用有两个：一是寄存信号状态（输入镜像寄存器专门寄存从输入存储器采集来的信号状态；输出镜像寄存器专门寄存从输出存储器采集来的信号状态以及经逻辑运算后需要送给输出存储器的运算结果；辅助镜像寄存器专门寄存从辅助存储器采集来的信号状态以及经逻辑运算后需要送给辅助存储器的运算结果），二是把它们的信号状态作为运算数据供CPU调用和运算。
CPU的主要功能有两个：执行系统程序（管理和控制PLC的运行、解释二进制代码所表示的操作功能、检査和显示PLC的运行状态）和执行用户程序（读取各个镜像寄存器的信号状态、对信号状态进行运算处理、输出数据的运算结果）。
2存储器
PLC中的存储器包括输入存储器、输出存储器、辅助存储器、系统程序存储器和用户程序存储器五部分。
输入存储器、输出存储器和辅助存储器在PLC中具有双重作用，既是一种“执行元件”（输入存储器存储主令电器的信号状态、输出存储器存储被控电器的信号状态、辅助存储器存储运算结果的信号状态），同时又是一种“编程元件”（用存储器的“1”状态来代表被控电器线圈的得电，同时代表主令电器及被控电器的常闭触头断开和常开触头闭合；用存储器的“0”状态来代表被控电器线圈的失电，同时代表主令电器及被控电器的常开触头断开和常闭触头闭合；再用某种程序语言描述出由常开触头、常闭触头和线圈串并联连接而成的主令电器与被控电器之间的逻辑控制关系，就编制成了用户程序）。
系统程序存储器专门用来存放厂家写进去的系统程序。
用户程序存储器专门用来存放用户写进去的用户程序（也称应用程序或控制程序）。
3 I/O接口
输入/输出接口简称I/O接口。
输入接口是主令电器与PLC之间的联系桥梁。输入接口的主要作用有两个：一是把主令电器的接通状态或断开状态转换成高电平信号或低电平信号；二是把高电平信号或低电平信号存储进输入存储器，达到用输入存储器的“1”状态代表主令电器的接通、用输入存储器的“0”状态代表主令电器的断开的目的。
输出接口是PLC与被控电器之间的联接桥梁。输出接口的主要作用是把输出存储器的“1”状态转换成被控电器回路的接通信号、把输出存储器的“0”状态转换成被控电器回路的断开信号，达到用输出存储器的状态控制被控电器运行状态的目的。
4电源
电源是PLC的能源供给中心，它采用性能优良的开关稳压电源将220V交流市电整流滤波稳压成各种直流电压，除为PLC内部各部分电路提供电源外，还可为PLC外部的电器提供24V的直流电源。
125习题
（1） PLC主要由、、和四大部分构成。
（2） PLC中的存储器包括存储器、存储器、存储器、存储器和存储器。
（3） PLC中的单片机包括和存储器两部分，其中的存储器被表示成、和。
（4） PLC中五种存储器的作用各是什么？
（5） 单片机中的存储器和CPU的作用各是什么？
（6） 输入接口和输出接口的作用各是什么？任务13PLC的工作原理
131任务目标
（1） 了解PLC的工作方式。
（2） 掌握PLC的等效功能。
（3） 弄懂PLC的工作原理。
（4） 了解PLC的工作过程。
132任务说明与分析
是否理解PLC的工作原理，不仅关系到能否正确地定位PLC的等效功能，而且还关系到能否编写出正确、合理的PLC控制程序。本任务的目的是通过在PLC应用实验板上分别运行用传统继电接触器构成的电动机正反转点动控制系统、用PLC构成的电动机正反转点动控制系统以及用PLC构成的电动机顺序启动控制系统的实训，清晰和正确地认识PLC的等效功能；同时，通过相关知识的学习，了解PLC的工作方式、PLC的工作过程，理解PLC的工作原理，从而为编写出正确、合理的PLC控制程序打下基础。
133实训
1器材准备
（1） 计算机一台（安装有GX Developer编译软件或SWOPCFXGP/WINC编译软件）。
（2） PLC应用实验板一块。
（3） 电工常用工具一套。
2实训操作
（1） 运行用传统继电接触器构成的电动机正反转点动控制系统
① 在PLC应用实验板上，把输入接线座的第1位与输出接线座的第1位之间、输入接线座的第5位与输出接线座的第5位之间、输入接线座的第11位与输出接线座的第11位之间分别用金属导线连接起来，搭接成如图14所示的用传统继电接触器构成的电动机正反转点动控制系统。
图14用传统继电接触器构成的电动机正反转点动控制系统
② 检查线路连接确认无误后，接通PLC应用实验板的220V电源。
凡是使用到220V或380V交流电源的实训项目，实训时请特别注意用电安全！

③ 按下绿色正转点动开关，可听到“嗒”的一声，绿灯点亮，表明正转接触器主触头已接通，电动机开始正转；松开正转点动开关，同样可听到“嗒”的一声，绿灯熄灭，表明正转接触器主触头已断开，电动机停止正转。
④ 按下黑色反转点动开关，可听到“嗒”的一声，黄灯点亮，表明反转接触器主触头已接通，电动机开始反转；松开反转点动开关，同样可听到“嗒”的一声，黄灯熄灭，表明反转接触器主触头已断开，电动机停止反转。
⑤ 断开220V电源，拆掉本次实验在实验板上新连接的3根金属导线，其余部分保持不动。
（2） 运行用PLC构成的电动机正反转点动控制系统
① 请实训教师把图15中示出的控制程序下载到PLC中，然后把PLC上的RUN/STOP开关拨到RUN位置。
② 拆掉PLC应用实验板上PLC输入/输出端的接线（注意220V电源线不要拆掉），把输入接线座的第1位与PLC输入端口X001之间、输入接线座的第5位与PLC输入端口X002之间、输入接线座的第11位与PLC输入端口COM之间分别用金属导线连接起来，再把PLC输出端口Y001与输出接线座的第1位之间、PLC输出端口Y002与输出接线座的第5位之间、PLC输出端口COM1与输出接线座的第11位之间分别用金属导线连接起来，搭接成如图15所示的用PLC构成的电动机正反转点动控制系统。
图15用PLC构成的电动机正反转点动控制系统
③ 检查线路连接确认无误后，接通PLC应用实验板的220V电源。
④ 按下绿色正转点动开关，可听到“嗒”的一声，绿灯点亮，表明正转接触器主触头已接通，电动机开始正转；松开正转点动开关，同样可听到“嗒”的一声，绿灯熄灭，表明正转接触器主触头已断开，电动机停止正转。
⑤ 按下黑色反转点动开关，可听到“嗒”的一声，黄灯点亮，表明反转接触器主触头已接通，电动机开始反转；松开反转点动开关，同样可听到“嗒”的一声，黄灯熄灭，表明反转接触器主触头已断开，电动机停止反转。
（3） 运行修改程序后形成的用PLC构成的电动机顺序启动控制系统
① 保持用PLC构成的电动机正反转点动控制系统不变，但请实训教师把程序修改为图16中示出的程序。这时，用PLC构成的电动机正反转点动控制系统就变成了用PLC构成的电动机顺序启动控制系统，如图16所示。
注意：这时的原正转点动开关现在变成了电动机甲启动开关，原反转点动开关现在变成了电动机乙启动开关，原正转接触器现在变成了电动机甲接触器，原反转接触器现在变成了电动机乙接触器。
图16用PLC构成的电动机顺序启动控制系统
② 把PLC的RUN/STOP开关拨到RUN位置，接通PLC应用实验板的220V电源。
③ 首先按一下黑色电动机乙启动开关，听不到“嗒”的一声，黄灯不亮，表明电动机乙接触器主触头并未接通，电动机乙无法先启动运转。
④ 接着按一下绿色电动机甲启动开关，可听到“嗒”的一声，绿灯点亮，表明电动机甲接触器主触头已接通，电动机甲开始运转。
⑤ 这时再按一下黑色电动机乙启动开关，可听到“嗒”的一声，黄灯也点亮，表明电动机乙接触器主触头也已接通，电动机乙也开始运转。这表明现在实现的是只能先启动电动机甲后才能启动电动机乙的顺序启动控制功能。
（4） 复原PLC应用实验板
断开220V电源，拆掉本次实验在实验板上新连接的6根金属导线，恢复PLC输入/输出端的接线，注意不要接错。
3实训总结
通过本次实训，知道了传统的继电接触器控制系统是借助于金属导线把主令电器和被控电器直接连接成控制系统的，而PLC控制系统则是借助于用户程序把主令电器和被控电器间接连接成控制系统的，这就给了人们一个启示：PLC在控制系统中仅等效于（或者说只相当于）一个“虚拟接线网络”，同时由于程序的改变，这个“虚拟接线网络”也跟着改变，控制系统的功能也跟着改变，因此又给了人们一个进一步的启示：PLC在控制系统中可等效于（或者说可相当于）一个“万能虚拟接线网络”。
134相关知识
以前人们认为PLC的工作原理如下所述。
（1） PLC是采用循环扫描方式进行工作的，一个循环要经过内部处理、通信处理、输入采样、程序执行和输出刷新五个阶段。
（2） PLC是在内部设置了若干的“软继电器”并用这种“软继电器”替代实际的硬件继电器来构成控制系统的。
（3） PLC完全取代了传统的继电接触器控制系统。
其实这些说法都是对PLC认识不足造成的，为了能准确地搞清楚PLC的工作原理，有必要在这里花费大量篇幅来澄清认识、讲清原理。
图17PLC的扫描方式
1 PLC的工作方式
PLC是采用“顺序进行、不断循环”的扫描方式进行工作的，即首先进行内部处理，接着进行通信处理，然后进行信号处理，再进行程序处理，最后进行输出处理，再回过头来从内部处理开始……就这样周而复始地一直循环工作下去，如图17所示。
PLC有两种工作模式：RUN（运行）模式和STOP（编程）模式。当PLC处于STOP（编程）模式时，PLC只进行内部处理和通信处理；当PLC处于RUN（运行）模式时，PLC不但要进行内部处理和通信处理，还要进行信号处理、程序处理和输出处理。
PLC进行内部处理时，CPU将对PLC内部的所有硬件进行自检，如果发现严重性故障，则强行停机并切断所有的输出；如果发现一般性故障，则进行报警但不停机；如果没有发现故障，则自动转入通信处理阶段。
PLC进行通信处理时，CPU将检测各通信接口的状态，如果有通信请求，则与编程器交换信息、与微机通信或与网络交换数据；如果没有通信请求，则自动转入信号处理阶段。
PLC进行信号处理时，CPU并不是单纯地只对输入信号进行采样，而是首先通过输入接口把各个主令电器的通断状态存储进对应的输入存储器，然后将同时进行三方面信号的处理——将输入存储器当前的信号状态寄存到对应的输入镜像寄存器中、将辅助存储器当前的信号状态寄存到对应的辅助镜像寄存器中、将输出存储器当前的信号状态寄存到对应的输出镜像寄存器中。信号处理完成后，将自动转入程序处理阶段。
PLC进行程序处理时，CPU从第一条程序开始，首先对用户程序指定的输入镜像寄存器或者辅助镜像寄存器或者输出镜像寄存器的信号状态进行用户程序规定的逻辑运算，然后用所得的运算结果去改写相应的辅助镜像寄存器或者输出镜像寄存器的信号状态；接着进行第二条程序的运算，并再次用所得的运算结果去改写相应的辅助镜像寄存器或者输出镜像寄存器的信号状态；再进行第三条程序的运算……当运算到最后一条程序END时，程序处理结束，自动转入输出处理阶段。
PLC进行输出处理时，CPU也不是单纯地只进行输出驱动处理，而是首先对辅助存储器和输出存储器的信号状态进行刷新，即把辅助镜像寄存器中的信号状态写到对应的辅助存储器中，把输出镜像寄存器中的信号状态写到对应的输出存储器中，以便于下一循环进行信号采集，然后才允许输出存储器把刷新后的信号状态通过输出接口去控制被控电器的运行。
2 PLC的工作原理
认识PLC的工作原理，可以从对传统继电接触器构成的控制系统和PLC构成的控制系统进行分析比较入手。
如果把图14的各组成部分和图15的各组成部分全部改成用方框图来表示，则会得出传统继电接触器控制系统的构成方框图和PLC控制系统的构成方框图，分别如图18 和图19所示。
图18传统继电接触器控制系统构成方框图
图19PLC控制系统构成方框图
分析比较图18和图19后可以得出以下结论。
（1） 由于PLC控制系统是由工业计算机与传统继电接触器控制系统结合起来的，因此PLC控制系统还保留着传统继电接触器控制系统中的许多部分——PLC控制系统的主令电器部分与传统继电接触器控制系统的主令电器部分是完全一样的，PLC控制系统的被控电器部分与传统继电接触器控制系统的被控电器部分也是完全一样的。这就说明，PLC并没有完全取代传统的继电接触器控制系统，只是用PLC代替了控制系统中的硬接线罢了。
（2） 由于研发PLC的初衷是要用PLC来代替难以更改的硬接线，因此PLC控制系统也有与传统继电接触器控制系统完全不同的地方——传统的继电接触器控制系统是借助于“实际接线网络”把主令电器和被控电器直接地连接成控制系统来实现用户规定的控制功能的，而PLC控制系统则是借助于“虚拟接线网络”把主令电器和被控电器间接地连接成控制系统来实现用户规定的控制功能的。这就说明，PLC并不是用所谓的“软继电器”替代实际的硬件继电器来构成控制系统，而是用“虚拟接线网络”来构成控制系统的。
分析比较的结果可知：PLC在控制系统中实际上仅等效于（或者说只相当于）一个“万能虚拟接线网络”（实验的结果也充分证明了这一点）。
那么，PLC是如何实现这个“万能虚拟接线网络”的呢？
首先，把主令电器触头的通断状态通过输入接口传送给PLC中的输入存储器，并用输入存储器的状态来代表主令电器触头的闭合与断开——如果主令电器的触头是闭合的，则使输入存储器的状态为高电平“1”；如果主令电器的触头是断开的，则使输入存储器的状态为低电平“0”，如图110所示。
图110用输入存储器的状态来代表主令电器触头的通断
然后，用某种程序语言描述出主令电器与被控电器之间的逻辑控制关系，再由PLC内部的单片机按照程序描述的逻辑控制关系对相关存储器的状态进行逻辑运算处理，即用与逻辑运算来代表两个触头的串联连接、用或逻辑运算来代表两个触头的并联连接、用复杂的与或逻辑运算来代表触头的复杂的串并联连接（因为单片机中的“与逻辑”和“或逻辑”实际上与触头的“串联连接”和“并联连接”是完全等效的），如图111所示。
图111用单片机按照程序描述的逻辑控制关系对相关存储器的状态进行逻辑运算
最后用逻辑运算处理的结果去改写输出存储器的状态，并通过输出接口去控制被控电器的运行或停止——输出存储器状态为1时就使被控电器得电工作、输出存储器状态为0时就使被控电器失电停止工作，如图112所示。
图112用输出存储器的状态去控制被控电器的运行或停止
由于主令电器与被控电器之间的逻辑控制关系是由程序来描述的，即主令电器与被控电器之间的接线网络是由程序语言来虚拟的，而程序又是可编可改的，不同的程序就能描述出不同的接线网络，即程序虚拟出的接线网络是千变万化的，因此，PLC就等效地实现了一种“万能虚拟接线网络”的功能。
当人们把PLC这个“万能虚拟接线网络”连接在主令电器和被控电器之间时，就间接地把主令电器和被控电器连接成一个完整的控制系统了。
这就是准确的PLC的工作原理。
3 PLC的工作过程
前面抽象地介绍了PLC的工作方式和工作原理，为了使人们对PLC的工作原理能了解得更直观更清晰一些，这里结合图114～图118专门介绍图113所示的机床电动机连续正转与点动正转控制系统PLC梯形图程序的执行过程。
图113机床电动机连续正转与点动正转控制系统梯形图程序
（1） 第一循环
图114PLC在第一循环的工作过程
① 内部处理：无故障。
② 通信处理：无请求。
③ 信号处理：假设此时连续正转开关和点动正转开关均未压合，则此时存储到输入镜像寄存器中的信号中，X000为1电平，X001为0电平，X002为1电平，X003为0电平；存储到辅助镜像寄存器中的信号中，M000为0电平，M001为0电平；存储到输出镜像寄存器中的信号中，Y000为0电平。
④ 程序处理：本例中第一条程序的运算步骤是先取X001和M000进行或运算，其结果和X002进行与非运算，其结果再和X000进行与非运算，然后把运算结果送至M000辅助镜像寄存器；第二条程序的运算步骤是先取X003和X002进行与非运算，其结果再和X000进行与非运算，然后把运算结果送至M001辅助镜像寄存器；第三条程序的运算步骤是取M000和M001进行或运算，然后把运算结果送至Y000输出镜像寄存器；第四条程序是程序处理结束指令。
由于或运算的公式是1＋1=1、0＋0=0、1＋0=1、0＋1=1，与非运算的公式是0×0=1、1×1=0、0×1=1、1×0=1，所以：
第一条程序0＋0=0→0×1=1→1×1=0，把0电平送至M000辅助镜像寄存器；
第二条程序0×1=1→1×1=0，把0电平送至M001辅助镜像寄存器；
第三条程序0＋0=0，把0电平送至Y000输出镜像寄存器；
第四条程序结束运算。
⑤ 输出处理：M000辅助存储器仍写为0电平，M001辅助存储器仍写为0电平，Y000输出存储器仍写为0电平，此时因输出存储器Y000为0电平，故被控电器接触器KM1无电，电动机不运转。
（2） 第二循环
图115PLC在第二循环的工作过程
① 内部处理：无故障。
② 通信处理：无请求。
③ 信号处理：假设此时连续正转开关已压合，则此时存储到输入镜像寄存器中的信号中，X000为1电平，X001为1电平，X002为1电平，X003为0电平；存储到辅助镜像寄存器中的信号中，M000为0电平，M001为0电平；存储到输出镜像寄存器中的信号中，Y000为0电平。
④ 程序处理：
第一条程序1＋0=1→1×1=0→0×1=1，把1电平送至M000辅助镜像寄存器；
第二条程序0×1=1→1×1=0，把0电平送至M001辅助镜像寄存器；
第三条程序1＋0=1，把1电平送至Y000输出镜像寄存器；
第四条程序结束运算。
⑤ 输出处理：M000辅助存储器改写为1电平，M001辅助存储器仍写为0电平，Y000输出存储器改写为1电平，此时因输出存储器Y000为1电平，故KM1得电，电动机开始正转。
（3） 第三循环
图116PLC在第三循环的工作过程
① 内部处理：无故障。
② 通信处理：无请求。
③ 信号处理：假设连续正转开关已松开，则此时存储到输入镜像寄存器中的信号中，X000为1电平，X001为0电平，X002为1电平，X003为0电平；存储到辅助镜像寄存器中的信号中，M000为1电平，M001为0电平；存储到输出镜像寄存器中的信号中，Y000为1电平。
④ 程序处理：
第一条程序0＋1=1→1×1=0→0×1=1，把1电平送至M000辅助镜像寄存器；
第二条程序0×1=1→1×1=0，把0电平送至M001辅助镜像寄存器；
第三条程序1＋0=1，把1电平送至Y000输出镜像寄存器；
第四条程序结束运算。
⑤ 输出处理：M000辅助存储器仍写为1电平，M001辅助存储器仍写为0电平，Y000输出存储器仍写为1电平，此时因输出存储器Y000仍为1电平，故KM1仍得电，电动机继续正转。
（4） 第四循环～第八循环
图117PLC在第四循环～第八循环的工作过程
① 内部处理：无故障。
② 通信处理：无请求。
③ 信号处理：在第四～第八这5个循环中，假设主令电器没有任何通断变化，所以信号处理结果与第三循环中的信号处理结果完全相同，即此时存储到输入镜像寄存器中的信号中，X000为1电平，X001为0电平，X002为1电平，X003为0电平；存储到辅助镜像寄存器中的信号中，M000为1电平，M001为0电平；存储到输出镜像寄存器中的信号中，Y000为1电平。
④ 程序处理：同样在第四～第八这5个循环中，程序处理结果与第三循环中的程序处理结果也完全相同，即
第一条程序0＋1=1→1×1=0→0×1=1，把1电平送至M000辅助镜像寄存器；
第二条程序0×1=1→1×1=0，把0电平送至M001辅助镜像寄存器；
第三条程序1＋0=1，把1电平送至Y000输出镜像寄存器；
第四条程序结束运算。
⑤ 输出处理：同样，在第四～第八这5个循环中，输出处理结果与第三循环中的输出处理结果也完全相同，即M000辅助存储器仍写为1电平，M001辅助存储器仍写为0电平，Y000输出存储器仍写为1电平，此时因输出存储器Y000仍为1电平，故KM1仍得电，电动机一直保持连续正转。
（5） 第九循环
图118PLC在第九循环的工作过程
① 内部处理：无故障。
② 通信处理：无请求。
③ 信号处理：假设此时停止运转开关已压合，则此时存储到输入镜像寄存器中的信号中，X000为1电平，X001为0电平，X002为0电平，X003为0电平；存储到辅助镜像寄存器中的信号中，M000为1电平，M001为 0电平；存储到输出镜像寄存器中的信号中，Y000为1电平。
④ 程序处理：
第一条程序0＋1=1→1×0=1→1×1=0，把0电平送至M000辅助镜像寄存器；
第二条程序0×0=1→1×1=0，把0电平送至M001辅助镜像寄存器；
第三条程序0＋0=0，把0电平送至Y000输出镜像寄存器；
第四条程序结束运算。
⑤ 输出处理：M000辅助存储器改写为0电平，M001辅助存储器仍写为0电平，Y000输出存储器改写为0电平，此时因输出存储器Y000为0电平，故KM1失电，电动机停止运转。
点动控制过程从略，这里不再赘述。
135习题
（1） PLC控制系统与传统继电接触器控制系统相比，部分和部分是完全相同的。
（2） PLC在控制系统中实际上仅等效于（或者说只相当于）一个“”，实际是用来替代传统继电接触器控制系统中的的。
（3） PLC釆用的方式进行工作，每个循环都要经过、、、和五个阶段。
（4） 在PLC的各个工作阶段，CPU将分别做哪些工作？
（5） PLC是如何实现“万能虚拟接线网络”功能的？
任务14PLC应用设计的内容与步骤
141任务目标
（1） 了解PLC应用设计的内容。
（2） 了解PLC应用设计的步骤。
142任务说明与分析
本任务的目的是要了解PLC应用设计所包括的内容和PLC应用设计的步骤，从而对PLC应用设计做到心中有数。
143相关知识
1 PLC应用设计的内容
PLC的应用设计，实质上是借助于某种程序设计语言把PLC内部存储器所代表的线圈、动合触点和动断触点按用户规定的要求串并联连接起来，用以表达控制过程中主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系，然后通过PLC的自动运行来实现自动控制的目的。因此，无论是用PLC去改造传统的继电接触器控制系统，还是用PLC来设计新的控制系统，从宏观方面来看，PLC的应用技术应该包括硬件设计技术、软件设计技术和设计实现技术三个方面的内容。从微观方面来看，设计内容则应分为以下几个方面。
（1） 硬件设计技术方面
① 明确控制要求。
② 拟定工艺过程。
③ 确定主令电器和被控电器。
④ PLC选型。
⑤ 分配PLC存储器。
⑥ 绘制硬件接线图。
（2） 软件设计技术方面
① 设计控制程序。
② 优化控制程序。
（3） 设计实现技术方面
① 用户程序的下载。
② 实验室模拟调试。
③ 硬件安装。
④ 现场调试。
⑤ 整理技术文件。
2 PLC应用设计的步骤
PLC应用设计的主要步骤如图119所示。
图119PLC应用设计的主要步骤
144习题
（1） PLC应用设计包括、和三个方面的内容。
（2） PLC应用设计的主要步骤是什么？模块二PLC的硬件设计技术模块内容
（1） PLC内部常用存储器的编号方法。
（2） PLC内部常用存储器的使用规则。
（3） PLC内部常用存储器的分配方法。
（4） PLC的硬件设计方法。
知识目标
（1） 了解PLC内部存储器的编号方法。
（2） 了解PLC内部存储器的使用规则。
（3） 了解输入端口的连接方式。
（4） 了解输出端口的连接方式。
技能目标
（1） 会分配PLC的存储器。
（2） 会绘制PLC硬件接线图。
（3） 全面掌握PLC的硬件设计技术。

