江苏省西门子电源授权一级经销商

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动作
一个控制系统可以划分为被控系统和施控系统，例如，在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”，对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”，将动作或命令简称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。如果某一步有几个动作，可以用的两种画法来表示，但是图中并不隐含这些动作之间的任何顺序态时，相应的动作被执行。若为保持型动作则该步不活动时继续执行该动作，若为非保持型动作则指该步不活动时，动作也停止执行。一般在功能表图中保持型的动作应该用文字或助记符标注，而非保持型动作不要标注。
2）有向连线、转换与转换条件
 有向连线
在功能表图中，随着时间的推移和转换条件的实现，将会发生步的活动状态的顺序进展，这种进展按有向连线规定的路线和方向进行。在画功能表图时，将代表各步的方框按它们成为活动步的先后次序顺序排列，并用有向连线将它们连接起来。活动状态的进展方向习惯上是从上到下或从左至右，在这两个方向，有向连线上的头可以省略。如果不是上述方向，应在有向连线上用头注明进展方向。
 转换
转换是用有向连线上与有向连线垂直的短线来表示的，转换将相邻两步分隔开。步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的，并与控制过程的发展相对应。
 转换条件，当转换条件的实现导致几个序列同时时，这些序列称为并行序列。当步5是活动步，并且转换条件e=1时，6、9、11这三步同时变为活动步。为了强调转换的同步实现，水平连线用双线表示。步6、9、11被同时后，每个序列中活动步的进展将是独立的。在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号。通常这些序列表示整个系统的一个完整的子功能。子步的使用使系统的设计者在总体设计时容易抓住系统的主要矛盾，用更加简洁的方式表示系统的整体功能和概貌，而不是一开始就陷入某些细节之中。设计者可以从最简单的对整个这种设计方法用启保停电路来控制代表各步的辅助继电器，设计的关键问题是确定启保停电路的启动信号和停止信号。以控制M2.1线圈的启保停电路为例，步M2.1变为活动步的条件是前级步M2.0为活动步（M2.0的常开触点闭合）与转换条件I0.0满足（I0.0的常开触点闭合）。因此应将M2.0和I0.0的常开触点串联，作为控制M2.1的启动电路。当M2.1的后续步M2.2变为活动步时，M2.1应变为不活动步（线圈“断电”）置位（SET）由顺序功能图转换成梯形图的基本规则
在功能表图中，步的活动状态的进展是由转换的实现来完成的。转换实现必须同时满足该转换所有的前级步都是活动步，而且相应的转换条件也得到满足。如果转换的前级步或后续步不止一个，则转换的实现称为同步实现。转换的实现应完成两个操作：
使所有由有向连线与相应转换符号相连的后续步都变为活动步；
使所有由有向连线与相应转换符号相连的前级步都变为不活动步。