PLC的应用设计包括硬件设计、软件设计和设计实现三个方面，其中硬件设计和软件设计是应用设计的主要部分，学好这两个部分的设计工作，是PLC应用快速入门的关键。
PLC的硬件设计工作包括明确控制要求、拟定工艺过程、确定主令电器和被控电器、选择PLC型号、分配PLC存储器和绘制硬件接线图六个方面，要想做好选择PLC型号、分配PLC存储器和绘制硬件接线图这三个方面工作，就必须对PLC产品的性能和参数、PLC内部存储器的编号方法与使用规则和PLC的选型原则有所了解。
任务21PLC内部存储器分配
211任务目标
（1） 了解PLC内部常用存储器的编号方法。
（2） 了解PLC内部常用存储器的使用规则。
（3） 掌握PLC内部常用存储器的分配方法。
212任务说明与分析
分配PLC存储器是PLC硬件设计技术中十分重要的部分，而了解PLC内部常用存储器的编号方法和使用规则则是正确分配PLC存储器的前提，因此本任务通过观察和比较PLC面板上I/O端子的实训，体会选用不同点数的PLC时所能使用的I/O端子的不同；同时，通过相关知识的学习，全面了解对PLC内部常用存储器的编号方法、使用规则和分配方法，以便在分配PLC内部存储器时能够做到头脑清醒、分配正确。
213实训
1器材准备
FX2N16MR、FX2N32MR、FX2N48MR和FX2N64MR PLC各一台。
2实训操作
（1） 观察PLC面板上的I/O端子标记
如图21（a）～图21（d）所示，把FX2N16MR、FX2N32MR、FX2N48MR和FX2N64MR这4台PLC排成一列放在一起，仔细观察各PLC面板上的I/O端子标记，看I/O端子分别由哪些接线端子组成。
（2） 比较I/O端子的相同点和不同点
① FX2N16MR、FX2N32MR、FX2N48MR 和FX2N64MR这4种PLC虽然型号不同，但这4种PLC的I/O端子板上却无一例外地都有220V交流电源输入端子、24V直流电源输出端子、PLC接地端子、输入端子和输出端子。
② 输出端子被分了组，其中，FX2N16MR输出端子被分成了8组、FX2N32MR输出端子被分成了4组、FX2N48MR 输出端子被分成了5组、FX2N64MR输出端子被分成了6组。同时还看出：第一组输出端子共用着COM1端子、第二组输出端子共用着COM2端子、第三组输出端子共用着COM3端子……
③ PLC型号不同，输入端子和输出端子的数量也不同：FX2N16MR的I/O端子共有16点、FX2N32MR的I/O端子共有32点、FX2N48MR的I/O端子共有48点、FX2N64MR的I/O端子共有64点。
3实训总结
通过本次实训，知道PLC的I/O端子随着I/O点数的不同而不同，这说明选用不同点数的PLC，所能使用的I/O端子是各不相同的，这就要求对PLC上I/O端子的编号方法、使用规则和具体使用方法必须有一个全面的了解。
（a）FX2N16MR的端子分布图
（b）FX2N32MR的端子分布图
（c）FX2N48MR的端子分布图
（d）FX2N64MR的端子分布图
图21端子分布图
214相关知识
了解PLC内部常用存储器的编号方法、使用规则和分配方法，是做好硬件设计工作的前提。
1 PLC内部常用存储器的编号方法
PLC的品种不同，甚至同一品种的型号不同，内部存储器的编号方法也是互不相同的，使用时最好通过PLC的产品手册进行了解。
（1） 输入/输出存储器的编号方法
三菱FX2N系列PLC内部输入/输出存储器的编号方法见表21。
表21三菱FX2N系列PLC内部输入/输出存储器编号表
输入存储器输出存储器通道编号存储器编号点数通道编号存储器编号点数FX2N16MX00X000～X007FX2N32MX00～X01X000～X017FX2N48MX00～X02X000～X027FX2N64MX00～X03X000～X037FX2N80MX00～X04X000～X047FX2N128MX00～X07X000～X077均可扩展到X00～X17X000～X17781624324064128FX2N16MY00Y000～Y007FX2N32MY00～Y01Y000～Y017FX2N48MY00～Y02Y000～Y027FX2N64MY00～Y03Y000～Y037FX2N80MY00～Y04Y000～Y047FX2N128MY00～Y07Y000～Y077均可扩展到Y00～Y17Y000～Y17781624324064128
PLC的型号或者插配的扩展单元不同时，输入/输出存储器的数量也就不同，因此，允许使用的输入/输出存储器的编号范围也将随着PLC型号或者扩展单元的不同而互不相同。
在FX2N系列中，虽然输入存储器编号有X000～X177共128点，输出存储器编号也有Y000～Y177共128点，但请注意，128点输入存储器是被分成00～17这16个输入通道的（八进制）。128点输出存储器也是被分成00～17这16个输出通道的（八进制）。这些通道当中，分配在本机I/O单元上通道如下：FX2N16M为00通道、FX2N32M为00～01通道、FX2N48M为00～02通道、FX2N64M为00～03通道、FX2N80M为00～04通道、FX2N128M为00～07通道。其余的通道（也就是本机I/O单元上没有的通道）是依次分配在插配的I/O扩展单元上的：每个FX2N32E上分配2个通道、每个FX2N48E上分配3个通道、每个FX2N16EX上分配2个输入通道、每个FX2N16EY上分配2个输出通道。
FX2N系列中，每个通道上都分配有8位输入存储器和8位输出存储器，编号都为0～7（八进制）。
（2） 辅助存储器的编号方法
三菱FX2N系列PLC内部常用辅助存储器的编号方法见表22。
表22三菱FX2N系列PLC内部常用辅助存储器编号表
中间存储器定时存储器计数存储器特殊存储器存储器编号点数存储器编号点数存储器编号点数存储器编号点数M000～M499
M500～M1023
M1024～M3071500
524
2048T000～T199
T200～T245
T246～T249
T250～T255200
46
4
6C000～C099
C100～C199
C200～C219
C220～C234
C235～C245
C246～C250
C251～C255100
100
20
15
11
5
5M8000～M8255256
值得注意的是，由于所有的辅助存储器都是安装在本机CPU单元中的，并且在每一个PLC中都是同时存在的。因此，只要是FX2N系列的PLC辅助存储器，不管其型号是什么，也不管其是否插配扩展单元，所有的常用辅助存储器都是按照表22进行编号的。
2 PLC内部常用存储器的使用规则
（1）  输入/输出存储器的使用规则
① 由于输入存储器的电平状态只能由主令电器通过输入接口来“写”，且CPU只能“读取”输入存储器的电平状态而无法把电平状态“写入”输入存储器。所以，输入存储器只能分配给主令电器使用，而不能作为辅助存储器使用，更不能作为输出存储器使用。
② 由于输出存储器的电平状态是由CPU来“写”的，“读取”却是由输出接口来读的，并且这个“读取”还是有条件的，即只有在输出处理阶段，输出存储器的状态才通过输出接口传送给被控电器。所以，输出存储器只能分配给被控电器使用，而不能作为辅助存储器使用，更不能作为输入存储器使用。
③ 在同一个程序中，不允许把同一个编号的输入存储器分配给两个或两个以上的主令电器使用（例如，不允许把X000分配给启动开关后又分配给行程开关），也不允许把同一个编号的输出存储器分配给两个或两个以上的被控电器使用（例如，不允许把Y001分配给接触器1后又分配给接触器2）。
④ 分配输入存储器时，首先要使用本机I/O单元上实际存在的输入存储器，只有在已经插配输入扩展单元时，才可以使用扩展单元上的输入存储器，绝不允许在没有插配输入扩展单元的情况下去使用扩展单元上的输入存储器。
例如，选用FX2N32M的PLC只能使用实际存在的X000～X017输入存储器，而不允许使用X020～X177输入存储器（因为此时的X020～X177并不存在）。如果在FX2N32M上插配FX2N16EX输入扩展单元，那么就可使用X000～X037输入存储器，但仍不可以使用X040～X177输入存储器（因为此时的X040～X177仍然不存在）。
⑤ 同样道理，分配输出存储器时，首先要使用本机I/O单元上实际存在的输出存储器，只有在已经插配输出扩展单元时才可以使用扩展单元上的输出存储器，绝不允许在没有插配输出扩展单元的情况下去使用扩展单元上的输出存储器。
例如，选用FX2N16M的PLC只能使用实际存在的Y000～Y007输出存储器，而不允许使用Y010～Y177输出存储器（因为此时的Y010～Y177并不存在）。如果在FX2N16M上插配FX2N16EY输出扩展单元，那么就可使用Y000～Y027输出存储器，但仍不可以使用Y030～Y177输出存储器（因为此时的Y030～Y177仍然不存在）。
（2） 辅助存储器的使用规则
① 由于辅助存储器都是安装在本机CPU单元中的，并且所有编号的辅助存储器在每一个PLC中都是同时存在的，因此，只要是FX2N系列的PLC，不管其型号是什么，也不管其是否插配扩展单元，表22中所有编号的辅助存储器都可以任意使用。
② 由于辅助存储器既不能读取PLC外部的输入，也不能直接驱动PLC外部的负载，它们的电平状态只能由CPU来写入和读出，且辅助存储器与输入接口和输出接口都没有对应连接关系。因此，所有的辅助存储器绝不可以作为输入存储器使用，也不可以作为输出存储器使用。
③ 除了输入存储器和输出存储器以外，使用频率最高的就是中间存储器了。中间存储器特别适于用来临时存放那些已经经过初步运算但还需进行最后运算的中间数据，它在程序中起一种中间过渡的作用。合理地使用这些中间存储器，可以实现输入与输出之间的复杂变换。一般情况下使用M000～M499，而需断电时保持状态的使用M500～M1023、M1024～M3071。
在同一个程序中，同一个编号的中间存储器不允许既用作A又用作B，例如，用M000表示第一工步后，就不允许再用M000去表示第二工步；用M001表示第一定时器的瞬动触点后，就不允许再用M001去表示第二定时器的瞬动触点。
④ 特殊存储器是一种专门用于监测PLC的工作状态、提供时钟脉冲、给出各种标志的存储器，这些特殊存储器的状态是由系统程序写入的，用户只能读取或者使用这些存储器的触点状态。
用户程序中经常使用的特殊存储器见表23。
表23用户程序中经常使用的特殊存储器
存储器编号功能M8000在PLC工作期间始终保持接通（ON）M8001在PLC工作期间始终保持断开（OFF）M8002PLC开始运行的第1个扫描周期接通，此后一直断开M8003PLC开始运行的第1个扫描周期断开，此后一直接通M8011周期为10ms的时钟脉冲（ON 5ms，OFF 5ms）M8012周期为100ms的时钟脉冲（ON 50ms，OFF 50ms）M8013周期为1s的时钟脉冲（ON 05s，OFF 05s）M8014周期为1min的时钟脉冲（ON 05min，OFF 05min）⑤ 定时存储器常简称为定时器，是专门用于定时控制的存储器。一般情况下使用T000～T199（精度01s），计时要求精细时使用T200～T245（精度001s）。
由于定时器数量较多，足够满足每一个程序的使用需求，因此在同一个程序中，不允许多个定时器共用同一个定时存储器编号（例如第一定时器写成T001后就不允许把第二定时器也写成T001，以防止造成动作错误），即使在步进顺控程序中，也不允许重复使用同一个定时存储器编号（例如在M005步使用了T000后就不允许在M006步再次使用T000，以防止T000因来不及复位而造成工作不正常）。
⑥ 计数存储器常简称为计数器，是专门用于对脉冲个数进行计数控制的存储器。一般情况使用C000～C099、C100～C199（均为加计数），双向计数使用C200～C219、C220～C234。
由于计数器数量较多，足够满足每一个程序的使用需求，因此在同一个程序中，不允许多个计数器共用同一个计数存储器编号（例如第一计数器写成C002后就不允许把第二计数器也写成C002，以防止造成动作错误）。即使在步进顺控程序中，也不允许重复使用同一个计数存储器编号（例如在M008步使用了C003后就不允许在M009步再次使用C003，以防止C003因来不及复位而造成工作不正常）。
3 PLC内部常用存储器的分配方法
所谓的PLC内部存储器分配，实际上就是指定用哪些输入存储器的电平状态来表示哪些主令电器的接通与断开，就是指定用哪些输出存储器的电平状态来表示哪些被控电器的得电与失电。例如，指定用X001输入存储器的电平状态来表示启动开关的接通与断开、指定用X000输入存储器的电平状态来表示停止开关的接通与断开、指定用Y000输出存储器的电平状态来表示接触器的得电与失电、指定用Y001输出存储器的电平状态来表示蜂鸣器的得电与失电等。
PLC存储器经过分配后，用户就能清楚地知道到底是哪些输入存储器和哪些输出存储器已经被指定为参与控制的元件，这样在编写程序时就不会因张冠李戴或无中生有而编写出错误的程序，CPU也将会十分准确地对指定的存储器的状态进行正确的相关运算和读写操作，从而保证控制功能的完美实现。因此，PLC存储器的分配工作是非常重要的。
进行PLC内部存储器分配的目的有两个：一是指定好参与系统控制的存储器，从而为设计用户程序确定好参与编程的元件；二是为设计硬件接线图提供一个画图依据。
进行PLC内部存储器分配其实很简单，就是对输入存储器与主令电器的对应关系、输出存储器与被控电器的对应关系进行逐一分配，并以列表的形式规定下来。
PLC内部存储器的分配方法分为以下几个步骤。
① 把控制开关、行程开关、光电开关、保护开关等主令电器依次分配给PLC上实际存在的输入存储器。
② 把接触器、变频器、显示器件、伺服系统等被控电器依次分配给PLC上实际存在的输出存储器。
分配输出存储器时要特别注意：由于输出端子是被分了组的，Y000～Y003共用着COM1、Y004～Y007共用着COM2、Y010～Y013共用着COM3、Y014～Y017共用着COM4……因此，如果被控电器中既有直流被控电器又有交流被控电器，或者说既有较低电压等级的被控电器又有较高电压等级的被控电器，就必须把直流被控电器分配给某一组输出存储器而把交流被控电器分配给另一组输出存储器，或者说必须把较低电压等级的被控电器分配给某一组输出存储器而把较高电压等级的被控电器分配给另一组输出存储器。
③ 如果可能使用到一些辅助存储器，也应同时在PLC内部存储器分配表中列出（当然也可在编写控制程序时再回过头来补充列出）。
表24示出了一个三条传送带运输机顺序启动逆序停止的PLC控制系统的内部存储器分配表，供参考。
表24三条传送带运输机顺序启动逆序停止的PLC控制系统存储器分配表
输入存储器分配输出存储器分配辅助存储器分配元件名称及代号输入存储
器编号元件名称及代号输出存储器编号元件名称
及代号中间存储
器编号过热继电器触头FR1X000过热继电器触头FR2X001过热继电器触头FR3X0021号接触器
线圈KM1Y001中间继
电器KAM0001号电动机启动开关SB1X0032号电动机启动开关SB2X0043号电动机启动开关SB3X0052号接触器
线圈KM2Y0021号电动机停止开关SB4X0062号电动机停止开关SB5X0073号电动机停止开关SB6X0103号接触器
线圈KM3Y003
215习题
（1） FX2N系列PLC中，128点输入存储器被分配成这个输入通道，128点输出存储器被分配成这个输出通道，这些通道除分配在上的以外，其余通道依次分配在上的。每个通道上都分配有位输入存储器和位输出存储器，编号都为。
（2） FX2N系列PLC中，哪些常用存储器属于辅助存储器？它们都制作在哪个单元内？它们在每一个PLC中都存在吗？是否可以随时随地的任意使用它们？
（3） 输入存储器、输出存储器、辅助存储器这三者是否可以互换使用？
（4） 分配输入/输出存储器时，应首先使用哪个单元上的？什么情况下才能使用扩展单元上的？
（5） 同一个程序中，同一个编号的存储器可以同时分配给两个或两个以上的电器使用吗？
（6） 进行PLC存储器分配时，应把哪些电器分配给PLC的输入存储器（输入端口），哪些电器分配给PLC的输出存储器（输出端口）？ 
任务22硬件接线图绘制
221任务目标
（1） 了解PLC输入/输出端口的连接方式。
（2） 知道节省输入/输出点数的方法。
（3） 绘制出与表24对应的三条传送带运输机顺序启动逆序停止的PLC控制系统的硬件接线图。
222任务说明与分析
绘制硬件接线图是PLC硬件设计技术中最重要的部分，也是PLC硬件设计工作的最终目标。因此，本任务的目的是通过相关知识的学习，了解PLC输入/输出端口的连接方式，知道节省输入/输出点数的方法；同时，通过绘制与表24对应的三条传送带运输机PLC控制系统硬件接线图的实训，学会PLC控制系统硬件接线图的绘制方法。
223相关知识
硬件接线图是各种主令电器、被控器的安装以及PLC与它们之间的具体接线工作的依据，其线路设计得是否合理、是否简洁，都可能影响到整个系统的正常工作。
1 PLC输入/输出端口的连接方式
1） 输入端口连接方式
由于PLC的输入接口有内供电源直流输入接口和外供电源交/直流输入接口两种，相应的输入端口连接方式也就有内供电源汇点式接线法和外供电源汇点式接线法两种，分别如图22（a）和图22（b）所示。
图22输入端口连接方式
在设计输入端口连接方式时，必须注意以下几点。


（1） 由于PLC无法识别主令电器的触头是常开型还是常闭型，只能识别出主令电器的触头是闭合状态还是断开状态：如果主令电器触头是闭合的，则内部输入存储器处于“1”状态；如果主令电器触头是断开的，则内部输入存储器处于“0”状态。因此，PLC外接主令电器的触头如果使用常闭型，则会引起以下两方面问题。
① 由于主令电器触头经常处于闭合状态，PLC的输入接口将长期通电，这不仅会使能耗增加，还会缩短输入接口的使用寿命。
② 由于使用常开触头的主令电器动作时，PLC内部输入存储器处于“1”状态，而使用常闭触头的主令电器动作时，PLC内部输入存储器却处于“0”状态。同样是主令电器动作却出现两种截然相反的存储状态，这不仅扰乱了人们头脑中对主令电器动作与输入存储器状态间对应关系的认知习惯，还将造成对梯形图中触点符号的接通与断开概念的混乱，最后导致编制出错误的梯形图程序。
因此，在绘制硬件接线图时，PLC输入端口处绝不允许出现主令电器的常闭触头，而应统一使用主令电器的常开触头。在选用主令电器时，必须选用触头是常开型的或者是带有常开触头的。即使是用PLC去改造现有的传统继电接触器控制系统，也必须把原来是常闭触头的主令电器（比如停止开关、行程开关等）更换成常开触头的主令电器。只有这样，才不会给后续的梯形图程序编写工作惹下麻烦，也才能够编写出正确的梯形图程序。
对于某些主令电器必须要使用常闭触头的，则必须先用该主令电器的常闭触头去控制一个传统的中间继电器线圈，然后用这个中间继电器的常闭触头代替主令电器的常闭触头接到PLC的输入端口，这样就可避免常闭触头接入PLC输入端口的问题了（因为虽然接到PLC输入端口的仍属于常闭触头，但该常闭触头只有在主令电器动作时才闭合，绝大多数的时间里实际是处于断开状态的），具体做法如图23所示。
图23主令电器必须要使用常闭触头的处理方法
（2） 对于传统继电接触器控制系统中一些具有复合触头（即常开触头与常闭触头联动）的主令电器（比如复合按钮开关），在绘制硬件接线图时，只需用一个常开触头接到PLC的输入端口即可。在实际的接线工作时，也只需使用其中的常开触头就行了。
（3） 为了尽量减少外界干扰通过输入端口进入PLC内部，应首选内供电源汇点式接线法，必要时还需选用屏蔽线作为主令电器与PLC之间的连接线。
2） 输出端口连接方式
输出端口的连接方式通常有汇点式接线法和分隔式接线法两种，分别如图24（a）和图24（b）所示。
图24输出端口连接方式
采用汇点式接线法时要注意将COM1、COM2、COM3这几个公共端全部连接起来。釆用分隔式接线法时要注意：由于Y000～Y003的公共端是COM1、Y004～Y007的公共端是COM2、Y010～Y013的公共端是COM3、Y014～Y017的公共端是COM4，因此，只允许Y000～Y003共用一组电源、Y004～Y007共用一组电源等。如果要把Y000～Y007共用一组电源，则必须把COM1和COM2连接起来，否则有部分被控电器可能不正常工作。
图24中，被控电器电源的选用要根据被控电器的具体情况而定。直流被控电器选用直流电源，交流被控电器选用交流电源；如果既有直流被控电器又有交流被控电器，则除优先选用继电器型输出接口外，还可考虑插配不同的输出单元来解决；如果同时有不同电压等级的被控电器，则可采用分隔式接线法来解决。
3） 节省输入/输出点数的方法
PLC输入/输出点数的多少以及是否插配I/O单元是决定PLC控制系统价格高低的关键因素，在某些特殊情况下，甚至会出现是用普通继电接触器控制系统合算还是用PLC控制系统合算的问题。例如，输入/输出共有10点的抢答控制器，如果使用16点的PLC，则其价格成本过高，用户可能难以接受；但如果设法使用8点的PLC，则用户可能因其价格尚能容忍而接受。再如，输入/输出共有18点的简易霓虹灯控制器，如果使用16点的PLC再插配I/O单元，用户可能因其价格太高而放弃；但如果设法不插配I/O单元，则用户有可能因价格稍低而选用。因此，设法节省输入点数或输出点数就成为降低PLC控制系统成本的重要措施。
图25节省输入点数的方法之一
（1） 节省输入点数的常用方法
① 在程序中设置双稳态程序，使只用一个开关便起到启动开关和停止开关的双重功能，这样就可节省出PLC的1个输入点，如图25所示。
② 某些功能简单、不经过PLC处理也能控制被控电器的主令电器，可以直接设置在PLC外面，这样便可少占用PLC的输入点。例如，手动复位型过热保护继电器常闭触头就可直接与被控电器串联，而不必去占用PLC的1个输入点，如图26所示。
注意：自动复位型过热保护继电器常闭触头则必须接在PLC输入端口，通过梯形图实现过载保护，否则会因突然启动而引发安全事故。
图26节省输入点数的方法之二
③ 某些性能相近、功能相同的主令电器，可将它们的触头进行合理的串联或并联后再接到PLC的输入端口，这样可节省出较多的PLC输入点。例如，机床电动机的停止开关触头、过热保护继电器触头、过流保护继电器触头和安全保护接近开关触头，就可以并联后再接入PLC输入端口，这样可节省出PLC的3个输入点，如图27所示。
图27节省输入点数的方法之三
（2） 节省输出点数的常用方法
① 在程序中设置闪烁程序，使分别指示不同状态的两只灯合并成一只灯，就可少占用PLC的1个输出点。例如，原本水箱里水位在正常值以上时绿灯亮，水位在正常值以下时红灯亮，现在在程序中设置闪烁程序，使水位在正常值以上时绿灯常亮，水位在正常值以下时绿灯闪烁，这样就可节省出PLC的1个输出点，如图28所示。
图28节省输出点数的方法之一
② 在程序中设置编码程序，再通过PLC外部的译码电路进行译码，这样，原来占用4个输出口的现在只需2个输出口，原来占用8个输出口的现在只需3个输出口，原来占用16个输出口的，现在只需4个输出口……如图29所示。
图29节省输出点数的方法之二
③ 将通断规律完全一致且完全同步的被控电器并联起来后，再接到PLC的输出端口上就可少占用PLC的输出点。例如，控制某一电动机运转的接触器线圈和指示该电动机运转状态的指示灯就可并联后接到PLC的1个输出端口上，这样就可节省出PLC的1个输出点，如图210所示。
图210节省输出点数的方法之三
2硬件接线图的绘制
硬件接线图绘制，就是根据PLC存储器分配表绘制出主令电器与PLC输入端口之间的具体连接关系以及被控电器与PLC输出端口之间的具体连接关系。
由于输入存储器与输入端口之间、输出存储器与输出端口之间，不仅有着严格的对应关系，而且还使用着相同的编号，所以，把输入存储器与主令电器的对应关系、输出存储器与被控电器的对应关系以列表的形式规定下来后（即PLC存储器分配后），实际上也就是把输入端口与主令电器的对应关系、输出端口与被控电器的对应关系规定了下来。因此在绘制硬件接线图时，只需按照PLC存储器分配表，把主令电器连接到与输入存储器相同编号的输入端口上、把被控电器连接到与输出存储器相同编号的输出端口上。
在具体绘制硬件接线图时，可先在图纸的正中间画一长方形方框用来代表PLC，然后在长方框的左边画出主令电器的常开触头，在长方框的右边画出被控电器的线圈和外接电源，再按照PLC存储器分配表把主令电器连接到PLC的输入端口上，把被控电器连接到PLC的输出端口上，最后做好各种标注，硬件接线图就完全绘制好了。
224实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
（1） 在图纸的正中间画一长方形方框，用来代表PLC；在长方框左框线上均匀地画出10个小圆圈，用来表示输入端点；在长方框右框线上均匀地画出4个小圆圈，用来表示输出端点；根据表24列出的存储器编号，在左框线小圆圈的右侧分别标上X000、X001、X002、X003、X004、X005、X006、X007、X010和COM，在右框线小圆圈的左侧分别标上Y001、Y002、Y003和COM1。
（2） 在长方框的左边画出一列9个常开触头符号，分别用来表示过热继电器触头FR1、过热继电器触头FR2、过热继电器触头FR3、1号电动机启动开关SB1、2号电动机启动开关SB2、3号电动机启动开关SB3、1号电动机停止开关SB4、2号电动机停止开关SB5和3号电动机停止开关SB6（注意这里的过热继电器触头FR1、过热继电器触头FR2、过热继电器触头FR3、1号电动机停止开关SB4、2号电动机停止开关SB5和3号电动机停止开关SB6都不使用常闭触头，而是服从规定统一使用常开触头）；9个常开触头符号的左端连接在一起后与COM端相连，9个常开触头符号的右端分别与X000、X001、X002、X003、X004、X005、X006、X007和X010端相连。
（3） 在长方框的右边画出一列3个接触器线圈符号以及1个电源符号，分别用来表示1号接触器线圈KM1、2号接触器线圈KM2、3号接触器线圈KM3和交流电源；3个接触器线圈符号以及1个电源符号的右端连接在一起，3个接触器线圈符号以及1个电源符号的左端分别与Y001、Y002、Y003和COM1端相连。
（4） 最后在长方框的正中间标上PLC的型号（例如FX2N32MR）。这样，三条传送带运输机顺序启动逆序停止的PLC控制系统硬件接线图就画好了，如图211所示。
图211三条传送带运输机顺序启动逆序停止的PLC控制系统硬件接线图
3实训总结
通过本次实训，知道了画硬件接线图必须以PLC存储器分配表作为依据，知道了主令电器必须全部使用常开触头的规定，同时还知道了硬件接线图的具体绘制方法，从而掌握了PLC控制系统硬件接线图的绘制技术。
225习题
（1） PLC输入端口的连接方法有接线法和接线法两种，输出端口的连接方法有接线法和接线法两种。
（2） PLC输入端口处允许接入主令电器的常闭触头吗？如果某主令电器必须釆用常闭触头，请问应如何处理？画出处理方法的接线图。
（3） 硬件接线图的具体绘制方法是什么？ 任务23硬件设计示范
231任务目标
（1） 了解PLC产品的性能参数，知晓PLC的选型原则。
（2） 进行三条传送带运输机控制系统的PLC硬件设计工作。
232任务说明与分析
PLC硬件设计工作到底是如何进行的？实践方能出真知。因此本任务的目的是通过进行三条传送带运输机控制系统的PLC硬件设计工作的实训，学会PLC的硬件设计方法和步骤；通过相关知识的学习，了解PLC产品的性能参数，知晓PLC的选型原则，从而全面掌握PLC的硬件设计技术。
233实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
（1） 明确控制要求
三条传送带运输机的工作示意图如图212所示。
图212三条传送带运输机工作示意图
三条传送带运输机的控制要求如下所示。
① 为防止货物在传送带上堆积，三条传送带必须按顺序启动，启动顺序为1号→2号→3号。
② 为保证停机后传送带上不残留货物，三条传送带必须按顺序停车，停车顺序为3号→2号→1号。
③ 如果1号传送带或2号传送带因出现故障而停车时，3号传送带应能立即停车，避免仍有货物进入传送带。
（2） 拟定工艺过程
三条传送带运输机的工艺过程如下：启动时，按下1号电动机启动开关，1号传送带运转→按下2号电动机启动开关，2号传送带运转→按下3号电动机启动开关，3号传送带运转；停止时，按下3号电动机停止开关，3号传送带停转→按下2号电动机停止开关，2号传送带停转→按下1号电动机停止开关，1号传送带停转。
（3） 确定主令电器和被控电器
从上述控制要求和工艺过程可以看出，三条传送带运输机控制系统中主令电器应有：1号、2号、3号三台电动机的启动开关SB1、SB2、SB3，1号、2号、3号三台电动机的停止开关SB4、SB5、SB6，另外，为对电动机进行热保护，应有过热保护继电器触头FR1、FR2、FR3；三条传送带运输机控制系统中被控电器应有：1号、2号、3号三台电动机的接触器线圈KM1、KM2、KM3。
（4） 选择PLC型号
这是一个小型控制系统，根据PLC选型原则，选用三菱FX2N32MR的PLC就可满足要求，无须再插配I/O扩展单元。
（5） PLC存储器分配
由于该PLC没有插配I/O扩展单元，可供使用的输入存储器编号仅有X000～X017，可供使用的输出存储器编号仅有Y000～Y017，所以，PLC存储器的分配情况见表24。
（6） 绘制硬件接线图
根据PLC存储器分配表，把主令电器连接到与输入存储器相同编号的输入端口上，把被控电器连接到与输出存储器相同编号的输出端口上，就可以绘制出硬件接线图了。本例绘制出的三条传送带运输机控制系统硬件接线图如图213所示。
图213三条传送带运输机控制系统硬件接线图
至此，三条传送带运输机控制系统的硬件设计工作全部完成。
3实训总结
通过本次实训，可知PLC硬件设计工作主要包括明确控制要求、拟定工艺过程、确定主令电器和被控电器、选择PLC型号、PLC存储器分配和绘制硬件接线图6个方面，同时也掌握了PLC硬件设计的方法，为接下来的软件设计工作打好了基础。
234相关知识
要想正确地选用PLC型号，一是必须对常见的PLC产品的性能和参数有所了解，二是必须对PLC的选型原则有所了解。
1 PLC的性能参数
PLC的性能参数众多，选用时并无必要一一考虑，只需重点考虑其中的存储容量、I/O点数、扫描速度、内部存储器的种类和数量、特殊功能单元的有无以及可扩展能力等几项主要的性能参数即可。
（1） 存储容量
这里的存储容量特指用户程序存储器容量。用户程序存储器容量大，可以存储长而复杂的程序，有利于实现复杂的控制功能。
FX2N系列的程序容量为8K步，可扩展至16K步。
（2） I/O点数
I/O点数是PLC输入端口/输出端口的数量，一般以输入端口与输出端口的总和来表示。I/O点数越多，外部可接的主令电器和被控电器也越多，控制的规模也比较大。
FX2N系列中，FX2N16M/32M/48M/64M/80M/128M的I/O点数分别为8/8、16/16、24/24、32/32、40/40、64/64点，且均可扩展到128/128点。
（3） 扫描速度
扫描速度是PLC执行用户程序的速度，一般以扫描1K步用户程序所需的时间来衡量，也可以执行一条基本指令/特殊指令所需的时间来衡量。扫描速度快，PLC的输出响应输入的速度就快，这对于一些有响应速度要求的高速系统是很重要的。
FX2N系列的扫描速度为：基本指令008μs/条，应用指令152μs～数百μs/条。
（4） 内部存储器的种类和数量
内部存储器是参与编写程序的主要元素，同时是用来存放变量、中间结果、保持数据、定时、计数、模块设置和各种标志位等信息的。内部存储器的种类越多、数量越多，处理各种信息的能力就越强，编程也就越容易和方便。
FX2N系列的内部存储器种类有10种，总的数量达到13304位以及96个通道。
（5） 特殊功能单元的有无
特殊功能单元的有无是PLC功能强弱的一个重要指标。FX2N系列不仅具有特殊功能单元的扩展接口，而且准备了通信单元、模拟量转换单元等特殊功能单元备用配件。
（6） 可扩展能力
PLC的I/O点数、存储容量、联网功能和各种功能单元能否扩展，也是PLC选型时经常要考虑的。可喜的是，FX2N系列PLC的可扩展能力很好。
2 PLC选型原则
（1） 根据主令电器和被控电器数量的多少决定选用微型、小型、中型还是大型PLC
输入/输出点数的统计方法是：（实际主令电器数+实际被控电器数）×（12～13）（目的是预留一些备用量，以便随时增加控制功能）。选型原则是：能用微型的就不用小型的，能用小型的就不用中型的，能用中型的就不用大型的，尽可能地减小成本和体积。
（2） 根据主令电器和被控电器的性质决定选用相应输入/输出接口形式的PLC
输入接口的选用原则是：主令电器带有交/直流电源的，选用外供电源交/直流输入接口；主令电器不带电源的，选用内供电源直流输入接口。
输出接口的选用原则是：对于一些使用电压范围宽、要求导通压降小、可能承受瞬时过电压或过电流、响应速度无要求、动作不频繁且工作电流在2A以下的交/直流被控电器，可选用继电器型输出接口；对于一些通断频繁、工作电流在05A以下的直流被控电器，可选用晶体管型输出接口；对于一些通断频繁、工作电流在1A以下的交流被控电器，可选用晶闸管型输出接口。
（3） 根据用户程序的长短选择PLC的存储容量
事实上，在PLC选型时用户程序其实还没有编写，所以通常是根据I/O点数来决定存储器的容量，一般是把（开关量输入点数×10+开关量输出点数×5+模拟量通道数×100）×（125～135）作为存储器容量的下限值。
（4） 根据输入/输出信号的性质选择PLC的响应速度
选用原则是：对于开关量控制的系统，由于PLC的响应速度一般都可满足要求，故可不考虑响应速度；对于模拟量控制的系统，特别是具有闭环控制的系统，则应选响应速度较快的PLC。
选用PLC时，上述4点必须统筹兼顾，全盘考虑，既不能顾此失彼，更不可死板教条而盲目追求高指标。
235习题
（1） 选用PLC时，一般只重点考虑其中的、、、、以及等几项主要的性能参数。
（2） PLC选型原则的要点是：能用的就不用的，能用的就不用的，能用的就不用的；主令电器不带电源的选用输入接口，交/直流负载可选用输出接口，直流负载选用输出接口，交流负载选用输出接口。
（3） PLC硬件设计工作的基本步骤是什么？
（4） 某汽车清洗机控制系统的控制过程如下：按一下启动开关后，清洗机电动机正转带动清洗机前进，当车辆检测器检测到有汽车时检测器开关闭合，此时喷淋器电磁阀得电，打开阀门淋水，同时刷子电动机运转进行清洗；当清洗机前进到终点使终点限位开关闭合时喷淋器电磁阀和刷子电动机均断电，清洗机电动机则反转带动清洗机后退；当清洗机后退到原点使原点限位开关闭合时，清洗机电动机停止运转，等待下一次启动。
试对该汽车清洗机控制系统进行PLC硬件设计工作。模块三PLC的软件设计技术
模块内容
（1） 常用梯形图语言。
（2） 什么叫作设计梯形图程序。
（3） 替换设计法。
（4） 真值表设计法。
（5） 波形图设计法。
（6） 步进图设计法。
（7） 经验设计法。
知识目标
（1） 了解梯形图与继电接触器控制电路图之间的对应关系。
（2） 搞懂存储器状态与梯形图语言中图形符号的关系。
技能目标
掌握梯形图程序的设计方法。

对于一台PLC来说，硬件是躯体，软件是灵魂，这就是说，在PLC的应用中光有PLC这个硬件是不能实现任何控制功能的，还必须有用户程序这个软件与之配合。因此，软件的设计工作是必不可少的。
PLC的软件包括系统程序和用户程序两部分。系统程序是由PLC生产厂家提供的，它仅仅用来管理和控制PLC的运行、解释二进制代码所表示的操作功能、检查和显示PLC的运行状态，并不能直接实现用户所需要的控制功能。但用户程序就不同了，一个PLC应用系统能够实现什么样的控制功能，能够完成什么样的控制任务，完全是由用户程序来决定的，用户程序是需要用户自己来编写的。很显然，PLC的软件设计工作，具体来说就是用户程序的设计工作。
用户程序的设计工作，是整个PLC应用技术的核心工作，是PLC应用设计中最最重要的部分，也是初学者感到最难的地方。可以这样说，学会了用户程序设计技术，就等于跨进了PLC应用技术的大门。 
任务31梯形图语言概述
311任务目标
（1） 在实训教师指导下分别用替换法、转换法和直编法编写电动机正反转点动控制线路的梯形图程序和指令表程序。
（2） 分析比较梯形图程序和指令表程序的优缺点，认识梯形图。
312任务说明与分析
PLC的软件设计工作，实质上是用户程序编写工作。PLC编程语言有步进图、梯形图、功能块图、指令表和结构文本5种，其中目前应用最为普遍的是梯形图语言，这主要原因是用梯形图语言编程具有无可比拟的优点。因此，本任务通过分别用替换法、转换法和直编法编写电动机正反转点动控制线路的梯形图程序和指令表程序的实训，对用指令表编程和梯形图编程的难易有个直观的比较；同时，通过相关知识的学习，认识用梯形图语言编程的优点，以及梯形图的结构和梯形图符号与PLC存储器之间的关系。
313实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
这里以编写电动机正反转点动控制线路的PLC用户程序为例进行实训。
（1） 用替换法画出梯形图程序
① 在绘图纸上画出用继电接触器构成的电动机正反转点动控制线路，如图31所示。
图31用继电接触器构成的电动机正反转点动控制线路
② 分别用梯形图符号去替换对应的电气制图符号，如图32所示。
图32用梯形图符号去替换对应的电气制图符号
③ 画出完整的电动机正反转点动控制线路的PLC梯形图程序，如图33所示。
图33电动机正反转点动控制线路的PLC梯形图程序
（2） 用梯形图转换法写出指令表程序
① 首先按照用替换法画出梯形图程序的步骤，完成图31～图33的绘制。
② 把梯形图中各个触点和线圈的图形连接方式转换成用指令来描述，如图34所示。
图34用指令来描述各个触点和线圈的图形连接方式
③ 写出完整的电动机正反转点动控制线路的PLC指令表程序，如图35所示。
图35从梯形图转换得到的电动机正反转点动控制线路的PLC指令表程序
（3） 用直编法写出指令表程序
① 在头脑中设计出如图31所示的电动机正反转点动控制线路连接关系图。
② 直接用指令来描述头脑中设计出的电动机正反转点动控制线路连接关系，如图36所示。
图36直接用指令来描述各个触头和线圈的连接关系
③ 写出完整的电动机正反转点动控制线路的PLC指令表程序，如图35所示。
3实训总结
通过本次编写PLC用户程序的实训，可以知道以下3方面的知识。
（1） 直编法从表面上看似乎非常简单，可以直接写出指令表程序，但其两大要点对于设计者来说是非常困难的：一是必须在头脑中先设计出一张控制线路连接关系图。对于简单的控制系统尚能应付，但若碰到复杂的大型控制系统时，谁能在头脑中设计出一张控制线路连接关系图？二是必须牢记和掌握PLC各种指令的意义及使用方法，大家知道PLC指令的种类达数百条之多，每一条指令的意义及使用方法又是千变万化的，要想牢牢记住并熟练掌握住PLC各种指令的意义及使用方法是需要花费大量的时间和精力的。因此，不要说初学者，即使是专业的PLC应用工程师，恐怕也难以直接写出指令表程序。
（2） 转换法必须要先画出梯形图程序，然后再转换成指令表程序，这个步骤显得画蛇添足。人们在安装有编译软件的计算机上不仅可以直接设计出梯形图程序，而且还可以把梯形图程序直接下载到PLC中去，根本不需要转换成指令表程序（即使有需要，也只需单击一下“指令表视图”按钮，计算机就把梯形图程序自动转换成指令表程序了）。既然如此，又何必多此一举花费大量的时间和精力去专门学习PLC各种指令的意义，去专门学习把梯形图转换成指令表的方法呢？又何必多此一举去把梯形图程序转换成指令表程序呢？直接用梯形图来设计用户程序岂不更简单更快捷吗？
（3） 直接用梯形图来设计用户程序，其设计过程与画传统的继电接触器控制电路图的过程非常接近，这对于稍有一些电气控制基础知识的学习者来说，学习起来比较容易，不需花费大量的时间和精力去学习PLC各种指令的意义及使用方法，不需再进行任何多余的程序转换工作，并且在计算机上便可直接完成设计工作和下载工作。显而易见，直接用梯形图来设计用户程序更简单、更快捷、更适合。
314相关知识
1为什么首选梯形图语言
用输入存储器的状态、输出存储器的状态以及辅助存储器的状态来表达控制过程中主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系的程序设计语言组合，称为PLC用户程序；设计用户程序的整个过程称为编写用户程序，通常都直接简称为编程。
PLC程序设计语言有许多种，国际电工委员会(International Electrotechnical Commission，IEC)在PLC编程语言标准IEC 611313中就推荐了步进图、梯形图、功能块图、指令表和结构文本共5种程序设计语言，其中常用的是梯形图和指令表，但在事实上，目前应用最为普遍的、最受PLC用户欢迎的是梯形图语言，这主要是因为：
在传统的继电接触器控制电路图中是用常开触头符号、常闭触头符号、线圈符号、接线符号等电气制图符号的串并联连接来表达控制过程中主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系的，而在梯形图中，则是用动合触点符号、动断触点符号、线圈符号、接线符号等梯形图符号的串并联连接来表达控制过程中主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系的。由于梯形图与继电接触器控制电路图之间有着严格的对应关系：梯形图程序的框架结构模仿了传统的继电接触器控制电路图的框架结构、梯形图程序的控制关系表达方式沿袭了继电接触器控制电路图的控制关系表达方式、梯形图程序使用的梯形图符号也是在电气制图符号的基础上经简化演变而成的。对于非常熟悉传统的继电接触器控制电路图的工厂和企业里的广大电气技术人员来说，只要模仿传统继电接触器控制电路图表达控制关系的方式，用梯形图语言中的接线符号把动合触点符号、动断触点符号和线圈符号按控制要求串并联连接成一个一个的逻辑行，再把这些逻辑行一层一层地连接在左右两根母线之间，就可以设计出梯形图程序了。
显而易见，用梯形图语言来设计PLC用户程序，不须具备深奥的计算机知识，不须掌握难懂的汇编语言，不须学习庞大繁复的程序指令，只需稍有一些电气控制基础知识即可从容地进行设计工作，不仅方法简单、速度快捷、学习容易，而且设计出的梯形图程序简单明了、形象直观、主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系一眼就能看懂，易于分析和理解，因此，梯形图语言自然而然地就被PLC用户尊奉为第一编程语言了。
梯形图语言是一种图形语言，它的种类很多，不同厂家生产的产品使用的梯形图语言互不相同，甚至同一厂家生产的不同产品使用的梯形图语言也不相同。但是，不同种类的梯形图语言之间其实是大同小异的，只要掌握了其中的一种，其他的就能触类旁通了。本书中，我们学习三菱公司的FX2N系列PLC的梯形图语言。
梯形图语言的内容也很多，但对于绝大多数的梯形图程序来说，其中的一小部分梯形图语言就已足够使用了（这就是人们常说的“学习10%的梯形图语言，编出90%的梯形图程序”），对于初学者来说，只要求学习一些常用的梯形图语言。
2认识梯形图
图37给出了一段梯形图程序，从这段梯形图程序可看出以下几方面相关知识。
图37梯形图形式
梯形图是用接线符号把触点符号和线圈符号串并联连接成的逻辑行一层一层地连接在左右两根母线之间形成的一种简图，由于其结构形状类似于日常生活中的阶梯，因此称其为梯形图。
梯形图中，由动合触点、动断触点和线圈串并联连接而成的一个逻辑行称为一个梯级或称为一级阶梯；最左边的一根长垂直线称为左母线，最右边的一根长垂直线称为右母线（为了画图方便，一般都把右母线省略掉，即不画出右母线）。通常可以认为，左母线相当于电源的正极线，右母线相当于电源的负极线，因此在逻辑行中有一个从左向右流动的电流。据此人们约定：在一个逻辑行中，左母线到线圈之间的所有触点称为线圈的控制条件，控制条件形成通路时线圈得电，控制条件未形成通路时线圈失电；某线圈得电时，与该线圈相同编号的动断触点断开/动合触点闭合（即触点动作），某线圈失电时，与该线圈相同编号的动合触点断开/动断触点闭合（即触点复位）。
3梯形图符号与PLC存储器之间的关系
PLC中的存储器，实际上仅仅是一种电子器件，根本不存在所谓的“线圈”“动合触点”和“动断触点”，那么在梯形图中为什么会出现“线圈”“动合触点”和“动断触点”这些图形符号呢？
这主要是因为广大的电气工程技术人员，对传统的继电接触器控制系统和控制电路图非常熟悉，如果在设计梯形图时能够模仿传统继电接触器控制电路图的结构形式、能够沿用传统继电接触器控制电路图表达控制关系的方式、能够使用与传统继电接触器控制电路图非常接近的图形符号，那么他们就能够驾轻就熟地快速设计出梯形图程序来。为了达到这个目的，人们便有意识地把PLC中的存储器虚构成一种具有“线圈”“动合触点”和“动断触点”的电子器件，于是，业界中便流行起这样一种说法：PLC中的存储器是一种具有线圈、动合触点和动断触点的编程元件。
有了这样的虚构，便可以用存储器的“1”状态来代表被控电器线圈的得电、同时代表主令电器及被控电器的常闭触头断开和常开触头闭合，用存储器的“0”状态来代表被控电器线圈的失电、同时代表主令电器及被控电器的常开触头断开和常闭触头闭合；也正因为有了这样的虚构，广大的电气工程技术人员便可以按照传统继电接触器控制电路图的画法，把“动合触点符号”“动断触点符号”和“线圈符号”串并联连接起来成为梯形图，从而十分方便地表达出主令电器与被控电器之间的逻辑控制关系。
315习题
（1） 梯形图中，是用、、、等梯形图符号的连接来表达控制过程中主令电器与被控电器之间的逻辑关系或者控制关系的。
（2） 梯形图中，称为一个梯级或称为一级阶梯；称为线圈的控制条件；时线圈得电，时线圈失电；某线圈得电时，与该线圈相同编号的，某线圈失电时，与该线圈相同编号的。
（3） 在PLC中，用存储器的“1”状态来代表被控电器线圈的、同时代表主令电器及被控电器的和，用存储器的“0”状态来代表被控电器线圈的、同时代表主令电器及被控电器的和。
（4） 软件设计工作具体指的是什么工作？
（5） 什么叫编程？
（6） 什么是梯形图？
（7） 梯形图与继电接触器控制电路图之间有着哪些对应关系？
任务32常用梯形图符号
321任务目标
（1） 了解PLC常用梯形图符号的含义。
（2） 掌握PLC常用梯形图符号的使用方法。
（3） 绘制一段实际的梯形图程序。
322任务说明与分析
不同的梯形图程序，实际上是各类梯形图符号的不同组合，以此来实现不同的控制功能。因此，只有了解了各种梯形图符号的含义和使用方法，才能编写出正确且规范的梯形图程序。本任务通过相关知识的学习，了解PLC常用梯形图符号的含义，掌握PLC常用梯形图符号的使用方法；同时，通过绘制一段实际的梯形图程序的实训，学会触点类、接线类、线圈类和指令类4类梯形图符号的具体画法和各种串、并联连接方法，从而为接下来的梯形图程序编写工作打好基础。
323相关知识
不同的梯形图程序实际上就是各类梯形图符号的不同组合，因此，梯形图符号是设计梯形图程序的基础。
常用的梯形图符号包括触点类符号、接线类符号、线圈类符号和指令类符号这四类。
1触点类符号
（1） 动合触点
动合触点的图形符号见表31中的序号1，在梯形图中使用时需在其上方标出该动合触点所属的存储器的编号。
动合触点的通断规则是：该动合触点所属的存储器线圈得电时，该动合触点闭合（即接通）；存储器线圈失电时，该动合触点断开。
（2） 动断触点
动断触点的图形符号见表31中的序号2，在梯形图中使用时需在其上方标出该动断触点所属的存储器的编号。
动断触点的通断规则是：该动断触点所属的存储器线圈得电时，该动断触点断开；存储器线圈失电时，该动断触点闭合（即接通）。
（3） 前沿微分触点
前沿微分触点的图形符号见表31中的序号3，在梯形图中使用时需在其上方标出该前沿微分触点所属的存储器的编号。
表31触点类梯形图符号
2动断触点3前沿微分触点4后沿微分触点X000～X177、
Y000～Y177、
M000～M499、
T000～T199、
C000～C099
前沿微分触点的通断规则是：从控制条件由OFF变为ON时刻开始，该前沿微分触点所属的存储器线圈得电一个扫描周期后失电，该前沿微分触点相应地闭合（即接通）一个扫描周期后断开。
（4） 后沿微分触点
后沿微分触点的图形符号见表31中的序号4，在梯形图中使用时需在其上方标出该后沿微分触点所属的存储器的编号。
后沿微分触点的通断规则是：从控制条件由ON变为OFF时刻开始，该后沿微分触点所属的存储器线圈得电一个扫描周期后失电，该后沿微分触点相应地闭合（即接通）一个扫描周期后断开。
2接线类符号
（1） 左母线
左母线的图形符号见表32中的序号5，在梯形图中使用时需画在梯形图的最左边，触点类符号和指令类符号需画在左母线的右侧并与左母线垂直连接。
表32接线类梯形图符号
6右母线7垂直线8水平线
（2） 右母线
右母线的图形符号见表32中的序号6，在梯形图中使用时需画在梯形图的最右边，线圈类符号和指令类符号需画在右母线的左侧并与右母线垂直连接。实用中为了画图方便，一般都把右母线省略掉（即不画出右母线）。
（3） 垂直线
垂直线的图形符号见表32中的序号7，在梯形图中使用时，垂直线左侧可垂直连接触点类符号，垂直线右侧可垂直连接触点类符号或线圈类符号。
（4） 水平线
水平线的图形符号见表32中的序号8，在梯形图中使用时，水平线的左侧可与左母线垂直连接或与触点类符号连接，水平线的右侧可与除接线类外的各种图形符号连接。
3线圈类符号
（1） 通用线圈
通用线圈的图形符号见表33中的序号9，在梯形图中使用时需在括号内标出该通用线圈所属的存储器的编号。
通用线圈的得电失电规则是：控制条件形成通路时，该通用线圈得电；控制条件未形成通路时，该通用线圈失电。
（2） 前沿微分线圈
前沿微分线圈的图形符号见表33中的序号10，在梯形图中使用时需在PLS右边标出该前沿微分线圈所属的存储器的编号。
前沿微分线圈的得电失电规则是：从控制条件由OFF变为ON时刻开始，该前沿微分线圈得电一个扫描周期后失电。
表33线圈类梯形图符号
10前沿微分线圈11后沿微分线圈Y000～Y177
M000～M499Y000～Y177
M000～M499
S000～S49913复位线圈Y000～Y177
M000～M499
S000～S499
T000～T199
C000～C09914普通定时器线圈T000～T19915精细定时器线圈T200～T24516单向计数器线圈C000～C09917双向计数器线圈C200～C219
（3） 后沿微分线圈
后沿微分线圈的图形符号见表33中的序号11，在梯形图中使用时需在PLF右边标出该后沿微分线圈所属的存储器的编号。
后沿微分线圈的得电失电规则是：从控制条件由ON变为OFF时刻开始，该后沿微分线圈得电一个扫描周期后失电。
（4） 置位线圈和复位线圈
置位线圈的图形符号和复位线圈的图形符号分别见表33中的序号12和序号13，通常情况下都是对同一个存储器进行置位和复位，所以在梯形图中使用时需在SET右边和RST右边分别标出被置位线圈或被复位线圈所属的存储器的编号（通常情况下是置位线圈和复位线圈使用同一个编号）。
置位线圈和复位线圈的得电失电规则是：置位脉冲前沿出现时，该线圈开始得电；置位脉冲消失后，该线圈仍然得电；当复位脉冲前沿出现时，无论置位脉冲是否存在，该线圈均立即失电；复位脉冲消失后，该线圈仍失电。
梯形图中，允许对同一个存储器进行多次置位和复位，而且是既可先置位后复位，也可先复位后置位；另外，还可单独用RST对计数器或定时器进行复位。
（5） 普通定时器线圈和精细定时器线圈
普通定时器线圈的图形符号和精细定时器线圈的图形符号分别见表33中的序号14和序号15，在梯形图中使用时需在T右边标出该定时器线圈所属的定时存储器的编号，还需在K右边标出设置的K值（即定时值）。定时器的K值是需要计算的，具体的计算方法是：普通定时器K值=定时时间（s）÷01s、精细定时器K值=定时时间（s）÷001s，但普通定时器K值的取值范围和精细定时器K值的取值范围均需约束在1～32767之间。
普通定时器线圈和精细定时器线圈的得电失电规则是：从控制条件由OFF变为ON时刻开始，T定时器就从0起，普通定时器每过去01s、精细定时器每过去001s，K值便增加1，当K值增加到设置的K值（即定时值）时，定时时间到，定时器线圈开始得电，一直到控制条件由ON变为OFF时，定时器线圈才失电（此时定时器复位，等待下一次计时）。
无论是普通定时器还是精细定时器，在使用中都要注意以下几个方面。
① 精细定时器在有些PLC书籍上被称为高速定时器。	
② 只有在定时时间到时（即定时结束时），定时器线圈才开始得电，不要错误地认为控制条件由OFF变为ON时定时器线圈就已开始得电了。
③ 定时器线圈得电时间的长短，由控制条件形成通路的持续时间和设定的定时时间共同来决定，即得电时间等于控制条件形成通路的持续时间减去定时时间，因此，控制条件形成通路的持续时间必须大于设置的定时时间，定时器线圈才有一段得电的时间。如果控制条件形成通路的持续时间小于设置的定时时间（即定时时间还未到，控制条件就由ON变为OFF了），定时器线圈根本就不会得电；但如果定时时间到了以后，控制条件一直保持ON而不变为OFF，定时器线圈将一直保持得电状态，定时器将失去再次定时的功能。
（6） 单向计数器线圈和双向计数器线圈
单向计数器线圈的图形符号见表33中的序号16，在梯形图中使用时需在C右边标出该单向计数器线圈所属的计数存储器的编号，还需在K右边标出设置的K值（即计数值）。单向计数器的K值是不需要计算的，需计数多少次，K值就标为多少，但K值的取值范围需约束在1～32767之间。
单向计数器线圈的得电失电规则是：计数脉冲的前沿每出现一次，C计数器便从0起使K值依次加1，当K值加到设置的K值（即计数值）时，单向计数器线圈开始得电，一直到复位脉冲前沿出现时，单向计数器线圈才失电（此时单向计数器复位，等待下一次计数）。
双向计数器线圈的图形符号见表33中的序号17，在梯形图中使用时需在M82右边和C2右边同时标出该双向计数器线圈所属的计数存储器的编号，还需在K右边标出设置的K值（即计数值）。双向计数器的K值也是不需要计算的，须计数多少次K值就标为多少，但K值的取值范围需约束在-2147483648～+2147483647之间。
双向计数器线圈的得电失电规则是：加计数脉冲的前沿每出现一次，K值便从0起依次加1，当加到设置的K值（即计数值）时，双向计数器线圈开始得电，再来一个加计数脉冲前沿时，双向计数器线圈失电（此时双向计数器复位，等待下一次计数）；减计数脉冲的前沿每出现一次，K值便从设置的K值（即计数值）起依次减1，当减到0时，双向计数器线圈开始得电，再来一个减计数脉冲前沿时，双向计数器线圈失电（此时双向计数器复位，等待下一次计数）。无论何时复位脉冲前沿出现，双向计数器均被立即复位。
无论是单向计数器还是双向计数器，在使用中都要注意以下几个方面。
① 只有K值加到设置的K值时或者K值减到0时，计数器线圈才开始得电，不要错误地认为只要计数脉冲出现，计数器线圈就已开始得电了。
② 单向计数器线圈得电时间的长短，由K值加到设置的K值时和复位脉冲前沿出现时这两个时刻的间隔时间来决定。如果复位脉冲在K值没有加到设置的K值时就提前出现，单向计数器线圈根本就不会得电；但如果K值加到了设置的K值后，复位脉冲却迟迟不出现，单向计数器线圈将一直保持得电状态，计数器将失去再次计数的功能。
③ 双向计数器线圈的得电时间非常短暂，仅为计数脉冲频率的倒数（例如计数脉冲的频率为50Hz，得电时间仅1/50=002s）, 因此, 用双向计数器的触点去驱动输出存储器线圈时应注意使用自锁电路。
④ 计数器线圈得电的时间内，或者复位脉冲的高电平期间，或者加脉冲和减脉冲同时作用期间，计数器是不计数的。
⑤ 在梯形图中，C单向计数器线圈的复位端与计数端分画成上下两个梯级，C2双向计数器线圈的加减控制端、复位端和计数端分画成上中下3个梯级。至于C2双向计数器到底是进行加计数还是进行减计数，则必须通过加减控制端控制对应的特殊存储器的状态来决定：特殊存储器状态为OFF时，对应的计数器进行加计数，特殊存储器状态为ON时，对应的计数器进行减计数。
注意：特殊存储器后2位的编号必须与双向计数器的编号相同，即双向计数器编号为C200时，则特殊存储器编号必须为M8200，双向计数器编号为C219时，则特殊存储器编号必须为M8219。
4指令类符号
主程序结束指令的图形符号见表34中的序号19，在梯形图中使用时必须做到以下两点。
（1） 每一个完整的用户程序中，都必须有一个主程序结束指令。
（2） 主程序结束指令必须放在主程序的最后。
表34指令类梯形图符号
梯形图符号是设计梯形图程序的基础，在了解了梯形图符号后就可用梯形图符号来设计梯形图程序了。
设计梯形图程序，说得笼统一点，就是使用梯形图语言来编写用户程序，说得具体一点，就是借助于某种设计方法，用梯形图语言中的接线符号把相关的动合触点符号、动断触点符号和线圈符号按用户的要求串并联连接成一个一个的逻辑行，再把这些逻辑行一层一层地连接在左右两根母线之间，从而表达出主令电器与被控电器之间的逻辑关系或控制关系，这个过程就叫作设计梯形图程序。
梯形图程序的设计方法有很多种，常用的是替换设计法、真值表设计法、波形图设计法、步进图设计法和经验设计法，读者将在本模块的任务33～任务37中分别学习这五种设计法，这里先练习一下梯形图符号的使用方法。
324实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
梯形图符号使用方法（1）～（5）如图38所示。
（1） 在绘图纸的最左边画一条左母线。
（2） 在左母线上连接一个动合触点X000。
（3） 在X000右边串联连接一个置位线圈SET Y000。
（4） 在左母线上连接一个动合触点X001。
（5） 在X001右边串联连接一个动断触点X002。
图38梯形图符号的使用方法（1）～（5）
梯形图符号的使用方法（6）～（9）如图39所示。
（6）  在左母线上连接一个动合触点Y001，并把Y001右端与X002右端并联连接起来。
图39梯形图符号的使用方法（6）～（9）
（7） 在X002右边串联连接一个动合触点X003。
（8） 在左母线上连接一个动断触点X004。
（9） 在X004右边串联连接一个动合触点X005。
梯形图符号的使用方法（10）～（13）如图310所示。
（10） 在左母线上连接一个动合触点X011。
（11） 在X011右边串联连接一个动合触点X012，并把X012右端与X005右端并联连接起来。
（12） 在X005右边串联连接一个动断触点M000，并把M000右端与X003右端并联连接起来。
（13） 在X003右边串联连接一个动断触点X006。
图310梯形图符号的使用方法（10）～（13）
梯形图符号使用方法（14）～（16）如图311所示。
（14） 在X006右边串联连接一个动断触点X007。
（15） 在M000右边串联连接一个动断触点X010，并把X010右端与X007右端并联连接起来。
（16） 在X007右边串联连接一个通用线圈Y001。
图311梯形图符号的使用方法（14）～（16）
梯形图符号使用方法（17）、（18）如图312所示。
（17） 在左母线上连接一个动合触点X013。
（18） 在X013右边串联连接一个复位线圈RST Y000。
图312梯形图符号的使用方法（17）、（18）
梯形图符号使用方法（19）、（20）如图313所示。
图313梯形图符号的使用方法（19）、（20）
（19） 在RST Y000下边画一个动合触点X014，并把X014左端与RST Y000左端并联连接起来。
图314梯形图符号使用方法练习所得的梯形图
（20） 在X014右边串联连接一个通用线圈Y002。
最后在左母线上连接一个END指令符号，本次梯形图符号使用方法的练习任务就完成了，练习所得的梯形图如图314所示。
3实训总结
通过本次实训，知道了触点类、接线类、线圈类和指令类四类梯形图符号的具体画法，同时也掌握了触点类、接线类、线圈类和指令类四类梯形图符号的各种串并联连接方法，为接下来的梯形图程序设计工作打好了基础。

325习题
（1） 常用的梯形图符号包括、、、这四类。
（2） 不同的梯形图程序实际上就是的不同组合。
（3） ，都必须有一个主程序结束指令。
（4） 常用的梯形图程序设计方法有、、、和五种。
（5） 定时器线圈什么时候才开始得电？计数器线圈什么时候才开始得电？
（6） 定时器的K值需要计算吗？具体的计算方法是怎样的？
（7） 计数器的K值需要计算吗？
（8） 什么叫作设计梯形图程序？ 任务33梯形图程序的替换设计法
331任务目标
（1） 了解替换设计法的步骤和要领。
（2） 掌握用替换设计法设计梯形图程序的方法。
332任务说明与分析
如果需要把传统继电接触器控制系统升级改造成PLC控制系统，那么使用替换设计法来设计梯形图程序无疑是最合适的。本任务通过相关知识的学习，了解替换设计法的步骤和要领；同时，通过设计通电延时型控制系统梯形图程序和断电延时型控制系统梯形图程序的实训，掌握用替换设计法设计梯形图程序的方法。
333相关知识
1替换设计法的步骤
（1） 用替换设计法设计梯形图程序的步骤
用替换设计法设计梯形图程序的步骤分为以下4个方面。
① 改画传统继电接触器控制电路图。
② 分配PLC存储器。
③ 标注存储器编号。
④ 画梯形图。
（2） 用替换设计法设计梯形图程序的关键
用替换设计法设计梯形图程序的关键是：要会用表35列出的梯形图语言中的图形符号去替换传统继电接触器控制电路图中的图形符号，尤其是通电延时型时间继电器瞬动触头的替换方法和断电延时型时间继电器的替换方法。
用替换设计法得到的梯形图是一种初步的梯形图，初步的梯形图不一定是合理的梯形图，可能还需对其进行优化工作，这个问题放在本模块的任务38中讨论。
2替换设计法的要点
（1） 改画传统继电接触器控制电路图的要点
① 将传统继电接触器控制系统电气原理图中的控制电路图逆时针旋转90o 后重新画出该控制电路图，画法是：第一行画控制电路图的倒数第一行，第二行画控制电路图的倒数第二行……最后一行画控制电路图的倒数最后一行。
② 控制电路图画好后，再把文字符号（即电器代号）逐一标在对应的图形符号的下方。
（2） 分配PLC存储器的要点
① 把文字符号标为SB、SQ、SA、FR的启动开关、停止开关、行程开关、保护开关等主令电器的触头依次分配给PLC的输入存储器。
② 把文字符号标为KM、YA、B、HL、EL的接触器线圈、电磁阀线圈、蜂鸣器线圈、指示灯等被控电器依次分配给PLC的输出存储器。
③ 把文字符号标为KA的中间继电器线圈依次分配给PLC的中间存储器。
④ 把文字符号标为KT的时间继电器线圈依次分配给PLC的定时器。
分配的结果要以PLC存储器分配表的形式列出来。
（3） 标注存储器编号的要点
根据PLC存储器分配表中电器代号与PLC存储器编号的对应关系，在改画后的控制电路图上进行相应的标注。
① 把PLC输入存储器编号分别标在对应的主令电器触头符号的上方。
② 把PLC输出存储器编号分别标在对应的接触器线圈符号的上方。
③ 把PLC中间存储器的编号分别标在对应的中间继电器线圈符号的上方。
④ 把PLC定时器的编号分别标在对应的时间继电器线圈符号的上方（注意这里必须标注出K值，K值等于定时时间除以01s，定时时间一般会标在时间继电器线圈的旁边）。
⑤ 把PLC输出存储器编号、中间存储器编号和定时器编号分别标在对应的接触器触头符号、中间继电器触头符号和时间继电器触头符号的上方。
标注存储器编号时应特别地注意：凡是通电延时型时间继电器的瞬动触头应先临时用T×××S来标注，凡是断电延时型时间继电器的触头应先临时用T×××D来标注。
（4） 画梯形图的要点
根据表35所列出的梯形图语言中的图形符号与传统继电接触器控制电路图中的图形符号之间的对应关系，分别用梯形图中的图形符号来替换传统继电接触器控制电路图中的图形符号重新画图，也就是说用表35左边的图形符号去替换表35右边的图形符号重新画图，并在程序的最后加上END指令符号，即可得到初步的梯形图程序。
① 分别用梯形图语言中的动合触点符号、动断触点符号、通用线圈符号来直接替换传统继电接触器控制电路图中的常开触头符号、常闭触头符号、接触器线圈符号。
② 用通电延时型定时器线圈符号来直接替换通电延时型时间继电器的线圈符号。
③ 通电延时型时间继电器如果使用瞬动触头，则应在定时器线圈符号T×××上并联一个M000线圈符号（如表35中虚线所示），并用M000线圈的触点符号M000来替换瞬动触头符号KT×（注意这时的触头符号KT×已标注为T×××S）。
表35梯形图图形符号与传统继电接触器控制电路图图形符号的对应关系
通电延时型定时器通电延时型时间继电器断电延时型定时器线圈A线圈B断电延时型时间继电	器线圈a线圈b
④ 断电延时型时间继电器的控制条件SB×或KM×如果是常开触头，则应该用表35中的线圈A来替换线圈a；控制条件SB×或KM×如果是常闭触头，则应该用表35中的线圈B来替换线圈b。特别值得注意的是线圈A里或线圈B里的X000的作用就是控制条件SB×或KM×，也就是说，替换断电延时型时间继电器的线圈时，是连同断电延时型时间继电器的控制条件SB×或KM×一起替换掉的，换句话说就是，线圈A里或线圈B里已经包含了控制条件SB×或KM×，千万不要再多画出一个控制条件X000来。同时不要忘记：要分别用动合触点符号M000和动断触点符号M000来替换断电延时型时间继电器的常开触头符号KT×和常闭触头符号KT×（注意这时的触头符号KT×已标注为T×××D）。
334实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸两张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
（1） 用替换设计法设计通电延时型控制系统的梯形图程序
双速电动机控制系统的电气原理图如图315所示。
图315双速电动机控制系统电气原理图
第一步：改画传统继电接触器控制电路图。
把双速电动机控制系统电气原理图中的控制电路图逆时针旋转90°后，双速电动机控制电路图将如图316所示。
图316逆时针旋转90°后的双速电动机控制电路图
按照改画传统继电接触器控制电路图的要点对逆时针旋转90°后的双速电动机控制电路图进行改画，改画后的控制电路图将如图317所示。
图317改画后的双速电动机控制电路图
第二步：分配PLC存储器。
按照分配PLC存储器的要点对PLC存储器进行分配。
由于双速电动机控制电路图中的时间继电器是通电延时型的，且使用了瞬动触头，这就需要在定时器线圈上并联一个中间存储器线圈，并用中间存储器的触点来替代瞬动触头。因此，本例分配PLC存储器时，特别地使用了中间存储器M000，PLC存储器分配的结果见表36。
表36PLC存储器分配表
第三步：标注存储器编号。
按照标注存储器编号的要点，在改画后的双速电动机控制电路图上标注存储器编号。
本例中，线圈KT是通电延时型时间继电器的线圈，故线圈KT可标注为T001 K30。常开触头KT1是瞬动触头，故先临时用T001S来标注。
标注存储器编号后的控制电路图如图318所示。
图318标注存储器编号后的控制电路图
第四步：画梯形图。
按照画梯形图的要点，用梯形图中的图形符号来替换双速电动机控制电路图中的图形符号，绘画梯形图程序。
本例中，通电延时型时间继电器的线圈符号直接用通电延时型定时器线圈符号替换，并在该定时器符号上并联一个M000线圈，再用M000线圈的动合触点M000替换瞬动触头T001S。
最后得到的双速电动机控制系统PLC梯形图程序如图319所示。
图319双速电动机控制系统PLC梯形图程序
（2） 用替换设计法设计断电延时型控制系统的梯形图程序
△降压启动电动机控制系统的电气原理图如图320所示。
图320△降压启动电动机控制系统电气原理图
第一步：改画传统继电接触器控制电路图。
把△降压启动电动机控制系统电气原理图中的控制电路图逆时针旋转90°后，将得到如图321所示的电路图。
图321逆时针旋转90°后的△降压启动电动机控制电路图
按照改画传统继电接触器控制电路图的要点对逆时针旋转90°后的△降压启动电动机控制电路图进行改画，改画后的控制电路图将如图322所示。
图322改画后的△降压启动电动机控制电路图
第二步：分配PLC存储器。
按照分配PLC存储器的要点，对PLC存储器进行分配。
由于△降压启动电动机控制电路图中的时间继电器是断电延时型的，并且其控制条件是常闭触头KM1，所以，需用表35中的线圈B来替换线圈KT，同时用动合触点M000来替换常开触头T001D。因此，本例分配PLC存储器时特别地使用了中间存储器M000。
本例PLC存储器分配的结果见表37。
表37PLC存储器分配表
接触器线圈KM3Y003辅助存储器分配元件名称及代号辅助存储器编号断电延时型时间继电器KTT001 K30M000
第三步：标注存储器编号。
按照标注存储器编号的要点，在改画后的△降压启动电动机控制电路图上标注存储器编号。
本例中，线圈KT是断电延时型时间继电器，故线圈KT可标为T001 K30。常开触头KT是断电延时型时间继电器的触头，故常开触头KT先临时标注为T001D。
标注存储器编号后的控制电路图如图323所示。
图323标注存储器编号后的控制电路图
第四步：画梯形图。
按照画梯形图的要点，用梯形图中的图形符号来替换△降压启动电动机控制电路图中的图形符号，绘画梯形图程序。
本例中，由于线圈KT是断电延时型时间继电器，并且其控制条件是常闭触头KM1，所以，应该用表35中的线圈B来替换线圈KT，同时用动合触点M000来替换常开触头T001D。
最后得到的△降压启动电动机控制系统PLC梯形图程序如图324所示。
图324△降压启动电动机控制系统PLC梯形图程序
3实训总结
通过本次实训，知道了用替换设计法设计梯形图程序时，怎样用梯形图语言中的图形符号去替换传统继电接触器控制电路图中的图形符号，尤其是知道了通电延时型时间继电器瞬动触头的替换方法和断电延时型时间继电器的替换方法，从而掌握了替换设计法设计梯形图程序的步骤和方法。
335习题
（1） 替换设计法中，是分别用梯形图语言中的符号、符号、符号来直接替换传统继电接触器控制电路图中的常开触头符号、常闭触头符号、接触器线圈符号。其中应特别注意的是：对于通电延时型时间继电器，是用符号来直接替换通电延时型时间继电器的线圈符号，如果使用瞬动触头，则应在定时器线圈符号上并联一个符号，并用符号来替换瞬动触头符号；对于断电延时型时间继电器，如果控制条件是常开触头，则应该用线圈来替换线圈，如果控制条件是常闭触头，则应该用线圈来替换线圈，并分别用符号M000和符号M000来替换常开触头符号KT×和常闭触头符号KT×。
（2） 用替换设计法设计梯形图程序的步骤是：、、、。
（3） 替换设计法最适合于什么样的场合？
（4） 替换断电延时型时间继电器的线圈时，控制条件需要另外画出来吗？
（5） 试用替换设计法设计出图325所示的电动机串电阻降压启动控制系统中控制电路的梯形图程序。


图325串电阻降压启动控制系统电路图
（6） 试用替换设计法设计出图326所示的电动机能耗制动控制系统中控制电路的梯形图程序。
图326电动机能耗制动控制系统电路图
任务34梯形图程序的真值表设计法
341任务目标
（1） 了解真值表设计法的步骤和要领。
（2） 掌握用真值表设计法设计梯形图程序的方法。
342任务说明与分析
对于具有组合逻辑控制功能的控制系统，使用真值表设计法来设计梯形图程序是最合适的。本任务通过相关知识的学习，了解真值表设计法的步骤和要领；同时，通过设计三人制约仓库门锁控制系统梯形图程序的实训，掌握用真值表设计法设计梯形图程序的方法。
343相关知识
1真值表设计法的步骤
（1） 用真值表设计法设计梯形图程序的步骤
用真值表设计法设计梯形图程序的步骤如下所示。
① 确认主令电器和被控电器。
② 分配PLC存储器。
③ 填写真值表。
④ 画梯形图。
（2） 用真值表设计法设计梯形图程序的关键
用真值表设计法设计梯形图程序的关键是：一要会填写真值表，尤其要掌握增加主令电器时扩展组合逻辑状态表的基本规律；二要会套用梯形图模板，尤其要掌握主令电器存储器的状态与梯形图中动合触点符号/动断触点符号之间的关系。
2真值表设计法的要点
（1） 确认主令电器和被控电器的要点
启动开关、停止开关、行程开关、保护开关以及热保护继电器触头等一类的开关属于主令电器（这一类电器的文字符号即电器代号通常标注为SB、SQ、SA或FR），接触器、变频器、显示器件、伺服系统等一类的负载属于被控电器（这一类电器的文字符号即电器代号通常标注为KM、VF、HL或EL）。
（2） 分配PLC存储器的要点
① 把主令电器依次分配给PLC的输入存储器。
② 把被控电器依次分配给PLC的输出存储器。
分配的结果要以PLC存储器分配表的形式列出来。
（3） 填写真值表的要点
真值表设计法中的真值表模板如图327所示。
图327真值表设计法中的真值表模板
真值表模板的使用方法如下所示。
① 真值表模板的输入部分列数由主令电器的个数来决定：有2个主令电器，输入部分就保留主令电器1和主令电器2这两列；有3个主令电器，输入部分就保留主令电器1、主令电器2和主令电器3这3列，以此类推。
② 真值表模板的输出部分列数由被控电器的个数来决定：有2个被控电器，输出部分就保留被控电器1和被控电器2这两列；有3个被控电器，输出部分就保留被控电器1、被控电器2和被控电器3这3列，以此类推。
③ 真值表模板的控制状态行数由主令电器的个数来决定：有n个主令电器，可能出现的控制状态就会有2n种，真值表模板的控制状态行数也就应该有2n行。
真值表的填写方法如下所示。
① 在真值表模板的电器代号一行中，分别填写上主令电器1，主令电器2，…，主令电器n；被控电器1，被控电器2，…，被控电器n的电器代号；在存储器编号一行中，分别填写上与主令电器1，主令电器2，…，主令电器n；被控电器1，被控电器2，…，被控电器n的电器代号对应的输入存储器编号和输出存储器编号。
② 根据主令电器的数量，在图328中选择一个对应的组合逻辑状态表，然后把选中的组合逻辑状态表填写到真值表模板的输入栏的空格中。
图328主令电器的组合逻辑状态表
③ 依据控制要求，分析出每一种控制状态对应的被控电器的得电与失电情况，并把被控电器的得电与失电情况对应填写到真值表模板的输出栏的空格中，被控电器得电的就填1，被控电器失电的就填0（为了避免出错或遗漏，输出栏空格中的0通常不去填写，而让其空着，这样就可以非常清晰地看出哪里为1、又共有多少个1）。
（4） 画梯形图的要点
真值表设计法中的梯形图模板如图329所示。
图329真值表设计法中的梯形图模板
梯形图模板的使用方法如下所示。
① 梯形图模板的阶梯级数由被控电器的个数来决定：有2个被控电器，梯形图模板中就保留2级阶梯；有3个被控电器，梯形图模板中就保留3级阶梯，以此类推。
② 梯形图模板的每一级阶梯中并联支路的数量由使该被控电器为1的控制状态种数来决定：使该被控电器为1的控制状态有2种，就应有2条并联支路；使该被控电器为1的控制状态有3种，就应有3条并联支路，以此类推。
③ 梯形图模板的各条支路上串联的触点数量由主令电器的个数来决定：有2个主令电器，每一条支路上就应有2个触点串联；有3个主令电器，每一条支路上就应有3个触点串联，以此类推。
④ 梯形图模板中各个触点符号的类型由真值表中主令电器的状态来决定：真值表中主令电器状态为1的，该模板中对应的触点就用动合触点符号；真值表中主令电器状态为0的，该模板中对应的触点就用动断触点符号。
344实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
试设计一个三人制约仓库门锁的控制系统，具体控制要求如下所示。
仓库门锁上设置有三个锁孔开关，当锁孔中没有插入钥匙或插入无效钥匙时，该锁孔的锁孔开关断开；当锁孔中插入有效钥匙时，该锁孔的锁孔开关闭合。
三个锁孔开关中，只有一个锁孔开关闭合时，红灯亮起发出不允许开锁的警告；只有两个锁孔开关闭合时，黄灯亮起发出无法开锁的提示；当三个锁孔开关全部闭合时，绿灯亮起发出开锁信号并使电磁锁得电打开门锁。
从控制要求中可以看出，电磁锁与三个锁孔开关之间具有严格的组合逻辑控制关系，因此，非常适合用真值表设计法来设计梯形图程序。
第一步：确认主令电器和被控电器。
三人制约仓库门锁控制系统中，主令电器有3个——锁孔开关SB1、锁孔开关SB2、锁孔开关SB3；被控电器有4个——红灯HL1、黄灯HL2、绿灯HL3、电磁锁线圈KM（其中电磁锁线圈与绿灯动作规律一致且完全同步）。
第二步：分配PLC存储器。
分配的结果见表38。
表38PLC存储器分配表
输入存储器分配输出存储器分配元件名称及代号输入存储器编号元件名称及代号输出存储器编号锁孔开关SB1X001红灯HL1Y001锁孔开关SB2X002黄灯HL2Y002锁孔开关SB3X003绿灯HL3Y003电磁锁线圈KMY004
第三步：填写真值表。
（1） 先在真值表模板的电器代号一行中，对应于主令电器1、主令电器2、主令电器3、被控电器1、被控电器2、被控电器3、被控电器4的空格内分别填上SB1、SB2、SB3、HL1、HL2、HL3、KM。
（2） 接着在真值表模板的存储器编号一行中，对应于SB1、SB2、SB3、HL1、HL2、HL3、KM的空格内分别填上X001、X002、X003、Y001、Y002、Y003、Y004。
（3） 再把图328中的表C填到真值表模板的输入栏空格中（因为本控制系统共有3个主令电器，所以选图328中的表C）。
（4） 最后依据控制要求，分析得知每一种控制状态对应的被控电器的得电与失电情况有3种：对应于第二种、第三种和第五种控制状态，被控电器1应为1；对应于第四种、第六种和第七种控制状态，被控电器2应为1；对应于第八种控制状态，被控电器3和被控电器4应为1，余下的空格应全为0。把分析的结果填写到真值表模板的输出栏空格中（为了看得清晰，避免遗漏或出错，这里为0的空格干脆不填，而让其空着），得出的真值表见表39。
表39三人制约仓库门锁的真值表
可能出现的
控制状态输入输出主令
电器1主令
电器2主令
电器3被控
电器1被控
电器2被控
电器3被控
电器4第一种000第二种1001第三种0101第四种1101第五种0011第六种1011第七种0111第八种11111存储器编号X001X002X003Y001Y002Y003Y004电器代号SB1SB2SB3HL1HL2HL3KM
第四步：画梯形图。
（1） 表39所示的真值表中，因使Y001为1的控制状态有第二种、第三种和第五种，因此第一级阶梯应由3条支路并联而成。又因每种控制状态各由3个主令电器组合而成，因此每条支路应由3个输入存储器触点X001、X002、X003串联而成。同时可看出，使Y001为1的第一行（即第二种控制状态）的输入存储器状态分别为X001为1、X002为0、X003为0；使Y001为1的第二行（即第三种控制状态）的输入存储器状态分别为X001为0、X002为1、X003为0；使Y001为1的第三行（即第五种控制状态）的输入存储器状态分别为X001为0、X002为0、X003为1。因此，第一条支路应由动合触点X001、动断触点X002、动断触点X003串联而成，第二条支路应由动断触点X001、动合触点X002、动断触点X003串联而成，第三条支路应由动断触点X001、动断触点X002、动合触点X003串联而成。这样一来，仿照梯形图模板的结构，梯形图的第一级阶梯就被画出来了，如图330所示。
图330梯形图的第一级阶梯
（2） 按类似的方法，逐一画出梯形图的第二级阶梯和第三级阶梯。
（3） 考虑到Y003和Y004的动作规律完全一致且完全同步，故把Y004并接到Y003上。
（4） 按照梯形图编制规则，最后一级阶梯应是一个END指令符号。
至此，三人制约仓库门锁控制系统的梯形图程序设计完成，完整的梯形图程序如图331 所示。
图331三人制约仓库门锁控制系统的梯形图程序
3实训总结
通过本次实训，我们知道了用真值表设计法设计梯形图程序时怎样填写真值表模板，又怎样使用梯形图模板，尤其是知道了梯形图模板中触点符号与真值表中主令电器存储器状态之间的关系，从而掌握了用真值表设计法设计梯形图程序的步骤和方法。
345习题
（1） 有n个主令电器时，真值表表格中可能出现的控制状态就应该有种。
（2） 当控制系统共有个主令电器时，真值表模板的输入栏空格中应填图328中的表D，当控制系统共有5个主令电器时，应把图328中的表D扩展为5列，主令电器5这一列是按个0和个1交替出现的规律向下排列。
（3） 真值表模板的输出栏空格中，被控电器得电时就填。
（4） 真值表设计法的梯形图模板中：每一级阶梯中，使该被控电器为1的控制状态有几种，就应有几条并联；有几个主令电器，每一条支路就应有几个串联；真值表中主令电器状态为1的，该模板中对应的触点就用触点符号；真值表中主令电器状态为0的，该模板中对应的触点就用触点符号。
（5） 真值表设计法的步骤是怎样的？
（6） 真值表设计法特别适合于哪种场合？
（7） 试用真值表设计法设计一个地下送风机监视装置的PLC控制程序，具体控制要求如下：该地下通风系统共装有3台送风机，当有2台及2台以上送风机在运转时，绿灯亮；当只有1台送风机在运转时，黄灯亮；当3台送风机都不运转时，红灯亮且报警器得电发出报警声。
提示：送风机上装有一个离心开关，送风机运转时闭合、不运转时断开。
（8） 试用真值表设计法设计一个4人表决器的PLC控制程序，具体控制要求如下：按一下复位开关后，当有2个或2个以下表决开关被按下时，红灯亮；当有3个表决开关被按下时，绿灯亮；当4个表决开关全部被按下时，蜂鸣器得电奏乐且彩带机得电射出彩纸。
任务35梯形图程序的波形图设计法
351任务任务
（1） 了解波形图设计法的步骤和要领。
（2） 掌握用波形图设计法设计梯形图程序的方法。
352任务说明与分析
对于具有时序逻辑控制功能（即被控电器按时间先后顺序进行工作）的控制系统，使用波形图设计法来设计梯形图程序是最合适的。本任务通过相关知识的学习，了解波形图设计法的步骤和要领；同时，通过设计霓虹灯控制系统梯形图程序的实训，掌握用波形图设计法设计梯形图程序的方法。
353相关知识
1波形图设计法的步骤
（1） 用波形图设计法设计梯形图程序的步骤
用波形图设计法设计梯形图程序的步骤如下所示。
① 确认主令电器和被控电器。
② 分配PLC存储器。
③ 画波形图。
④ 画梯形图。
（2） 用波形图设计法设计梯形图程序的关键
用波形图设计法设计梯形图程序的关键是：一要会画出波形图，尤其是工作波形的画法要掌握；二要会套用梯形图模板。
2波形图设计法的要点
（1） 确认主令电器和被控电器的要点
启动开关、停止开关、行程开关、保护开关以及热保护继电器触头等一类的开关属于主令电器（这一类电器的文字符号即电器代号通常标注为SB、SQ、SA或FR），接触器、变频器、显示器件、伺服系统等一类的负载属于被控电器（这一类电器的文字符号即电器代号通常标注为KM、VF、HL或EL）。
（2） 分配PLC存储器的要点
① 把主令电器依次分配给PLC的输入存储器。
② 把被控电器依次分配给PLC的输出存储器。
③ 根据需要分配PLC的定时器。
分配的结果要以PLC存储器分配表的形式列出来。
（3） 画波形图的要点
波形图设计法中的波形图模板如图332所示。
图332波形图设计法中的波形图模板
波形图模板的使用方法如下所示。
① 波形图模板中工作波形的行数由被控电器的个数来决定：有2个被控电器，波形图模板中就保留两行工作波形；有3个被控电器，波形图模板中就保留3行工作波形，以此类推。
② 波形图模板中定时波形的行数由每个循环中时间段的个数来决定：每个循环若分为2个时间段，就用2个定时器，也就需保留T001和Tn这两行定时波形（注意此时应把Tn改为T002）；每个循环若分为3个时间段，就用3个定时器，也就需保留T001、T002和Tn这3行定时波形（注意此时应把Tn改为T003），以此类推。
波形图的画法如下所示。
① 必须先画出工作波形，然后划分出时间段，再画出定时器波形。
② 画工作波形时，应按时段分析。对于某一时段来说，该时段中各有哪些被控电器处于工作状态，则这些被控电器的工作波形上就应出现正向脉冲，换句话说就是，对于某一被控电器来说，该被控电器分别在哪些时段处于工作状态，则这些时段处就应有正向脉冲出现在该被控电器的工作波形上。
③ 以最短的工作时长作为基准宽度，按基准宽度的倍数去画每一段工作时长的宽度。
（4） 画梯形图的要点
波形图设计法中的梯形图模板如图333所示。
梯形图模板的使用方法如下所示。
① 若使用非自锁型的启动开关且另外使用停止开关的，则必须使用模板中的第一级阶梯。
② 若使用自锁型的启动开关来担任启动和停止任务的，则不必使用模板中的第一级阶梯，并应把第二级阶梯中的M000动合触点更改为启动开关的动合触点。
③ 梯形图模板中间部分的阶梯级数由定时器T的个数来决定：有2个定时器，中间部分就保留T001和T002这两级阶梯；有3个定时器，中间部分就保留T001、T002和T003这3级阶梯，以此类推。
④ 梯形图模板后半部分的阶梯级数由被控电器的个数来决定：有2个被控电器，后半部分就保留两级阶梯；有3个被控电器，后半部分就保留3级阶梯，以此类推。
⑤ 梯形图模板后半部分的每一级阶梯中并联支路的数量由该被控电器工作波形中的脉冲个数来决定：该被控电器的工作波形中有2个脉冲，该梯级就应有2条并联支路；该被控电器的工作波形中有3个脉冲，该梯级就应有3条并联支路，以此类推。
⑥ 若某脉冲的前沿不是对应于某个定时器波形的上升沿而是对应于启动开关波形的上升沿，此时应注意：对于使用非自锁型的启动开关且另外使用停止开关的，则应使用M000的动合触点；对于使用自锁型的启动开关来担任启动和停止任务的，则应使用启动开关的动合触点。
3波形图设计法中相关问题的处理办法
由于普通定时器的最大定时时间为01s×32767=32767s，无法满足那些需要长时间定时的情况，这时可采取如下3个办法来解决。
（1） 用多个定时器接力的办法实现长时间定时
如图334所示，当X000闭合时，T001开始计时，经过32767s后T001定时时间到，动合触点T001闭合，接通T002开始接力计时，再经过32767s后T002定时时间到，动合触点T002闭合。当X000断开时，所有定时器均被复位，等待下一次重新计时。
很显然，从X000闭合到T002闭合，时间已经经历了32767s+32767s=65534s，定时时间已扩展到了原来的2倍，若需要更长的定时时间，可按此法以此类推，用3个、4个甚至更多个定时器进行接力定时，总定时时间则为各个定时器定时时间之和。图333波形图设计法中的梯形图模板
图334多个定时器接力实现长时间定时
（2） 用特殊存储器配合计数器的办法实现长时间定时
如图335所示，当动合触点X000闭合时，动断触点X000断开，复位功能被取消，计数器C000对特殊存储器M8014触点的通断次数进行计数，由于M8014为分脉冲信号特殊存储器，所以C000每隔1min加1，当加到32767时，动合触点C000闭合。当动合触点X000断开时，动断触点X000闭合，计数器C000被复位，等待下一次重新计数。
图335特殊存储器配合计数器实现长时间定时
很显然，从动合触点X000闭合到动合触点C000闭合，时间已经经历了60s×32767=1966020s，定时时间可达普通定时器的60倍，可以算得上是一个长延时定时器了。
（3） 用定时器配合计数器的办法实现长时间定时
如果上述两个办法仍不能满足长时间定时的要求，则可采用定时器配合计数器的办法来实现超长时间定时，如图336所示。当动合触点X000闭合时，T001开始计时，计到32767s时，动断触点T001断开，定时器复位，又进入下一次计时，与此同时，动合触点T001通断1次，计数器C002则对动合触点T001的通断次数进行加计数，当计到32767次时，动合触点C002闭合。当动合触点X000断开时，定时器T001和计数器C002均复位，等待下一次重新计时。
图336定时器配合计数器实现长时间定时
很显然，从动合触点X000闭合到动合触点C002闭合，时间已经经历了32767s×32767=1073676289s，定时时间可达普通定时器的32767倍，可以算得上是一个超长时间定时器了。
354实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸一张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
试设计一个霓虹灯的控制系统，具体控制要求如下：用6组霓虹灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6组成“科研所欢迎您”6个字灯，亮灯过程为：HL1～HL6依次点亮1s→全暗1s→HL1先点亮1s后HL2点亮→再隔1s后HL3点亮→再隔1s后HL4点亮→再隔1s后HL5点亮→再隔1s后HL6点亮→再隔1s后全暗2s→HL1～HL6全亮2s→全暗2s→再从头开始循环；霓虹灯由光控开关控制，白天光控开关断开，霓虹灯不工作，夜晚光控开关闭合，霓虹灯工作。
从控制要求中可以看出，被控电器具有明显的按时间先后顺序进行工作的时序逻辑控制特征，因此，非常适合用波形图设计法来设计梯形图程序。
第一步：确认主令电器和被控电器。
这个霓虹灯控制系统中，主令电器只有1个：光控开关GK；被控电器有6个：霓虹灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6。
第二步：分配PLC存储器。
把GK分配给PLC的输入存储器，把HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL6依次分配给PLC的输出存储器，另外，由于本霓虹灯一个循环过程分为16个时间段，故用16个定时器进行控制。PLC存储器分配的结果见表310。
表310PLC存储器分配表
输入存储器分配辅助存储器分配元件名称及代号输入存储器编号元件名称及代号定时器编号光控开关GKX000第1定时器T001第2定时器T002第3定时器T003第4定时器T004第5定时器T005第6定时器T006第7定时器T007输出存储器分配第8定时器T008第9定时器T009元件名称及代号输出存储器编号第10定时器T010霓虹灯HL1Y001第11定时器T011霓虹灯HL2Y002第12定时器T012霓虹灯HL3Y003第13定时器T013霓虹灯HL4Y004第14定时器T014霓虹灯HL5Y005第15定时器T015霓虹灯HL6Y006第16定时器T016
第三步：画波形图。
本控制系统共有6个被控电器，故应画出6行工作波形。根据控制要求可知：Y001应分别在第1、第8～第13和第15时段工作；Y002分别在第2、第9～13和第15时段工作；Y003应分别在第3、第10～13和第15时段工作；Y004应分别在第4、第11～13和第15时段工作；Y005应分别在第5、第12、第13和第15时段工作；Y006应分别在第6、第13和第15时段工作。16个时间段中，第1段时间～第13段时间的工作时长都是1s，第14段时间～第16段时间的工作时长都是2s。因此，仿照波形图模板的结构，就可画出这个霓虹灯控制系统的波形图了，如图337所示。
图337霓虹灯控制系统的波形图
第四步：画梯形图。
由于本控制系统中未分别使用启动开关和停止开关而只使用了一只光控开关X000，因此梯形图模板中的第1级阶梯应舍去不用。第2级阶梯中：M000应由X000代替，Tn应是T016。第17级阶梯中：Tn-1应是T015，Tn应是T016。第18级阶梯中：被控电器1应是Y001，由于Y001共有3个脉冲，因此第18级阶梯应有3行，又因第1个脉冲的前沿与X000的前沿对应、后沿与T001的前沿对应，第2个脉冲的前沿与T007的前沿对应、后沿与T013的前沿对应，第3个脉冲的前沿与T014的前沿对应、后沿与T015的前沿对应，所以，第1行的动合触点应是X000、动断触点应是T001，第2行的动合触点应是T007、动断触点应是T013，第3行的动合触点应是T014、动断触点应是T015。第19～23级阶梯的画法类似于第18级阶梯的画法。第24级阶梯应是END指令符号。
另外，由于第1段时间～第13段时间的工作时长都是1s，第14段时间～第16段时间的工作时长都是2s，因此，T001～T013的K值都是1s÷01s=10、T014～T016的K值都是2s÷01s=20。
至此，霓虹灯控制系统的梯形图程序设计完成，完整的梯形图程序如图338所示。
图338霓虹灯控制系统的梯形图程序
3实训总结
本次实训，我们知道了用波形图设计法设计梯形图程序时怎样绘画波形图，又怎样使用梯形图模板，从而掌握了用波形图设计法设计梯形图程序的步骤和方法。
355习题
（1） 波形图的画法必须是先画出，然后，再画出。画波形图的工作波形时，应按时段分析，对于某一时段来说，该时段中各有哪些被控电器处于，则这些被控电器的工作波形上就应出现。
（2） 波形图设计法中画梯形图时，若使用非自锁型的启动开关且另外使用停止开关的，则必须使用模板中的阶梯。若使用自锁型的启动开关来担任启动和停止任务的，则不必使用模板中的阶梯，并应把第二级阶梯中的M000动合触点更改为的动合触点。
（3） 波形图设计法中画梯形图时，若某脉冲的前沿不是对应于某个定时器波形的上升沿，而是对应于启动开关波形的上升沿，此时应注意：对于使用非自锁型的启动开关且另外使用停止开关的，则应使用的动合触点；对于使用自锁型的启动开关来担任启动和停止任务的，则应使用的动合触点。
（4） 波形图设计法的步骤是怎样的？
（5） 波形图设计法特别适合于哪种场合？
（6） 试用波形图设计法设计一个十字路口交通信号灯控制装置的PLC控制程序，具体控制要求如下：按下启动开关，首先是南北方向红灯亮30s，在此期间，先是东西方向绿灯亮25s、后变成东西方向绿灯闪烁3s、再变成东西方向黄灯亮2s；然后切换成东西方向红灯亮30s，在此期间，先是南北方向绿灯亮25s、后变成南北方向绿灯闪烁3s、再变成南北方向黄灯亮2s；按此规律往复循环，直到按下停止开关为止。
（7） 试用波形图设计法设计一个步进电动机控制装置的PLC控制程序，具体控制要求如下：某步进电动机有A、B、C、D 4组绕组，按下启动开关后，要求通电顺序为：A组1s→A组加B组05s→B组1s→B组加C组05s→C组1s→C组加D组05s→D组1s→D组加A组05s→再从头开始循环，直到按下停止开关为止。任务36梯形图程序的步进图设计法
361任务目标
（1） 了解步进图设计法的步骤和要领。
（2） 掌握用步进图设计法设计梯形图程序的方法。
362任务说明与分析
对于具有顺序步进控制功能（即被控电器按动作先后顺序进行工作）的控制系统，使用步进图设计法来设计梯形图程序是最合适的。本任务通过相关知识的学习，了解步进图设计法的步骤和要领；同时，通过设计咖啡自动售卖机控制系统梯形图程序的实训，掌握用步进图设计法设计梯形图程序的方法。
363相关知识
1步进图设计法的步骤
（1） 用步进图设计法设计梯形图程序的步骤
用步进图设计法设计梯形图程序的步骤如下所示。
① 画流程图。
② 画步进图。
③ 画梯形图。
（2） 用步进图设计法设计梯形图程序的关键
用步进图设计法设计梯形图程序的关键是：一要会画出流程图；二要会把流程图转换成步进图，尤其是要会用简单的步进图拼装成复杂的步进图；三要会套用梯形图模板。
2步进图设计法的要点
（1） 画流程图的要点
在实际的工业生产中，常常会出现按动作先后顺序步进控制电器的情况。例如，液体混合控制装置的工作过程为：初始状态→电磁阀A开启投放液体甲→电磁阀B开启投放液体乙→搅拌电动机开启搅拌液体→电磁阀C开启排放混合液体→返回初始状态。为了更清晰地表达出液体混合控制装置工作过程的流向，工作过程中每一个阶段分别控制哪些被控电器，工作过程中关闭当前工作步激活后续步的所需条件，人们用方形框来表示“工步”（工艺步的简称），用菱形框来表示“激活条件”（关闭当前工作步激活后续步的所需条件的简称），用方形框和菱形框之间的垂直线段来表示“流向线”（即工作过程的流向路线），用方形框右边标注的文字来表达出“被控电器”（即每一工步所控制的电器），于是画出了如图339所示的工艺流程图（也称工作流程图），通常直接简称为流程图。
从图339可以看出，画流程图的要点是：必须符合工作过程和控制要求，必须遵循工步与工步之间有激活条件、激活条件与激活条件之间有工步、工步的右边有被控电器、工步与激活条件之间有流向线的原则。同时还可看出，工步、激活条件、流向线和被控电器是构成流程图的四大要素。
（2） 画步进图的要点
由于PLC编译软件无法识读流程图，因此也就无法把流程图下载到PLC中去。为了解决这个问题，也为了便于把流程图转换成梯形图，人们用标有M系列（或S系列）辅助存储器编号的方形框来表示“工步”，用标有存储器触点编号的横短线来表示“激活条件”，用Y系列（以及T系列和C系列）存储器的编号来表示“被控电器”，仍用垂直线段来表示“流向线”，于是便把流程图转换成了步进图（其他PLC书籍上常称为顺序功能图或称为状态转移图甚至也称为流程图），如图340所示。
常见的步进图结构形式有单线结构、自复位结构、全循环结构、部分循环结构、跳步结构、单选结构和全选结构7种。但是事实上，工业生产中实际控制系统的步进图属于单纯某种结构的情况是很少的，绝大多数的情况下往往都是一些非常复杂的混合结构，而这些混合结构形式又是多种多样、互不相同的，更没有一个现成的模板可供套用，这就给画步进图工作带来了很大的困难。不过把话说回来，尽管混合结构的步进图复杂多变，但我们总能把它分解成几种单纯的结构，换句话说，用常见的7种结构步进图模板进行合理的组合，就能够拼装出多种多样的复杂多变的混合结构步进图。
图339流程图
图340步进图
（3） 画梯形图的要点
步进图其实也是PLC的一种编程语言（即SFC），在GX Developer编译软件上可以直接下载到PLC中去。但在还未学会在GX Developer编译软件上绘制步进图时，或者在使用FXGP/WINC编译软件时，就必须把步进图转换成梯形图了。
把步进图转换成梯形图的方法有启保停电路法、置位复位电路法、步进电路法、移位电路法4种，但经过仔细比较后发现置位复位电路法具有如下优点。
① 国内外任何一种PLC产品的编程语言中，都有置位和复位这两条指令，所以，置位复位电路法在任何一种PLC产品上都可以使用，通用性极强。
② 置位复位电路法把梯形图设计分成步进控制和输出控制两部分来设计，不仅只用一个电路块便完成了指定激活条件、退出当前工作步和进入后续步这些步进规则规定的工作，轻松地实现了步进控制，而且用步进触点来集中控制被控电器，有效地避免了线圈重复使用的问题。因此，置位复位电路法编写出的程序标准规范、层次清晰、便于阅读和理解、不会出错。
③ 无论步进图的结构多么复杂，置位复位电路法总是用一个电路块来解决每一步，并且每一个电路块的结构形式几乎是完全相同的。所以，置位复位电路法非常容易学习，短时间内就能掌握。
④ 置位复位电路法在设计每一个电路块时，只需考虑本电路块应退出的是哪一当前工作步、应进入的是哪一后续步、退出进入的所需条件又是什么就行了，无须考虑本步之外的自锁、互锁、联锁等复杂问题。因此，编程时概念清楚、思路清晰，可从容应对复杂控制系统的编程。
⑤ 置位复位电路法设计出的程序最简洁，占用的程序步最少，这对于大型复杂的控制系统来说是十分宝贵的，同时也非常有利于提高输出响应输入的速度。
考虑到置位复位电路法具备的这些优点，特别建议初学者在使用步进图设计法设计梯形图程序时首选置位复位电路法。
在使用步进图设计法中的置位复位法设计梯形图程序时，可以直接套用下面介绍的步进图模板和梯形图模板。在套用步进图模板和梯形图模板时应注意以下几点要求。
① 中间存储器M×××都是用来表示某一工步的，其中M000表示初始步，M001表示第1工步，M002表示第2工步……Mn表示最后一个工步。而单选结构和全选结构中的M000则表示初始工步即分支开始前1步，Mm表示分支结束后即分支合并后1步。
② 初始步激活条件通常使用M8002，但也可用启动开关等来代替。
③ Mn+1为虚设一步，目的是顺利执行步进程序后面的普通程序。
④ 单选结构最多允许有8条分支，全选结构最多也只允许有8条分支。
⑤ 单选结构只允许选中所有分支中的1个分支，即不允许有2个或2个以上分支同时被选中；全选结构必须将所有的分支同时选中，即不允许只选中其中的1个或部分分支。
下面分别介绍单线结构、自复位结构、全循环结构、部分循环结构、跳步结构、单选结构和全选结构的步进图模板和梯形图模板。单线结构的步进图模板和梯形图模板如图341所示。


图341单线结构的步进图模板和梯形图模板
自复位结构的步进图模板和梯形图模板如图342所示。


图342自复位结构的步进图模板和梯形图模板
全循环结构的步进图模板和梯形图模板如图343所示。


图343全循环结构的步进图模板和梯形图模板
部分循环结构的步进图模板和梯形图模板如图344所示。


图344部分循环结构的步进图模板和梯形图模板
跳步结构的步进图模板和梯形图模板如图345所示。


图345跳步结构的步进图模板和梯形图模板
单选结构的步进图模板如图346所示。

图346单选结构的步进图模板

单选结构的梯形图模板如图347所示。
图347单选结构的梯形图模板
全选结构的步进图模板如图348所示。


图348全选结构的步进图模板
全选结构的梯形图模板如图349所示。
图349全选结构的梯形图模板
3步进图设计法中相关问题的处理办法
（1） 重复线圈的处理
步进图设计法把梯形图程序分成了步进控制和输出控制两部分，由于是步进控制，某些被控电器会被重复控制，这样在输出控制部分就不可避免地会出现重复线圈问题。
这里所说的“重复线圈”，指的就是有些PLC书籍上所谓的“双线圈”。由于这个“双线圈”概念到底指的是“两个分开的相同编号的线圈”还是“两个并联的不同编号的线圈”，让人无可适从，因此，本书中把“双线圈”改称为“重复线圈”。
在步进图设计法中出现的重复线圈问题往往容易被人忽视，原因是有人会错误地认为步进控制中步与步之间的输出没有联系，只要这一步成为工作步，该步的被控电器就一定会被接通，可事实却并不是这样。
以图350为例来说明这个问题。
图350咖啡自动售卖机控制系统的步进图
按照一般的思维方法来设计图350的梯形图，其中的第15级阶梯和第16级阶梯一定如图351（a）所示。由于PLC在程序处理阶段是按照从上到下的顺序对每一阶梯电路进行运算的，假设这时是M202闭合而M203断开，这样对第15级阶梯的运算结果应是Y004=1，Y004镜像寄存器被改写成了1。接着对第16级阶梯进行运算，运算的结果则是Y004=0，Y004镜像寄存器又被改写成了0。于是在PLC进入输出处理阶段时，Y004镜像寄存器是把状态0送给Y004输出存储器，Y004是失电的，这就造成了M202闭合而Y004却不能得电的错误结果，所以图351（a）的梯形图程序是一个错误的程序。
如果把图351（a）改成图351（b），对重复线圈Y004进行合并处理，这个错误就不存在了，无论是M202闭合/M203断开，或者是M202断开/M203闭合，Y004都会被正确的得电接通（图356就是这样做的）。
图351重复线圈的处理
所以在这里特别提醒初学者，在用步进图设计法设计梯形图程序时，如果出现重复线圈问题，一定要进行合并处理。
（2） 循环次数的处理
在部分循环结构的步进图中，若部分循环激活条件一直满足，那么，部分循环将一直持续循环下去。如果对部分循环的次数有一定要求该怎么办呢？
当对部分循环的次数有要求时，可如图352所示首先在部分循环的最后一工步（即图352中的Mn-2工步）的输出上接入一个计数器C001（其K值×为要求的循环次数），利用Mn-2的通断作为C001的计数脉冲，然后在循环后的第一工步（即图352中的Mn-1工步）对该计数器进行复位，把计数器的动断触点和部分循环激活条件相与，再把计数器的动合触点和第n-1工步激活条件相与。这样当计数器未计到设置的K值时，动断触点C001继续闭合，部分循环仍然进行。一旦计数器已计到设置的K值时，动断触点C001断开，部分循环停止，动合触点C001闭合，进入Mn-1工步，这样就达到了控制循环次数的目的。
图352循环次数的处理
364实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸数张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
试设计一个咖啡自动售卖机的控制系统，具体控制要求如下：接通电源后进入初始等待状态，此时“请投入两板1元硬币”面板照明灯亮，投币口敞开，等顾客投入两板1元硬币后投币口关闭；接着让顾客根据自己的习惯选择不加糖、加一份糖还是加两份糖，糖加好后再把咖啡粉、牛奶和热水这三种原料同时自动地加入到冲调杯中；当这三种原料都按规定量加好后，打开冲调杯阀门把咖啡放到饮料杯内；放完后“请取走您的咖啡” 面板照明灯亮，同时蜂鸣器发出提示音；顾客端走饮料杯后，系统返回到初始等待状态，等待下一顾客投币。
咖啡自动售卖机的糖、咖啡粉、牛奶、热水这4种原料都是通过电磁阀进行投放的，冲调好的咖啡也是通过电磁阀进行排放的，且各自的流量大小都是事先调整好的，因此现在只能通过控制放料时间的方法来实现原料的定量投放。实验后得知，一份咖啡中，咖啡粉投放1s、牛奶投放1s、热水投放3s、糖投放1s（一份）或2s（二份），即可冲调出一份优质的咖啡，一份咖啡完全排放完需要5s。
从上述控制要求可看出该控制系统的工艺过程是：等待投币→选择加糖量→加糖→同步加料→放出咖啡→取走咖啡→进入下一循环。
从工艺过程可很容易看出该控制系统有着明显的按顺序进行步进控制的特征，因此，用步进图设计法来设计该控制系统特别合适。
（1） 画流程图
由于已经有了步进图模板，故可省去画流程图这一步，只需搭出流程图框架即可。
① 控制要求中明确要求允许顾客在不加糖、加一份糖和加二份糖这3种加糖量中单选一种，显然这个要求符合单选结构的特征，所以该流程图中应有单选结构。
② 控制要求中明确要求咖啡粉、牛奶、热水这3种原料要同时加入冲调杯中，并且要求这3种原料都加好后才能放出咖啡，显然这个要求符合全选结构的特征，所以该流程图中应有全选结构。
③ 控制要求中明确要求饮料杯端走后系统返回到初始等待状态，显然这个要求符合全循环结构的特征，所以该流程图中应有全循环结构。
通过这样的分析，拟定出咖啡自动售卖机控制系统的流程图是一个以全循环结构为主结构、循环结构中插有单选结构和全选结构的混合结构流程图，试搭出的流程图框架如图353所示。
图353试搭出的流程图框架
（2） 画步进图
第一步：拼装步进图模板。
把图346所示的单选结构步进图模板和图348所示的全选结构步进图模板插入到图343所示的全循环结构步进图模板中，具体操作如下所示。
① 依工艺流程来看，加糖是第3道工艺，所以应把单选结构步进图模板插在图343的M002这一步，即用单选结构步进图模板代替M002这一工步。
依控制要求来看，加糖工艺仅有3种：不加、加一份和加二份。换句话说，这里只有3种选择，所以，单选结构步进图模板中只需分支1、分支2和分支3这3个分支就行了。
加糖工艺并不复杂，一个工步就能完成了，因此，单选结构步进图模板中，分支1只需M101这一工步、分支2只需M201这一工步、分支3只需M301这一工步就行了。
另外，单选结构步进图模板中的M000和Mm可以由全循环结构步进图模板中的M001和M003来取代。
② 依工艺流程来看，加咖啡粉、牛奶、热水这3种原料是第4道工艺，所以应把全选结构步进图模板插在图343的M003这一工步，但M003这一工步刚才已被占用，所以，只能插在图343的M004这一工步了，即用全选结构步进图模板代替M004这一工步。
依控制要求来看，同步加料工艺仅有3种原料：咖啡粉、牛奶和热水，换句话说，这里只有3条分支，所以，全选结构步进图模板中只需分支1、分支2和分支3这3个分支就行了。
同步加料工艺也不复杂，一个工步也就完成了，因此，全选结构步进图模板中，分支1只需M101这一工步、分支2只需M201这一工步、分支3只需M301这一工步就行了。
另外，全选结构步进图模板中的M000和Mm可以由全循环结构步进图模板中的M003和M005来取代。
③ 依工艺流程来看，同步加料工艺后面再有放出咖啡和取走咖啡这两道工艺便转入下一循环了，因此，图343所示的全循环结构步进图模板中到M006这一工步便应转入下一循环即再次进入M000这一工步了，显然，图343中的M007～Mn这些工步在这里就应取消了。
通过这样的拼装，咖啡自动售卖机控制系统的步进图模板就试画出来了，如图354所示。
第二步：完善步进图模板。
图354所示的步进图模板中存在着2个M101工步、2个M201工步、2个M301工步，还存在着2个被控电器101、2个被控电器201、2个被控电器301，这很容易造成思绪上的混乱，因此有待进一步完善。
① 由于单选结构步进图模板在图354中处于第002工步，因此，可以把单选部分的M101、M201和M301更改成M201、M202和M203，相应的把单选部分的被图354拼装出来的咖啡自动售卖机控制系统步进图模板
控电器101、被控电器201和被控电器301更改成被控电器201、被控电器202和被控电器203，同时把单选部分的第101工步激活条件、第201工步激活条件和第301工步激活条件更改成第201工步激活条件、第202工步激活条件和第203工步激活条件。
② 由于全选结构步进图模板在图354中处于第004工步，因此，把全选部分的M101、M201和M301更改成M401、M402和M403，相应的把全选部分的被控电器101、被控电器201和被控电器301更改成被控电器401、被控电器402和被控电器403。
经过完善，咖啡自动售卖机控制系统步进图模板便完全画好了，如图355所示。
图355完善后的咖啡自动售卖机控制系统步进图模板
第三步：画出步进图。
有了步进图模板，接下来就可以画步进图了。
① 明确各工步被控电器的种类，换句话说就是明确各工步分别控制哪些电器。
根据控制要求，得出各工步被控电器的种类如下所示。
被控电器000——“请投入两板1元硬币”面板照明灯亮、投币门电磁铁得电、计数器通过光电开关对投币数量计数。
被控电器001——“请选择加糖”面板照明灯亮、复位计数器。
被控电器201——选择不加糖，故无被控电器。
被控电器202——加糖电磁阀得电、加糖定时器1定时1s（加一份糖）。
被控电器203——加糖电磁阀得电、加糖定时器2定时2s（加二份糖）。
被控电器003——此步仅作为转换步，故无被控电器。
被控电器401——加咖啡粉电磁阀得电、加咖啡粉定时器定时1s。
被控电器402——加牛奶电磁阀得电、加牛奶定时器定时1s。
被控电器403——加热水电磁阀得电、加热水定时器定时3s。
被控电器005——放咖啡电磁阀得电、放咖啡定时器定时5s。
被控电器006——“请取走您的咖啡”面板照明灯亮、蜂鸣器得电。
② 确定各工步的激活条件。
结合控制要求分析各工步被控电器的种类，可以得出：
只有计数器计到设置的规定值2时，才允许从初始工步转入第001工步，因此转入第001工步的激活条件是计数器的动合触点闭合。
只有对加糖量进行了选择后，才允许从第001工步转入第201工步、第202工步和第203工步这3个工步中的某一个工步，因此，转入第201工步的激活条件是不加糖选择开关的动合触点闭合、转入第202工步的激活条件是加一份糖选择开关的动合触点闭合、转入第203工步的激活条件是加二份糖选择开关的动合触点闭合。
只有加糖完成后，才允许从第201工步、第202工步和第203工步这3个工步中的某一个工步转入第003工步，因此，分支1结束激活条件是不加糖选择开关的动断触点闭合、分支2结束激活条件是加糖定时器1的动合触点闭合、分支3结束激活条件是加糖定时器2的动合触点闭合。
第003工步仅是一个转换步，可利用其自身动合触点作为转入下一工步的激活条件，因此转入第004工步的激活条件是表示第003工步的中间存储器的动合触点闭合。
只有咖啡粉、牛奶、热水都投放完成后，才允许从第004工步转入第005工步，因此转入第005工步的激活条件是加咖啡粉定时器的动合触点、加牛奶定时器的动合触点和加热水定时器的动合触点这3个动合触点都已经闭合。
只有咖啡全部放进饮料杯里时，才允许从第005工步转入第006工步，因此转入第006工步的激活条件是放咖啡定时器的动合触点闭合。
只有饮料杯端走使压力开关闭合时，才允许从第006工步返回到初始工步，因此全循环激活条件是压力开关的动合触点闭合。另外，为了使开机后便进入初始工步，必须用M8002的动合触点闭合来作为进入初始工步的激活条件。
③ 确认主令电器和被控电器。
从各工步被控电器的种类以及激活条件中可以知道该控制系统中：
主令电器应该有5个，分别是投币计数光电开关GK，加糖选择开关SB1（不加）、SB2（加一份）、SB3（加二份），饮料杯压力开关SB4。
被控电器应该有10个：投币门电磁铁YA，“请投入两板1元硬币”面板照明灯HL1，“请选择加糖”面板照明灯HL2，“请取走您的咖啡”面板照明灯HL3，加糖电磁阀KM1，加咖啡粉电磁阀KM2，加牛奶电磁阀KM3，加热水电磁阀KM4，放咖啡电磁阀KM5，蜂鸣器HA。
④ 分配PLC存储器。
把GK、SB1、SB2、SB3、SB4依次分配给PLC的输入存储器X000～X004，把YA、HL1、HL2、HL3、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、HA依次分配给PLC的输出存储器Y000～Y007，Y010～Y011，控制加糖1、加糖2、加咖啡粉、加牛奶、加热水、放咖啡时间使用的定时器则依次使用T001～T006，计数器使用C000。
分配的结果见表311。
表311咖啡自动售卖机PLC存储器分配表
名称代号PLC中
存储器名称代号PLC中
存储器投币计数器光电开关GKX000加糖选择开关（不加）SB1X001加糖选择开关（加一份）SB2X002加糖选择开关（加二份）SB3X003饮料杯压力开关SB4X004投币门电磁铁YAY000“请投入两板1元硬币”照明灯HL1Y001“请选择加糖”照明灯HL2Y002“请取走您的咖啡”照明灯HL3Y003加糖电磁阀KM1Y004加咖啡粉电磁阀KM2Y005加牛奶电磁阀KM3Y006加热水电磁阀KM4Y007放咖啡电磁阀KM5Y010蜂鸣器HAY011加糖定时器1T001加糖定时器2T002加咖啡粉定时器T003加牛奶定时器T004加热水定时器T005放咖啡定时器T006投币计数器C000
⑤ 用相应“PLC中存储器”编号代换各工步的被控电器和激活条件。
把各工步的被控电器种类与表311中“PLC中存储器”进行对照，然后用相应“PLC中存储器”编号代换图355中相应的被控电器。例如用Y001、Y000和由X000控制的C000代换被控电器001。
把各工步的激活条件与表311中的“PLC中存储器”进行对照，然后用相应“PLC中存储器”编号代换图355中相应的激活条件。例如，用T003·T004·T005代换第005工步激活条件。
到此，咖啡自动售卖机控制系统的步进图便完全画好了。
（3） 画梯形图
画出步进图后，把步进图转换成梯形图是比较简单的。
在图355中，M000、M001、M003、M005、M006这5个工步需按照图343所示的全循环结构的梯形图模板来画梯形图，M201、M202、M203这3个工步需按照图347所示的单选结构的梯形图模板来画梯形图，M401、M402、M403这3个工步需按照图349所示的全选结构的梯形图模板来画梯形图。完整的咖啡自动售卖机控制系统的梯形图程序如图356所示。
图356咖啡自动售卖机控制系统的梯形图程序


3实训总结
本次实训，大家知道了用步进图设计法设计梯形图程序时如何绘制步进图，又如何将步进图转换成梯形图，尤其是知道了如何拼装出复杂的流程图框架，从而掌握了用步进图设计法设计梯形图程序的步骤和方法。
365习题
（1） 用步进图设计法设计梯形图程序的关键是：一要会画出，二要会把流程图转换成步进图，尤其是要会，三要会。
（2） 绘画流程图的要点是：必须符合工作过程和控制要求，必须遵循工步与工步之间有、激活条件与激活条件之间有、工步的右边有、工步与激活条件之间有的原则。
（3） 把流程图转换成步进图的要点是：用标有来代换流程图中的“工步”，用标有来代换流程图中的“激活条件”，用来代换流程图中的“被控电器”，仍用来代换流程图中的“流向线”。
（4） 常见的步进图结构形式有结构、结构、结构、结构、结构、结构和结构7种。
（5） 步进图设计法的步骤是怎样的？
（6） 步进图设计法特别适合于哪种场合？
（7） 试用步进图设计法设计出某汽车清洗机控制系统的PLC控制梯形图程序，具体控制要求如下：按一下启动开关后，清洗机电动机正转带动清洗机前进；当车辆检测器检测到有汽车时，检测器开关闭合，此时喷淋器电磁阀得电，打开阀门淋水，同时刷子电动机运转进行清洗；当清洗机前进到终点使终点限位开关闭合时，喷淋器电磁阀和刷子电动机均断电，清洗机电动机则反转带动清洗机后退；当清洗机后退到原点使原点限位开关闭合时，清洗机电动机停止运转，等待下一次启动。
（8） 试用步进图设计法设计出某步进电动机控制系统的PLC控制梯形图程序，具体控制要求如下：步进电动机有A、B、C、D 4组绕组，按下启动开关后，要求通电顺序为：A组1s→A组加B组05s→B组1s→B组加C组05s→C组1s→C组加D组05s→ D组1s→D组加A组05s→再从头开始循环，直到按下停止开关为止。
（9） 试用步进图设计法设计出某粮食烘干机控制系统的PLC控制梯形图程序，具体控制要求如下：按下启动开关→出料口关门电磁阀和进料口开门电磁阀得电→满仓检测开关闭合时，进料口关门电磁阀得电，同时启动湿度检测仪→如果13%湿度开关闭合且15%湿度开关和17%湿度开关断开，则启动电加热器和定时器1，1小时后电风扇和出料口开门电磁阀得电；如果13%湿度开关和15%湿度开关闭合且17%湿度开关断开，则启动电加热器和定时器2，2小时后电风扇和出料口开门电磁阀得电；如果13%湿度开关和15%湿度开关以及17%湿度开关均闭合，则启动电加热器和定时器3，3小时后电风扇和出料口开门电磁阀得电→空仓检测开关闭合时，出料口关门电磁阀和进料口开门电磁阀又得电，进入下一循环，直到按下停止开关为止。
任务37梯形图程序的经验设计法
371任务目标
（1） 了解经验设计法的步骤和要领。
（2） 掌握用经验设计法设计梯形图程序的方法。
372任务说明与分析
对于控制功能比较简单的控制系统，使用经验设计法来设计梯形图程序是最合适的。本任务通过相关知识的学习，了解经验设计法的步骤和要领；同时，通过设计两台电动机关联控制器梯形图程序和5人抢答器梯形图程序的实训，掌握用经验设计法设计梯形图程序的方法。
373相关知识
经验设计法，指的是把平时工作中搜集的工业控制系统程序或者生产中常用的典型控制环节程序段，凭自己的编程经验进行重新组合、修改或补充后，应用到新的设计项目上的一种编程方法。
1经验设计法设计梯形图程序的步骤
经验设计法设计梯形图程序的一般步骤如下所示。
（1） 确认主令电器和被控电器。
（2） 分配PLC存储器。
（3） 试画梯形图。
（4） 完善梯形图。
2经验设计法设计梯形图程序的关键
由于经验设计法是完全依赖于设计者的经验来编程，整个编程过程具有相当的试探性和随意性，得出的程序也不具备唯一性，既没有现成的梯形图模板可供套用，更没有普遍的规律可循，所以下面只能通过两个实例来介绍一下经验设计法的基本过程，具体的编程要点还需去体会和领悟。
374实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸数张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
（1） 设计两台电动机关联控制器的梯形图程序
某两台电动机关联控制器的具体控制要求如下：当按下启动开关SB1时，电动机甲运转工作；电动机甲启动10s后，电动机乙运转工作；当按下停止开关SB2时，两台电动机均停止运转；若电动机甲过载，则两台电动机均停机；若电动机乙过载，则电动机乙停机，而电动机甲不停机。
第一步：确认主令电器和被控电器。
回顾过去的编程情况可以知道，电动机的启动与停止，一般都是通过接触器来控制的，而电动机的过载保护，一般都是使用过热保护继电器。因此，本控制系统的主令电器应该有4个：电动机甲启动开关SB1、总停止开关SB2、电动机甲过热保护继电器触点FR1、电动机乙过热保护继电器触点FR2；本控制系统的被控电器应该有2个：电动机甲接触器线圈KM1、电动机乙接触器线圈KM2。
第二步：分配PLC存储器。
把SB1、SB2、FR1、FR2依次分配给PLC的输入存储器X001、X002、X003、X004；把KM1、KM2依次分配给PLC的输出存储器Y001、Y002；由于有一个延时启动要求，故还应使用一个通电延时型定时器T000。
第三步：试画梯形图。
① 本控制系统有Y001和Y002两个输出，还有一个定时器T000，同时考虑到电动机甲启动后定时器才开始定时，定时器定时时间到时电动机乙才运转，故本梯形图应该有3级阶梯：第1级阶梯控制Y001、第2级阶梯控制T000、第3级阶梯控制Y002。
② 电动机的启动与停止，可以直接套用典型的启—保—停电路程序段。不过本例中要注意：Y001的启动条件是X001闭合，Y002的启动条件是T000闭合；而T000的控制条件是Y001闭合，定时值K=10s÷01s=100，如图357所示。
图357套用典型的启—保—停电路程序段
③ 要求中规定若电动机甲过载则两台电动机均应停机，故应把X003分别串接在Y001和Y002的控制电路中，如图358所示。
图358解决电动机甲过载保护问题
④ 要求中规定若电动机乙过载则电动机乙停机而电动机甲不停机，故X004只应串接在Y002的控制电路中，如图359所示。
图359解决电动机乙过载保护问题
第四步：完善梯形图。
根据梯形图编制规则，应该在主程序的最后加上END指令符号。
到此，两台电动机关联控制器的PLC梯形图程序就编写完成了。完整的梯形图程序如图360所示。
图360两台电动机关联控制器的PLC梯形图程序
（2） 设计5人抢答器的梯形图程序
5人抢答器的控制要求：抢答开关是不带自锁的按钮开关，当任一参赛者抢先按下其面前的抢答开关时，数码管立即显示出该参赛者的编号并使蜂鸣器发出提示音，同时联锁其他4路抢答开关，使其他抢答开关按键无效；抢答器设有总复位开关，只有提问者按一下复位开关后，才能进行下一轮的抢答。
第一步：确认主令电器和被控电器。
分析控制要求后可知，5人抢答器的主令电器应有6个：复位开关SB0和抢答开关SB1、SB2、SB3、SB4、SB5；被控电器应有8个：蜂鸣器HA和数码管的笔画段a、b、c、d、e、f、g。
第二步：分配PLC存储器。
把SB0、SB1、SB2、SB3、SB4、SB5依次分配给PLC的输入存储器X000、X001、X002、X003、X004、X005，把HA、a、b、c、d、e、f、g依次分配给PLC的输出存储器Y000、Y001、Y002、Y003、Y004、Y005、Y006、Y007。
第三步：试画梯形图。
对于抢答器，有别人设计好的成功程序如图361所示，可拿来使用。但分析这个梯形图程序，发现有些地方不太符合本题的设计要求，故需对其进行修改和补充。
图361一种抢答器程序
先看图361所示的程序，它只能实现4路抢答，对于5路抢答器，必须再增加一级阶梯。新增加的一级阶梯中，抢答由动合触点X005控制，自锁由动合触点Y005与动合触点X005并联实现，互锁则由串入另外4路输出存储器的动断触点Y001、Y002、Y003、Y004来实现；另外，由于增加了一路抢答，故需在另外4级阶梯中串入第5路输出存储器的动断触点Y005进行互锁，补充后的梯形图程序如图362所示。
图362补充后的抢答器程序
再看图362所示的程序，为了显示出抢答成功者的编号，它是把1号抢答信号送给Y001、2号抢答信号送给Y002、3号抢答信号送给Y003、4号抢答信号送给Y004、5号抢答信号送给Y005；而现在要改用数码管显示出抢答成功者的编号，则1号抢答信号要送给“b、c” 笔画段、2号抢答信号要送给“a、b、d、e、g”笔画段、3号抢答信号要送给“a、b、c、d、g”笔画段、4号抢答信号要送给“b、c、f、g”笔画段、5号抢答信号要送给“a、c、d、f、g”笔画段，不难看出，a笔画段既要受2号抢答信号控制、又要受3号抢答信号控制、还要受5号抢答信号控制，而b笔画段要同时受1号、2号、3号、4号抢答信号的控制，c笔画段要同时受1号、3号、4号、5号抢答信号的控制，d笔画段要同时受2号、3号、5号抢答信号的控制，e笔画段只受2号抢答信号的控制，f笔画段要同时受4号、5号抢答信号的控制，g笔画段要同时受2号、3号、4号、5号抢答信号的控制。如果把1～5号抢答信号不再送给Y001～Y005，而是把1～5号抢答信号先送给M001～M005这5个中间存储器，然后用这5个中间存储器的动合触点（代表着1～5号抢答信号）按各笔画段的受控要求进行组合后作为控制条件，去分别控制a～g这7个笔画段，这样就可以正确地显示出抢答成功者的编号了。按此思路画出的5人抢答器的梯形图程序如图363所示。
图363变换显示方式后的抢答器程序
第四步：完善梯形图。
图363所示的梯形图程序，虽然满足了设计任务书提出的主要控制要求，但还有一个控制要求没有实现，即任何一人抢答成功时蜂鸣器都要发出提示音。这个问题比较简单，从图363可看出，任何一人抢答成功时，线圈M001～M005中总有一个得电，因此，可把线圈M001～M005的5个动合触点并联起来，作为蜂鸣器线圈的控制条件。
另外，由于线圈Y004的控制条件与线圈Y001的控制条件完全相同，因此可把线圈Y004直接并联到线圈Y001上。
至此，5人抢答器控制系统的梯形图程序设计完成，最终得到的完整的梯形图程序如图364所示。
图3645人抢答器控制系统的梯形图程序
3实训总结
本次实训，使我们知道了：由于经验设计法没有现成的梯形图模板可供套用，更没有普遍的规律可循，而完全依赖于设计者凭经验来编程，这就导致整个编程过程具有相当的试探性和随意性，且得出的程序也不具备唯一性，甚至可能是不优秀的程序，所以要求程序设计者在平时工作中注意搜集工业控制系统程序和生产中常用的典型环节程序段，同时注意积累自己的编程经验，丰富自己的阅历，才能成竹在胸，从容应对。
375习题
（1） 经验设计法，指的是把平时工作中搜集的工业控制系统程序或者生产中常用的典型控制环节程序段，凭自己的编程经验进行、或后，应用到新的设计项目上的一种编程方法。
（2） 经验设计法的一般步骤是怎样的？
（3） 经验设计法特别适合于哪种场合？
（4） 试用经验设计法设计出某汽车清洗机控制系统的PLC控制梯形图程序，具体控制要求如下：按一下启动开关后，清洗机电动机正转带动清洗机前进，当车辆检测器检测到有汽车时，检测器开关闭合，此时喷淋器电磁阀得电，打开阀门淋水，同时刷子电动机运转进行清洗；当清洗机前进到终点使终点限位开关闭合时，喷淋器电磁阀和刷子电动机均断电，清洗机电动机则反转带动清洗机后退；当清洗机后退到原点使原点限位开关闭合时，清洗机电动机停止运转，等待下一次启动。
任务38优化梯形图程序
381任务目标
（1） 了解梯形图的编制规则。
（2） 掌握梯形图的优化方法。
382任务说明与分析
为了设计出来的梯形图程序是合理的、规范的程序，需要对这些程序进行优化。本任务通过相关知识的学习，了解梯形图的编制规则，掌握梯形图的优化方法，力争编制出合理的、规范的梯形图程序。
383相关知识
前面5节分别介绍了梯形图程序的替换设计法、真值表设计法、波形图设计法、步进图设计法和经验设计法，学会这些设计法，初学者已基本能够独立进行PLC的软件设计工作了。但值得提醒的是，用这5种设计法（尤其是经验设计法和替换设计法）设计出来的梯形图程序，不一定是合理的程序，更可能是不规范的程序，因此，还需对这些初步程序进行优化工作，力图使设计出的程序成为最合理的和最优秀的程序。
1梯形图编制规则
（1） 梯形图的每个梯级都必须从左母线开始，到右母线结束。
（2） 梯形图中既不允许出现输入存储器的线圈符号，也不允许出现特殊存储器的线圈符号。
（3） 线圈类符号不可以直接接在左母线上，换句话说就是，线圈类符号与左母线之间必须接有触点类符号。如果有某线圈必须始终通电这种特殊需要，则必须在该线圈与左母线之间串接一个始终接通的特殊存储器M8000的动合触点，或者串接一个未被使用的中间存储器的动断触点，如图365所示。
（4） 指令类符号必须直接接在左母线上，如图366所示。图365线圈类符号不可以直接接在左母线上
图366指令类符号必须直接接在左母线上
（5） 右母线不允许与触点类符号相连接，换句话说就是，右母线只允许与线圈类符号或指令类符号连接，如图367所示。
（6） 在同一梯形图中，同一个编号的线圈符号不允许重复使用，如图368所示。
（7） 不允许出现桥式结构的梯形图，如图369所示。
（8） 线圈类符号不允许串联使用，但允许并联使用，如图370所示。
图367右母线不允许与触点类符号相连接
图368同一个编号的线圈符号不允许重复使用
图369不允许出现桥式结构的梯形图
图370线圈类符号不允许串联使用
（9） 无论哪种存储器，其触点符号的使用次数不受限制，并且其动合触点和动断触点都可反复使用，因此，不必为了节省触点的使用次数而去釆用复杂的程序结构。
（10） 梯形图的最后一个梯级，必须是主程序结束指令END。
2梯形图优化方法
有些梯形图程序并不违反梯形图的编制规则，也不存在编程错误，但在节省处理步数、缩短I/O响应时间、防止抖动干扰、梯形图简化等方面可能不太理想，因此，很有必要对设计出的初步梯形图程序进行优化工作，力争编制出最合理的和最优秀的梯形图程序。
（1） 节省处理步数的方法
① 在同一级阶梯中，如果将串联触点多的支路和串联触点少的支路按从上到下的顺序排列，那么CPU会减少处理这一级阶梯的步数。如图371（a）的梯形图，CPU处理时需5步，若把它重画为图371（b），就只需4步而可节省1步。
图371节省处理步数的方法一
② 在同一级阶梯中，如果将并联触点多的电路块和并联触点少的电路块按从左到右的顺序排列，那么CPU会减少处理这一级阶梯的步数。如图372（a）的梯形图，CPU处理时需5步，若把它重画为图372（b），就只需4步而可节省1步。
图372节省处理步数的方法二
③ 在同一级阶梯中，如果把直接驱动的线圈放在上边，而把还需其他触点驱动的线圈放在下边，那么CPU也会减少处理这一级阶梯的步数。如图373（a）的梯形图，CPU处理时需6步，若把它重画为图373（b），就只需4步而可节省2步。
图373节省处理步数的方法三
（2） 缩短I/O响应时间的方法
由于PLC的工作方式是按照信号处理、程序处理、输出处理这三个阶段循环进行，同时前一梯级的运算结果又可作为下一梯级的运算对象参与下一梯级的运算，因此，当程序的梯级顺序安排不当时，输出响应输入的时间会被延长。图374（a）所示的梯形图中，线圈Y002和线圈Y001虽然都受同一个触点M000控制，但线圈Y002却要比Y001延迟一个循环周期才得电，如图374（b）所示；如果把图374（a）重画为图374（c），线圈Y002和线圈Y001就会同时得电了。
图374缩短I/O响应时间的方法一
同样在图375（a）所示的梯形图中，触点X001闭合后，线圈Y000却不能在本循环周期内得电，而要等到下一循环周期才能得电，如图375（b）所示；如果把图375（a）重画为图375（c），线圈Y000就会在本循环周期内得电了。
图375缩短I/O响应时间的方法二
（3） 防止抖动干扰的方法
主令电器的触点在闭合和断开的瞬间常会产生抖动，这样在一些高速系统中就会引起被控电器产生振荡（即快速地接通与断开），如图376（a）和（b）所示。解决这个问题的办法是把图376（a）改为图376（c），使主令电器的触点X000闭合05s后被控电器Y002才得电，而使主令电器的触点X000断开05s后被控电器Y002才失电，这样就可避免被控电器产生振荡了。
图376防止抖动干扰的方法
（4） 梯形图化简方法
① 图377（a）所示的梯形图，结构比较复杂，编译软件对它也很难处理，但如果把图377（a）转换成图377（b），则不仅使结构变得比较简单，而且便于编译软件的处理。
图377梯形图化简方法一
② 虽然梯形图中对串联触点的数量和并联触点的数量没有限制，但在使用编译软件绘制梯形图或者在打印梯形图程序时，会因尺寸的原因而给绘制工作和打印工作带来不便。因此，在实际的梯形图程序中，往往规定水平方向不超过11个串联触点，垂直方向不超过7个并联触点。据此规定，可采用图378（a）所示的思路来解决串联触点过多的问题，可采用图378（b）所示的思路来解决并联触点过多的问题。
按照图378所示的处理思路，图379（a）所示的梯形图就可转换成图379（b）所示的梯形图了，从而有效地解决了梯形图中串联触点过多和并联触点过多的问题。图378解决串联触点过多和并联触点过多的思路
图379梯形图化简方法二
384习题
（1） 梯形图的主要编制规则有：线圈类符号与左母线之间必须接有符号；右母线不允许与符号相连接；指令类符号必须直接接在上；线圈类符号不允许使用，但允许使用；不允许出现输入存储器和特殊存储器的符号；在同一梯形图中，同一个编号的线圈符号不允许使用；不允许出现结构的梯形图；梯形图的最后一个梯级，必须是主程序结束指令；无论哪种存储器，其触点符号的使用次数不受，并且其动合触点和动断触点都可反复，因此，不必为了节省触点的使用次数而去采用复杂的程序结构。
（2） 梯形图的优化方法有哪几种？模块四PLC应用设计的实现技术模块内容
（1） GX Developer编译软件使用方法
（2） FXGP/WINC编译软件使用方法
（3） 实验室模拟调试方法
（4） 现场调试方法
（5） 技术文件的编写
知识目标
（1） 了解编译软件的使用方法
（2） 了解PLC的安装和外部接线方法
技能目标
（1） 学会编译软件的使用
（2） 掌握实验室模拟调试方法
（3） 掌握现场调试方法

设计好了PLC的硬件和软件，就完成了PLC应用设计的最关键也是最重要的工作，但PLC的整个应用设计工作还没有全部完成，只有把软件和硬件结合起来，实现对各种机械或生产过程的控制，即进一步地做好PLC应用设计的实现工作，才算真正地掌握了PLC的应用技术。任务41用户程序的编译和下载
411任务目标
（1） 学会GX Developer编译软件的使用方法。
（2） 学会FXGP/WINC编译软件的使用方法。
412任务说明与分析
梯形图程序仅仅是一种表达某些控制功能的图形化的描述语言，它既不能直接被PLC接受和存储，也不能直接被CPU识别和执行，必须通过PLC编译软件的编译把梯形图程序翻译转换成机器码程序才能被PLC接受和存储，也才能被CPU识别和执行。因此，软件编译工作是把软件和硬件结合起来的必须工作。本任务通过相关知识的学习，掌握三菱GX Developer编译软件和FXGP/WINC编译软件的操作步骤和要领；同时，通过把咖啡自动售卖机控制系统梯形图程序下载到PLC中的实训，掌握学会三菱编译软件的使用方法。
413相关知识
虽然把梯形图程序编译转换成机器码程序由编译软件本身自动地完成，但编译软件的运行仍然是由人去操作的，这其中的操作步骤是否正确、操作方法是否恰当是编译工作是否顺利和是否成功的关键所在，所以，掌握正确的编译软件使用方法是非常重要的。
1三菱GX Developer编译软件的使用
三菱公司的GX Developer编译软件是三菱PLC配套的编译软件，它适用于三菱公司生产的所有系列的PLC，图41打开编译软件
其界面和帮助文件均已汉化，不管是梯形图程序还是SFC程序，都能方便地直接输入进编译软件，并顺利地编译成机器码程序后下载到PLC中去。另外，GX Developer编译软件还具有程序查错功能，还能在梯形图上添加注释以便于阅读和理解。GX Developer编译软件的各方面性能均比FXGP/WINC编译软件优越。
（1） 打开编译软件
如图41所示，双击桌面上的GX Developer图标，即可打开编译软件。
（2） 建立工程文件

如图42所示，选择“工程”→“创建新工程”菜单项，在弹出对话框的“PLC系列”栏中选择PLC使用的CPU类型（例如选FXCPU），“PLC类型”栏中选择PLC的型号（例如选FX2N），“程序类型”栏中选中“梯形图”，在“生成和程序名同名的软元件内存数据”复选框前打“√”，单击“确定”按钮，即进入新工程的梯形图输入窗口了。
图42进入新工程的梯形图输入窗口
（3） 输入梯形图程序
输入梯形图程序如图43所示。
图43输入梯形图程序
① 把方框光标移至欲摆放元件的地方，根据欲摆放元件的种类按相应的快捷键（动合触点按F5键、并联动合触点按Shift+F5键、动断触点按F6键、并联动断触点按Shift+F6键、前沿微分触点按Shift+F7键、并联前沿微分触点按Alt+F7键、后沿微分触点按Shift+F8键、并联后沿微分触点按Alt+F8键、通用线圈按F7键、指令线圈按F8键），在弹出的对话框中填写该元件的编号（例如X005、Y004、M003、T002 K20、C001 K10、SET M000等，注意元件编号与设定值之间、指令符号与元件编号之间要留有空格），然后按Enter键，一个元件便摆放好了。
② 把方框光标移至欲摆放接线的地方，根据欲摆放接线的种类按相应的快捷键（水平线按F9、垂直线按Shift+F9键，注意垂直线是从方框光标左侧中点开始往下画），然后按Enter键，一段接线便摆放好了；若需画长段水平线或长段垂直线，则重复上述操作即可。
提示：线圈类符号输入后，会自动摆放到梯形图的最右边，线圈与触点间会自动生成长段的水平线。另外，程序的最后一行也不用输入主程序结束指令END，因为本编译软件会自动生成。
按照上述方法操作，可把设计好的梯形图程序全部输入进编译软件，当然也可按上述方法直接在梯形图输入窗口上设计梯形图程序。
（4） 编译程序
梯形图程序只有在编译成机器码程序后，编译软件才能保存它，如果在不经编译的情况下去保存输入窗口上的梯形图程序或者关闭窗口，输入窗口上的梯形图程序将丢失，所以，梯形图程序输入完成后，必须先经编译然后再保存，即使是没有输入完成还需继续输入的梯形图程序，也必须先经编译然后再保存，否则，已经输入的这部分梯形图也将丟失，前功尽弃。
按F4键，输入窗口上的梯形图程序便被编译成机器码程序后存放在电脑里，当梯形图的背景色由灰色变为白色时表明编译成功，如图44所示。
图44编译程序
编译软件对按F4键有步数限制，如果屏幕上一次输入过长的梯形图，则按F4键时可能失效（即无法编译），因此，每输入一段梯形图（例如已超过半个屏幕时）即要按一下F4键，然后再接着输入下一段梯形图，再按一下F4键……梯形图程序全部输入完成后，最后再按一下F4键。
（5） 检查程序
如图45所示，选择“工具”→“程序检查”菜单项，全选弹出对话框的“检查内容”栏内各项，在“检查对象”栏内选中“当前的程序作为对象”单选按钮，单击“执行”按钮，检查的结果会显示在对话框下部的空白处。图45检查程序
检查的结果应该是“没有错误”，如果出现错误提示，应根据提示修改程序，程序修改的方法有以下几种。
① 修改元件：把方框光标移到欲修改的元件上，按输入新元件的方法输入正确的元件，按Enter键后，原来错误的元件便被改成了新的正确的元件。
② 删除元件：把方框光标移到欲删除的元件上，按Delete键后，该元件便被删除掉；若需补上水平线，则按F9键后再按Enter键，被删除的元件位置上便会补上一条水平线。
③ 删除接线：把方框光标移到欲删除的水平线上，按Delete键后，光标处的水平线便被删除；把矩形光标左侧的中点移到欲删除的垂直线的顶端，按Ctrl+F10键，再按Enter键，光标处的垂直线便被删除。
④ 删除一个梯级：拖动光标将欲删除的梯级整体选中，右击选择“剪切”命令，该梯级便被删除。
⑤ 复制一个梯级：拖动光标将欲复制的梯级整体选中，右击选择“复制”命令，再把光标移到欲摆放该梯级的地方，右击选择“粘贴”，光标所在处便出现了被复制的梯级。
⑥ 插入一个梯级：把矩形光标移到欲插入梯级的地方，右击选择“行插入”命令，光标处的梯级将自动下移，按输入梯形图的方法便可在光标处插入一个新梯级。
修改程序后，必须再次编译程序和检查程序，直到检查结果为“没有错误”时，关闭对话框。
（6） 保存工程文件
如图46所示，选择“工程”→“保存工程”菜单项，在弹出对话框的“驱动器/路径”栏中填写盘名和文件夹名（例如填“d：＼ZHOU＼程序1”）、“工程名”栏中填写工程名称（例如填“电动机联锁控制器”），单击“保存”按钮，在新弹出的对话框中单击“是”按钮，新工程的文件便被保存到编译软件中。
图46保存工程文件
此时若需关闭打开的文件，可单击菜单栏右侧的“×”按钮，当前窗口中的文件便会关闭，返回到编译软件的初始界面。
（7） 下载程序
① 连接计算机和PLC：把SC09下载电缆中的MD8M插头（即圆插头）插入PLC的RS422插口（需注意插入方向，不可硬插），再把DB9F插头（即扁插头）插入计算机的RS232C插口，最后把PLC上的RUN/STOP开关拨向STOP并接通PLC的电源。
② 打开欲下载的文件：选择“工程”→“打开工程”菜单项，在弹出对话框中的“工程驱动器”下方的列表里单击欲打开的工程名（例如“电动机联锁控制器”），再单击“打开”按钮，被选中的文件便被打开，如图47所示。
如果打开的文件是没有完成的文件，此时可继续输入，完成后需选择“编译程序”→“检查程序”→“保存工程文件”菜单项。
③ 下载程序：选择“在线”→“PLC写入”菜单项， 在弹出的对话框中选中“程序”下的WAIN，单击“执行”按钮，打开的梯形图文件便以机器码程序的格式下载到PLC中，这时会弹出“PLC写入”对话框，显示下载进度指示条。当出现“已完成”三个字时，单击对话框中的“确定”按钮，再逐级关闭窗口中的对话框，如图48所示。图47打开欲下载的文件
图48下载程序
（8） 关闭编译软件
如图49所示，单击窗口右上角的“×”按钮，在弹出的对话框中单击“是”按钮，便可退出GX Developer编译软件了。
图49关闭编译软件
（9） 注释梯形图程序
① 打开梯形图文件的方法与打开欲下载文件的方法相同。
② 单击梯形图左侧的工程数据列表（如没有显示，选择“显示”→“工程数据列表”即可出现）中“软元件注释”前的“+”号，再双击COMMENT，在弹出的表格上的“软元件名”栏中选择某系列元件的起始编号（注释X系列就选X000、注释Y系列就选Y000、注释M系列就选M000、注释T系列就选T000、注释C系列就选C000），单击“显示”，再单击表格中某“软元件名”右侧的“注释”空格并填写注释内容，接着单击表格中某“软元件名”右侧的“别名（或机器名）”空格并填写元件代号（例如单击X000右侧的“注释”空格填“光电开关”、单击X000右侧的“别名”空格填GK、单击X001右侧的“注释”空格填“停止开关”、单击X001右侧的“别名”空格填SB2），填写完成后，单击菜单栏右侧的“×”按钮，接着选择“显示”→“注释显示（或别名显示）”菜单项，注释的内容（或别名）便在梯形图中显示出来。若需取消注释，则再选择“显示”→“注释显示（或别名显示）”菜单项即可。
③ 选择“编辑”→“文档生成”→“声明/注解批量编辑”菜单项，在弹出的对话框中单击“行间声明”，然后双击表格中某“步”右侧的空格，填写相应的声明内容（例如，双击步“20”右侧的空格并填写“欢字灯点亮”；再双击步“26”右侧的空格并填写“迎字灯点亮”），填写完成后，单击“确定”按钮，接着选择“显示”→“声明显示”菜单项，声明的内容便在梯形图左侧显示出来。若需取消声明，则再选择“显示”→“声明显示”即可。
④ 选择“编辑”→“文档生成”→“声明/注解批量编辑”菜单项，在弹出的对话框中单击“注解”按钮，然后双击表格中某“步”右侧的空格，再填写相应的注解内容（例如，双击步“25”右侧的空格并填写“欢字灯”；再双击步“31”右侧的空格并填写“迎字灯”），填写完成后，单击“确定”按钮，再选择“显示”→“注解显示”菜单项，注解的内容便在梯形图线圈旁显示出来。若需取消注解，则再选择“显示”→“注解显示”即可。
2三菱FXGP/WINC编译软件的使用
三菱公司的SWOPCFXGP/WINC编译软件是三菱公司生产的FX系列PLC配套的编译软件，其界面和帮助文件均已汉化，不管是梯形图程序、指令表程序还是SFC程序都能方便地输入进编译软件，并顺利地编译成机器码程序后下载到PLC中去。另外，该编译软件还具有程序查错功能，也能在梯形图上添加注释以便于阅读和理解。
（1） 打开编译软件
如图41所示，双击桌面上的FXGPWINC图标即可打开编译软件。
（2） 建立项目文件
如图410（a）和图410（b）所示，选择“文件”→“新文件”菜单项，在弹出的对话框中选择PLC型号（例如选中“FX2N/FX2NC”），然后单击“确认”按钮，即进入新项目的梯形图输入窗口了。
图410建立项目文件
（3） 输入梯形图程序
输入梯形图程序如图411所示。
图411输入梯形图程序
① 把深蓝色矩形光标移至欲摆放元件的地方，根据欲摆放元件的种类单击相应的快捷键（动合触点按F5键、动断触点按F6键、前沿微分触点按F2键、后沿微分触点按F3键、通用线圈按F7键、指令线圈按F8键），按两次Enter键后再在弹出的对话框中填写该元件的编号（例如X000、Y001、M002、T003 K10、C004 K20、SET M005等，注意元件编号与设定值之间、指令符号与元件编号之间要留有空格），然后按Enter键，一个元件便摆放好了。
② 把矩形光标移至欲摆放接线的地方，根据欲摆放接线的种类单击相应的快捷键（水平线按F9键、垂直线按Shift+F9键，注意垂直线是从矩形光标左侧中点开始往下画），接线便摆放好了；若需画长段水平线，则连续按F9键，若需画长段垂直线，则按住Shift键并连续按F9键。
提示：线圈类符号输入后，会自动摆放到梯形图的最右边，线圈与触点间会自动生成长段的水平线。
按照上述方法操作，可把设计好的梯形图程序全部输入进编译软件，当然也可按上述方法直接在梯形图输入窗口上设计梯形图程序。
（4） 编译程序
按F4键，输入窗口上的梯形图程序便被编译成机器码程序后存放在电脑里，当梯形图的背景色由灰色变为白色时，表明编译成功，如图412所示。
编译软件对按F4键有步数限制，如果屏幕上一次输入过长的梯形图，则按F4键时可能失效（即无法编译），因此，每输入一段梯形图（例如已超过半个屏幕时）即要按一下F4键，然后再接着输入下一段梯形图，再按一下F4键……梯形图程序全部输入完成后，最后再按一下F4键。
（5） 检查程序
检查程序如图413所示。
① 选择“选项”→“程序检查”菜单项，在弹出的对话框中先选中“语法错误检查”单选按钮，单击“确认”按钮，语法检查的结果会显示在对话框中的“结果”栏里。图412编译程序
图413检查程序
② 再在对话框中选中“双线圈检验”单选按钮，然后在“检查元件”栏中选中“输出”复选框，单击“确认”按钮，双线圈输出检查的结果会显示在对话框中的“结果”栏里。
③ 最后在对话框中选中“电路错误检查”单选按钮，单击“确认”按钮，电路检查的结果同样会显示在对话框中的“结果”栏里。
上述三项检查每次都应在“结果”栏里显示“无错”，如果出现错误提示，应根据提示修改程序，程序修改方法与GX Developer编译软件相同，可参考进行。
（6） 保存项目文件
如图414所示，选择“文件”→“保存”菜单项，在弹出的对话框中的“将文件保存为类型”栏中选择文件类型（例如选WIN Files *pmw），“驱动器”栏中选择驱动器的盘名（例如选“d：＼”），“文件夹”栏中选择文件夹名（例如选FXGPWINC），“文件名”栏中填写该项目的名称（例如填“电动机联锁控制器”），单击“确定”按钮，在新弹出的对话框中的“文件题头名”栏中填写所输入程序的文件名（例如“控制程序1”，如只有1个文件，则应填写成该项目的名称，例如“电动机联锁控制器”），单击“确认”按钮，新项目的文件便被保存到编译软件中。
图414保存项目文件
此时若需关闭打开的文件，或者继续输入同一项目的“控制程序2”，可单击菜单栏右侧的“×”按钮，当前窗口中的文件便会关闭，返回到编译软件的初始界面。
（7） 下载程序
① 连接计算机和PLC：方法与GX Developer编译软件相同，可参考进行。
② 打开欲下载的文件：选择“文件”→“打开”菜单，在弹出的对话框中的“文件名”栏中选择欲打开的文件名（例如“电动机联锁控制器”），单击“确定”按钮，确认新弹出的对话框中的内容后单击“确认”按钮，被选中的文件便被打开，如图415所示。
图415打开欲下载的文件
如果打开的文件是没有完成的文件，此时可继续输入，完成后需进行“编译程序”→“检查程序”→“保存项目文件”3个步骤。
③ 下载程序：选择“PLC”→“传送”→“写出”菜单项，在弹出的对话框中选中“范围设置”单选按钮，并在“初始步”栏中填写“0”、在“终止步”栏中填写END所在步的步号（步号通常会显示在梯形图左母线的左侧），单击“确认”按钮， 打开的梯形图文件便以机器码程序的格式下载到PLC中，如图416所示。
图416下载程序
（8） 关闭编译软件
单击窗口右上角的“×”按钮，便可退出FXGPWINC编译软件了。
（9） 注释梯形图程序
为了使打印出的梯形图文件易于分析和理解，可对梯形图程序加上一些必要的注释。
① 打开梯形图文件的方法与打开欲下载文件的方法相同。
② 选择“视图”→“注释视图”→“元件注释/元件名称（或线圈注释）”菜单项，在弹出的对话框中的“元件”栏中填写某系列元件的起始编号（注释X系列就填X000、注释Y系列就填Y000、注释M系列就填M000、注释T系列就填T000、注释C系列就填C000……），单击“确认”按钮，在弹出的表格中双击某元件编号右侧的“元件注释”空格并填写注释内容、双击某元件编号右侧的“名称”空格并填写元件代号（例如双击X000右侧的“元件注释”空格填“光电开关”并按Enter键、双击“名称”空格填GK并按Enter键；再双击X001右侧的“元件注释”空格填“停止开关”并按Enter键、双击“名称”空格填SB2并按Enter键），填写完成后，单击表格右上角的“×”按钮，再选择“视图”→“显示注释”菜单项，在弹出的对话框中选中“元件号”“元件名称”“元件注释”和“线圈注释”，单击“确认”按钮，注释的内容便在梯形图中显示出来。若需取消注释，则再选择“视图”→“显示注释”菜单项，在弹出的对话框中去掉“元件名称”“元件注释”和“线圈注释”复选框，单击“确认”按钮，注释的内容便可取消。
③ 选择“视图”→“注释视图”→“程序块注释”菜单项，在弹出的对话框中单击“确认”按钮，在弹出的表格中双击加有大括号的步号的右侧空格并填写相应的注释内容（例如双击加有大括号的步号“20”的右侧空格并填写“欢字灯点亮”，按Enter键；再双击加有大括号的步号“26”的右侧空格并填写“迎字灯点亮”，按Enter键），填写完成后，单击表格右上角的“×”按钮，再选择“视图”→“显示注释”菜单项，在弹出的对话框中选中“程序块注释”，单击“确认”按钮，注释的内容便在梯形图中显示出来。
414实训
1器材准备
（1） 计算机一台（安装有GX Developer编译软件和SWOPCFXGP/WINC编译软件）。
（2） PLC应用实验板一块。
2实训操作
本书的项目36曾设计出了咖啡自动售卖机控制系统的梯形图程序，如图417所示。
图417咖啡自动售卖机控制系统的梯形图程序
（1） GX Developer编译软件使用实训
① 打开编译软件。
双击桌面上的GX Developer图标，打开编译软件。
② 建立工程文件。
进入新工程的梯形图输入窗口。
③ 输入梯形图程序。
把图417所示的梯形图程序输入梯形图输入窗口。
④ 编译程序。
按F4键编译输入窗口上的梯形图程序。
⑤ 检查程序。
进行程序检查，若无错，则练习一下修改元件、删除元件、删除接线、复制一个梯级、插入一个梯级和删除一个梯级，然后对照图417，把梯形图修改正确，再编译程序和检查程序，直到检查结果为无错为止。
⑥ 保存工程文件。
保存工程文件，文件夹名可仿照格式自行命名，工程名称应填为“咖啡自动售卖机控制器”。
⑦ 下载程序。
把程序下载到PLC中。
⑧ 关闭编译软件。
单击窗口右上角的“×”按钮，关闭编译软件。
（2） SWOPCFXGP/WINC编译软件使用实训
① 打开编译软件。
双击桌面上的FXGPWINC图标，打开编译软件。
② 建立项目文件。
进入新项目的梯形图输入窗口。
③ 输入梯形图程序。
把图417所示的梯形图程序输入梯形图输入窗口。
④ 编译程序。
按F4键编译输入窗口上的梯形图程序。需注意的是：该编译软件对按F4键有步数限制的特性非常突出，如果屏幕上一次输入过长的梯形图，则按F4键时可能失效（即无法编译），因此，每输入一段梯形图（例如已超过半个屏幕时）即要按一下F4键，然后再接着输入下一段梯形图，再按一下F4键，如此反复，等梯形图程序全部输入完成后，再按一下F4键。
⑤ 检查程序。
进行程序检查，若无错，则练习一下修改元件、删除元件、删除接线、复制一个梯级、插入一个梯级和删除一个梯级，然后对照图417，把梯形图修改正确，再编译程序和检查程序，直到检查结果为无错为止。
⑥ 保存项目文件。
保存项目文件，文件夹名可仿照格式自行命名，工程名称应填为“咖啡自动售卖机控制器”。
⑦ 下载程序。
把程序下载到PLC中。
⑧ 关闭编译软件。
单击窗口右上角的“×”按钮，关闭编译软件。
3实训总结
通过本次实训，知道了三菱编译软件的操作步骤，学会了GX Developer编译软件和FXGP/WINC编译软件的使用方法，为把软件和硬件结合起来打下了基础。
415习题
（1） PLC在下载梯形图程序时，RUN/STOP开关应拨到位置，并且要接通PLC的电源。
（2） 写出表41中与梯形图符号对应的快捷键名称。
表41梯形图符号对应的快捷键名称
梯形图符号GX软件FX软件梯形图符号转换GX软件FX软件
（3） 编译软件与PLC软件是一回事吗？PLC软件包括哪两部分？编译软件的主要作用是什么？
（4） 写出GX Developer编译软件的操作步骤。
（5） 写出FXGP/WINC编译软件的操作步骤。
任务42实验室模拟调试
421任务目标
（1） 了解实验室模拟调试的步骤。
（2） 掌握实验室模拟调试的方法。
422任务说明与分析
用户程序下载到PLC中后，应在实验室做一次模拟调试。模拟调试不仅能及时暴露出程序设计中存在的缺陷，而且能十分准确地检验出所设计的用户程序是否完全符合设计任务书提出的控制要求。本任务通过在PLC应用实验板上对物品搬运机械手的PLC控制系统进行模拟调试的实训，掌握三菱PLC实验室模拟调试的方法。
423实训
1器材准备
（1） 计算机一台（安装有GX Developer编译软件或SWOPCFXGP/WINC编译软件）。
（2） PLC应用实验板一块。
2实训操作
这里以使用PLC应用实验板对物品搬运机械手PLC控制系统进行模拟调试为例，学习实验室模拟调试的过程及方法。
如图418所示为物品搬运机械手PLC控制系统硬件接线图。
图418物品搬运机械手PLC控制系统硬件接线图
如图419所示为物品搬运机械手PLC控制系统梯形图程序初稿。
图419物品搬运机械手PLC控制系统梯形图程序初稿
（1） 指定模拟主令电器的小开关
从物品搬运机械手PLC控制系统硬件接线图上可看出，启/停开关、松开到位开关、抓紧到位开关、上限位开关、下限位开关、左限位开关、右限位开关、光电开关依次连接在PLC的X000～X007上，因此在实验板上按钮开关X000～X007的左边依次贴上写有“启/停开关、松开到位开关、抓紧到位开关、上限位开关、下限位开关、左限位开关、右限位开关、光电开关”的不干胶贴纸。
（2） 指定模拟被控电器的发光二极管
从物品搬运机械手PLC控制系统硬件接线图上可看出，上升接触器、下降接触器、左旋接触器、右旋接触器、抓取电磁铁、松开电磁铁、输送带前进接触器依次连接在PLC的Y000～Y006上，因此在实验板上发光二极管Y000～Y006的右边依次贴上写有“上升接触器、下降接触器、左旋接触器、右旋接触器、抓取电磁铁、松开电磁铁、输送带前进接触器”的不干胶贴纸。
（3） 把梯形图程序下载到PLC中
把PLC上的RUN/STOP开关拨到STOP位置，接通实验板220V交流电源。把图420 所示的物品搬运机械手PLC控制系统梯形图程序通过GX Developer编译软件或FXGP/WINC编译软件下载到实验板上的三菱FX2N32MR001 PLC中。
（4） 初次模拟运行
把PLC上的RUN/STOP开关拨到RUN位置，把实验板上所有的自锁按钮开关全部处于断开状态（即按键弹起），按图420所示的物品搬运机械手运行流程逐步模拟运行。
图420物品搬运机械手运行流程
① 不按动任何按钮开关，这时7只发光二极管全不亮，模拟出机械手处于原始停机状态。
② 先按一下启/停开关，上升接触器灯亮，模拟出机械手上升运动。
③ 再按一下上限位开关，上升接触器灯灭，左旋接触器灯亮，模拟出机械手左旋运动。
④ 再按一下左限位开关，左旋接触器灯灭，下降接触器灯亮，模拟出机械手下降运动。
⑤ 再按一下下限位开关，下降接触器灯灭，传送带前进接触器灯亮，模拟出A传送带运动。
⑥ 再按一下光电开关，传送带前进接触器灯灭，抓取电磁铁灯亮，模拟出机械手抓取物品动作。
⑦ 再按一下抓紧到位开关，抓取电磁铁灯灭，上升接触器灯亮，模拟出机械手上升运动。
⑧ 再按一下上限位开关，上升接触器灯灭，右旋接触器灯亮，模拟出机械手右旋运动。
⑨ 再按一下右限位开关，右旋接触器灯灭，下降接触器灯亮，模拟出机械手下降运动。
⑩ 再按一下下限位开关，下降接触器灯灭，松开电磁铁灯亮，模拟出机械手松开物品动作。
 再按一下松开到位开关，松开电磁铁灯灭，上升接触器灯亮，模拟出机械手上升运动。
 重复③～，进行第二遍模拟。
 重复③～，进行第三遍模拟，在③～⑩过程的任一时刻按一下启/停开关，这时模拟运行仍可继续进行，一直模拟到第三遍的时，7只发光二极管才全不亮，模拟出机械手必须到达原始位置才停机的状态。
（5） 分析模拟结果
初次模拟运行的结果表明：抓取电磁铁灯仅仅在第⑥步亮了一下，而在⑦～⑨步中都不亮，这是一个致命的失误。因为在第⑥步抓取电磁铁得电，物品被抓住，而在⑦～⑨步抓取电磁铁失电，物品极有可能掉落，不仅可能达不到搬运物品的目的，而且极有可能引发安全事故。所以，必须对用户程序初稿进行修改，让抓取电磁铁在⑥～⑨步都得电。
回过头去修改用户程序初稿，在线圈Y004的控制条件M005上并联M006、M007和M008，修改后的程序如图421所示。
对修改后的程序进行编译、检查、存盘后，重新下载到实验板上的PLC中。


图421修改后的物品搬运机械手PLC控制系统梯形图程序
（6） 再次模拟运行
将修改后的物品搬运机械手PLC控制系统梯形图程序下载到实验板上的PLC中后，再进行一次模拟运行，看到在⑥～⑨步中抓取电磁铁灯都连续点亮，这样就把物品可能掉落的问题解决了。
第二次模拟运行确认了被控电器的所有动作情况都完全符合设计任务书提出的控制要求，这说明这时硬件设计工作和软件设计工作均已圆满完成。
3实训总结
从这个搬运机械手PLC控制系统的实验室模拟调试过程可以看出：编译软件只能检查梯形图程序是否符合编程规则，避免发生一些“低级”错误，但对于程序是否完全符合控制要求却是无能为力的。所以，实验室模拟调试工作是非常重要的，它不仅能及时暴露出程序设计中存在的疏忽，而且能十分准确地检验出设计的用户程序是否完全符合控制要求，从而确保PLC的应用工作顺利地继续下去。
424习题
（1） PLC在运行时，RUN/STOP开关应拨到位置。
（2） 实验室模拟调试的意义是什么？
（3） 使用PLC应用实验板进行实验室模拟调试的步骤是怎样的？ 任务43硬 件 安 装
431任务目标
（1） 掌握PLC硬件的安装步骤和方法。
（2） 学会PLC硬件与控制设备之间的接线方法。
432任务说明与分析
PLC的硬件在进行安装时各单元排列是否正确、牢靠，硬件接线时是否正确、可靠，直接关系到能否确保PLC控制系统的正常运行。本任务通过相关知识的学习，掌握PLC硬件的安装步骤和方法；同时，通过在PLC应用实验板上进行PLC的硬件安装和硬件接线的实训，学会三菱PLC的硬件安装和硬件接线的方法。
433相关知识
1 PLC的安装
FX2N系列PLC通常都采用单元式结构，因此在应用时要把各单元依次安装在DIN导轨上，再用扁平电缆进行各单元之间的连接，从而把各单元组合成一个整体。单元式结构PLC的安装步骤如下。
（1） 安装DIN导轨
用两根螺钉先把DIN导轨的两端固定在控制柜内的安装板上，再在DIN导轨的中间部位用1～3根螺钉拧紧，如图422所示。
图422安装DIN导轨
（2） 连接PLC各模块
把电源单元放在CPU单元的左侧，将两个单元压紧并把锁销销牢，再把端盖放在CPU单元的右侧，将其与CPU单元压紧并把锁销销牢。如果有插配的I/O单元，则放在CPU单元与端盖之间，同样压紧销牢。
在连接PLC各单元时，一定要注意压紧两个单元，将扁平电缆插接到位，否则会引起PLC工作不正常。
（3） PLC装到DIN导轨上
松开PLC背面各单元的锁销，先将PLC背面钩挂在DIN导轨上，再把PLC底部推向DIN导轨，然后把PLC背面各单元的锁销销牢，如图423所示。
图423把PLC装到DIN导轨上
（4） 安装定位端夹
在电源单元的左侧和端盖的右侧各装上一个DIN导轨端夹，先将端夹的下部钩住DIN导轨的下部，再将端夹的上部推图424安装定位端夹
向DIN导轨的上部。推动左端夹使其紧紧靠住电源单元，推动右端夹使其紧紧靠住端盖，然后拧紧端夹上螺丝，防止PLC在DIN导轨上滑动，如图424所示。
（5） PLC与控制设备的连接
PLC安装完成后，便可按照硬件接线图把主令电器与PLC的输入端口、被控电器与PLC的输出端口连接起来，以构成完整的PLC控制系统。
2 PLC硬件接线的注意事项
硬件接线中，需注意下列几个问题。
（1） 可靠合理地接地
可靠且合理地接地不仅能确保人身和设备的安全，而且能有效地解决干扰问题。因此要做到：①接地必须可靠;②接地电阻要尽可能小;③PLC和控制设备都采用一点接地。值得注意的是：PLC外壳的接地点是“”而不是COM。
（2） 预防各类干扰
① 尽量采用屏蔽电缆作为输入信号线。屏蔽电缆应尽可能短，屏蔽层只可一端接地注意，屏蔽电缆的接地点是COM而不是“”。同时注意，电平等级不同的输入信号线不要放在同一根电缆里，信号种类不同的输入信号线也不要放在同一根电缆里。
② 电压等级不同的输出信号线不要放在同一根电缆里。
③ 输入信号电缆、输出信号电缆以及电力电缆这三者应相互远离、各走其道。
④ 信号电缆尤其是输入信号电缆要远离电气设备，更要远离高频设备。
（3） 保护PLC输出接口
如果负载电流大于输出接口的额定电流，则必须采取一些扩流措施（如使用中间继电器、外接大功率晶体管或外接大功率晶闸管）。注意，同时接通的输出接口的总电流值不得超过PLC的最大允许电流值；各个负载回路中必须串有熔断器，以防止负载短路时烧坏PLC的输出接口，如图425所示。
图425保护PLC输出接口的措施之一
电感性的被控电器在得电与失电的瞬间会产生很高的感应电势，极易损坏PLC的输出接口。所以，应在直流电感负载的两端并联一只二极管（二极管负极接电源正极），在交流电感负载两端并接一个RC串联吸收回路（电阻100～200Ω/2W、电容01μF/630V），如图426所示。
图426保护PLC输出接口的措施之二
（4） 正确可靠的接线
在进行PLC与控制设备之间的连接工作时要特别细心，不能出现接线错误。因此每一根接线的端头都应套上标有X001、Y002等线号的套管。另外还要注意连接可靠，防止受振松动和日久氧化的现象发生。
434实训
1器材准备
（1） PLC应用实验板一块。
（2） 电工常用工具一套。
2实训操作
（1） 拆除实验板上元器件
① 拆掉PLC应用实验板上的电源开关和220V交流电源线。
② 取下交流接触器和输出接线座。
③ 取下按钮开关盒和输入接线座。
④ 拆掉PLC上输入/输出接线端的接线，移走印制板。
⑤ 移走印制板支架，取下PLC，再取下DIN导轨。
（2） PLC硬件安装和硬件接线
① 把DIN导轨安装在实验板的中间位置。
② 把PLC安装到DIN导轨上（注意PLC输入接线端在左边）。
③ 把DIN导轨端夹安装到DIN导轨上。
④ 把按钮开关安装在PLC输入端口一侧（注意与PLC保持适当距离）。
⑤ 把交流接触器安装在PLC输出端口一侧（注意与PLC保持适当距离）。
⑥ 剪取适当长度的导线，在导线上套上两段线号套管；剥去导线两端的绝缘层，分别装上叉形接线端头；再把线号套管移动到叉形接线端头处。
⑦ 按照图427所示，把按钮开关和PLC输入端口之间依次用导线连接起来，再把PLC输出端口和交流接触器之间依次用导线连接起来。请特别记住：每连接好一根导线，都应立即在导线两端的线号套管上标注上线号（比如X001、Y002等）。
图427实验用硬件接线图
⑧ 最后把220V交流电源线连接好。
⑨ 对照图427，仔细检查接线有无错误，线号标注是否正确。
（3） 复原PLC应用实验板
① 拆掉本次实验在PLC应用实验板上安装的所有导线和元器件。
② 把DIN导轨安装在实验板的中间位置上。
③ 把PLC安装到DIN导轨上。注意，PLC输入接线端在左边。
④ 安装好印制板支架。
⑤ 把印制板上的输入/输出等导线依次与PLC上的输入/输出接线端连接起来，确认导线连接正确无误后放置好印制板。
⑥ 把按钮开关盒和输入接线座安装在实验板的左侧。
⑦ 把交流接触器和输出接线座安装在实验板的右侧。
⑧ 安装好电源开关并连接好220V交流电源线。
3实训总结
通过本次实训，大家知道了PLC硬件安装的步骤，学会了PLC硬件安装的方法，尤其是学会了PLC与控制设备之间的导线连接方法。
435习题
（1） 写出PLC硬件安装的步骤。
（2） 在进行PLC与控制设备之间的连接导线工作时，要特别注意哪些问题？任务44现 场 调 试
441任务目标`
（1） 了解现场调试工作的步骤。
（2） 掌握现场调试工作的方法。
442任务说明与分析
现场调试是对我们所设计的PLC控制系统的最后一次检验，是真刀真枪的实战，必须要按部就班地谨慎进行。本任务通过相关知识的学习，了解并记住现场调试工作的步骤和方法。
443相关知识
硬件安装完成后，就可进行现场调试了。现场调试是真刀真枪的实战，一定要按部就班地谨慎进行。调试步骤如下。
1确认硬件接线正确无误
在现场调试之前，一定要检查硬件接线情况，仔细核对，确保硬件接线完全正确。然后把PLC上的RUN/STOP开关拨到RUN位置。
2空载运行
旋下PLC输出端子板两端的两颗装卸螺钉，把输出端子板连同输出信号线一起从PLC上移开后开机试运行。由于被控电器并未运转，因此一些输入信号需人为地产生（例如人工去拨动限位开关）。运行过程中，要注意PLC上的输入指示灯是否与主令电器同步动作、输出指示灯的动作规律是否符合控制要求。这一步调试结果如果与实验室模拟调试结果完全一致，则说明现场的主令电器正常、输入信号线接线正常。
3轻载运行
把输出端子板连同输出信号线一起装回PLC，再把PLC输出端子板两端的两颗装卸螺钉拧紧后撤掉重载设备（例如把电动机接线从接触器触头上脱开），开机试运行。运行过程中，要重点注意随着PLC上输出指示灯的亮灭被控电器是否有相应的动作反应（例如接触器触头的闭合与断开）。如果各个被控电器的动作反应准确地与PLC输出指示灯同步，则说明现场的被控电器正常、输出信号线接线正常。
4重载运行
加上所有的重载设备，开机再运行。运行过程中，不再人工产生输入信号，完全由控制系统自行操作。要重点注意所有的机械设备是否正确地运行和停止，是否完全符合设计任务书的控制要求。如果完全达到要求，让它运行一段时间，然后再投料进行试生产。当生产一切正常时，现场调试工作就圆满完成了。
444习题
（1） 现场调试的步骤是怎样的？
（2） 如果在现场调试的第二步或第三步出现不正常现象，请分别说明问题一般出在什么地方？任务45整理技术文件
451任务目标
（1） 了解技术文件包括的内容。
（2） 掌握技术文件的撰写格式。
452任务说明与分析
技术文件虽是PLC控制系统的一个附件，但它却体现了整个PLC应用设计的完整性。本任务通过相关知识的学习，了解技术文件包括的内容和技术文件的撰写格式；同时，通过撰写“三人制约仓库门锁控制系统”技术文件的实训，掌握技术文件的撰写方法。
453相关知识
PLC控制系统完成现场调试工作后，应把与PLC控制系统相关的图纸、表格、说明等整理成技术文件，连同整个PLC控制系统一起移交给使用单位。
PLC控制系统技术文件没有统一格式，文件构成也没有统一要求，但一般应包括设计说明书、电气元件明细表、电气元件分布图、硬件接线图、程序清单等。
这里示出搬运机械手PLC控制系统的技术文件，供撰写技术文件时参考。


物品搬运机械手PLC控制系统
技 术 文 件







委托单位：×××集团有限责任公司
设计单位：××工业自动化设计公司
技术文件目录
一、 设计说明书
二、 电气元件明细表
三、 电气元件分布图
四、 PLC硬件接线图
五、 PLC程序清单
一、 设计说明书
1搬运机械手的工作任务
搬运机械手的工作任务是把A传送带上的物品搬运到B传送带上。
2控制要求
（1） 按启动开关后，机械手按工作流程动作。
（2） 工作流程自动循环。
（3） 按停止开关后，必须等机械手的手指到达B传送带处并放开物品时，才能停机。
3搬运机械手工作流程
搬运机械手工作流程如例图11所示。
例图11搬运机械手工作流程
二、 电气元件明细表
电气元件明细如例表11所示。
例表11电气元件明细
电气元件名称规格型号数量代号用途PLCFX2N16MR0011运行控制按钮开关LA41SB1开机/停机行程开关LX11SQ1上限位检测行程开关LX11SQ2下限位检测行程开关LX11SQ3左限位检测行程开关LX11SQ4右限位检测行程开关LX51SQ5抓紧限位检测行程开关LX51SQ6松开限位检测光电开关SPES501GK物品到位检测接触器CJ20101KM1升降电动机正转（上升）接触器CJ20101KM2升降电动机反转（下降）接触器CJ20101KM3转臂电动机正转（右旋）接触器CJ20101KM4转臂电动机反转（左旋）接触器CJ20101KM5A输送带电动机反转电磁铁MZD11YA1手指抓紧电磁铁MZD11YA2手指松开
三、 电气元件分布图
电气元件分布如例图12所示。
例图12电气元件分布
四、 PLC硬件接线图
PLC硬件接线如例图13所示。
例图13PLC硬件接线
五、 PLC程序清单
PLC程序清单如例图14所示。
例图14PLC程序清单
例图14(续)
454实训
1器材准备
（1） 绘图专用纸若干张。
（2） 绘图工具一套。
2实训操作
撰写本书344中的“三人制约仓库门锁控制系统”的技术文件。
（1） 撰写技术文件封面。
（2） 撰写技术文件目录。
（3） 撰写设计说明书。
（4） 编制电气元件明细表。
（5） 绘制电气元件分布图。
（6） 绘制PLC硬件接线图。
（7） 编制PLC程序清单。
3实训总结
通过本次实训，我们知道了PLC控制系统技术文件包括的内容，掌握了技术文件的撰写格式，学会了技术文件的撰写方法。
455习题
（1） PLC控制系统的技术文件一般应包括哪些内容？
（2） 学习到此，你已掌握了PLC应用技术中的哪几方面技术？
祝贺您，学习到此，您已经初步学会了PLC应用过程中必须掌握的硬件设计技术、软件（用户程序）设计技术以及应用设计的实现技术这三项基本技术，顺利跨进了PLC应用技术的大门。附录1自制PLC应用实验板1器材准备
（1） 备好附表11列出的元件。
附表11PLC应用实验板元件清单
材 料 名 称规 格 型 号数量PLC三菱FX2N32MR0011台按钮开关短柄10mm×10mm16只自锁按钮开关直立式8mm×8mm16只发光二极管5，红、绿、黄、白各4只电阻2kΩ，12W16只印制板长320mm×宽202mm×厚1mm1块电源开关LC310，10A/380V三刀开关1只保险丝管座带2A/250V熔丝管1只交流接触器CFC1010，线圈电压220V3只按钮开关盒LA103H，装有非自锁的绿、黑、红3位开关1只接线座TB1506L，600V、15A、6P4只指示灯SAD1616C，交流220V，绿、黄、白、红各1只
（2） 备好附表12列出的辅料。
附表12PLC应用实验板辅料清单
材 料 名 称规 格 型 号数量DIN导轨长300mm×宽35mm1根数据下载线SC091根三芯电源线带插头1根叉形接线端头UT13、UT14各100只7色塑料铜芯线1mm2（043mm×7股）各10m线号套管3mm3mL形固定角铁L边长18mm+18mm×宽15mm×厚1mm8只难燃胶合板长600mm×宽340mm×厚10mm1块印制板支架1只接线座支架2只木螺丝若干
（3） 制作印制板支架：用难燃胶合板做一内径尺寸长为320mm、宽为202mm、高为100mm的木板框，并在木板框的内侧钉上一圈厚10mm、高95mm的难燃胶合板，做成一个外口高内口低的印制板支架。
（4） 安装L形固定角铁：把印制板支架外口高内口低的一边朝上放在工作台上，在印制板支架外侧两条长边的两端各放上1个L形固定角铁（L形固定角铁的一边放在工作台上，一边紧贴在印制板支架上），再用木螺丝把L形固定角铁安装在印制板支架上。
（5） 制作接线座支架：把木块制作成两块长150mm、高80mm、上口宽25mm、下口宽45mm的梯形接线座支架。
2焊装印制板
（1） 按附图11所示的PLC应用实验板电气原理图把按钮开关、自锁按钮开关、电阻和发光二极管焊接到附图12所示的印制电路板上。
（2） 剪取38根塑料铜芯线，在每根导线的一端装上UT13叉形接线端头，再在每根导线上套上15cm长的线号套管，并把线号套管移到叉形接线端头处。
（3） 按附图11所示的PLC应用实验板电气原理图把38根塑料铜芯线焊接到附图12所示的印制电路板上。
（4） 用记号笔把PLC输入/输出接线端的编号（如X001、Y005、COM等）标注在每个线号套管上。

附图11PLC应用实验板电气原理图


附图12PLC应用实验板印制板图
3组装PLC应用实验板
PLC应用实验板元件安装位置图如附图13所示。
附图13PLC应用实验板元件安装位置图
(1) 把印制板支架放在难燃胶合板的中间位置，用笔在难燃胶合板上画出印制板支架的内侧框线后移走印制板支架。
(2) 把DIN导轨放在难燃胶合板上画出的内侧框线里（距内侧框线左边75mm、距内侧框线右边72mm），然后用4根木螺丝把DIN导轨固定在难燃胶合板上。
(3) 把PLC安装到DIN导轨上（注意PLC输入接线端在左边）。
(4) 把印制板支架放在难燃胶合板上画出的内侧框线上，再用4根木螺丝把印制板支架固定在难燃胶合板上。
(5) 把按钮开关盒安装在难燃胶合板的左侧。
(6) 把3只交流接触器安装在难燃胶合板的右侧。
(7) 把两只接线座支架用4只L形固定角铁分别安装在按钮开关盒的右侧和交流接触器的左侧。
(8) 在每个接线座支架上安装两只接线座，并按附图11所示把按钮开关盒和输入接线座之间以及交流接触器和输出接线座之间用导线连接起来。
(9) 按附图11所示把4只指示灯连接安装好。
(10) 在难燃胶合板的左上角安装好电源开关、保险丝管座和220V交流电源插头线，并把所有的220V交流电源线连接好。
(11) 把印制板上的输入/输出等导线依次与PLC上的输入/输出接线端连接起来，确认导线连接正确无误后放置好印制板。
（12） 把数据下载线的圆插头插入PLC上的编程插座中（注意插入方向，不要硬插），固定好数据下载线。
组装好的PLC应用实验板如附图14所示。
附图14组装好的PLC应用实验板实物图
附录2步进图设计法的程序实例为了帮助初学者进一步理清步进图模板与梯形图模板之间的对应关系，这里列举出用在欧姆龙PLC上的7个实例供读者参考。
为便于阅读和理解欧姆龙PLC上的梯形图程序，附表21列出了欧姆龙产品的编程元件及相关指令与三菱产品的编程元件及相关指令的对应关系。
附表21欧姆龙产品与三菱产品的编程元件及相关指令的对应关系
项目欧姆龙产品三菱产品输入存储器00000～01515X000～X177输出存储器10000～11515Y000～Y177中间存储器01600～08915、11600～18915、21600～21915、22400～22915M000～M499特殊存储器25502M8013定时器TIM000～TIM511T000～T199计数器CNT000～CNT511C000～C099置位指令SETSET复位指令RSETRST
（1） 单线结构的步进图和梯形图程序如附图21所示。
（2） 自复位结构的步进图和梯形图程序如附图22所示。
（3） 全循环结构的步进图和梯形图程序如附图23所示。

附图21单线结构的步进图和梯形图程序
附图22自复位结构的步进图和梯形图程序



附图23全循环结构的步进图和梯形图程序
（4） 部分循环结构的步进图和梯形图程序如附图24所示。

附图24部分循环结构的步进图和梯形图程序


（5） 跳步结构的步进图和梯形图程序如附图25所示。

附图25跳步结构的步进图和梯形图程序
（6） 单选结构的步进图和梯形图程序如附图26所示。


附图26单选结构的步进图和梯形图程序
（7） 全选结构的步进图和梯形图程序如附图27所示。


附图27全选结构的步进图和梯形图程序
附录3常用的梯形图程序实例在用经验设计法设计梯形图程序或者在优化梯形图程序时，借鉴一些典型的实用梯形图程序段特别重要。下面把从一些书刊上摘录的典型的实用梯形图程序段整理出来，供读者需要时选用。
1互锁程序
互锁即启动一个，其他不能再启动，只有已启动的停掉后，其他的才可启动。但这些回路之间没有优先权，即只是先启动的优先控制，也称唯一性控制。互锁程序如附图31所示。
2自锁程序
（1） 单输出自锁程序
单输出自锁程序如附图32所示。
（2） 多输出自锁程序（多地控制）
多输出自锁程序如附图33所示。
3顺序控制
顺序控制有两种：一是单向顺序封锁，即甲启动后乙和丙均不能启动，若乙启动后则丙不能启动，只有甲和乙都不启动时丙才能启动。也就是说，甲封锁着乙、乙封锁着丙，但乙封锁不了甲、丙封锁不了甲、丙也封锁不了乙。二是单向顺序启动，即甲启动后乙才能启动，甲和乙均启动后丙才能启动。
（1） 单向顺序封锁
单向顺序封锁程序如附图34所示。
（2） 单向顺序启动
单向顺序启动程序如附图35所示。附图31互锁程序
附图32单输出自锁程序
4互控程序
互控是指任意启动其中之一且只能启动一个，若要启动下一个，无需按停车按钮，便可直接启动，而已启动的会自行停止。互控程序如附图36所示。
附图33多输出自锁程序
附图34单向顺序封锁程序
附图35单向顺序启动程序

附图36互控程序
5时间控制
（1） 延长定时
延长定时程序如附图37所示。
（2） 单向定时步进控制
单向定时步进控制程序如附图38所示。
（3） 延时启、停
延时启、停程序如附图39所示。
附图37延长定时程序
附图38单向定时步进控制程序附图39延时启、停程序
6特殊程序
（1） 启动—保持—停止
启动—保持—停止程序如附图310所示。
附图310启动—保持—停止程序
（2） 单稳态
单稳态程序如附图311所示。
附图311单稳态程序
（3） 双稳态
双稳态程序如附图312所示。
附图312双稳态程序
（4） 多谐振荡器（脉冲发生器）
多谐振荡器程序如附图313所示。附图313多谐振荡器程序
（5） 脉冲序列发生器（自复位定时器、自复位计数器）
脉冲序列发生器程序如附图314所示。
附图314脉冲序列发生器程序
（6） 单稳脉冲（前、后沿）
单稳脉冲程序如附图315所示。
附图315单稳脉冲程序
（7） 分频电路
分频电路程序如附图316所示。
附图316分频电路程序
（8） 顺序脉冲
顺序脉冲程序如附图317所示。
附图317顺序脉冲程序
（9） 占空比可调的脉冲
占空比可调的脉冲程序如附图318所示。
附图318占空比可调的脉冲程序
（10） 长计时
长计时程序如附图319所示。
附图319长计时程序
（11） 多地控制
多地控制程序如附图320所示。
附图320多地控制程序
（12） 延时开、关
延时开、关程序如附图321所示。
附图321延时开、关程序
（13） 闪烁指示
闪烁指示程序如附图322所示。
附图322闪烁指示程序
（14） 指示程序
指示程序如附图323所示。
附图323指示程序
（15） 电动机正反转控制
电动机正反转控制程序如附图324所示。附图324电动机正反转控制程序
参 考 文 献
［1］ 周金富,周秀明.PLC应用技术［M］.北京:清华大学出版社,2012.
［2］ 阮友德.电气控制与PLC［M］.北京:人民邮电出版社,2009.
［3］ 周云水.跟我学PLC编程［M］.北京:中国电力出版社,2009.
［4］ 祁文钊,等.CS/CJ系列PLC应用基础及案例［M］.北京:机械工业出版社,2007.
［5］ 吴亦锋.可编程序控制器原理与应用速成［M］.2版.福州:福建科学技术出版社,2009.
［6］ 陆运华,胡翠华.图解PLC控制系统梯形图及指令表［M］.北京:中国电力出版社,2007.
［7］ 许翏,王淑英.电气控制与PLC应用［M］.4版.北京:机械工业出版社,2011.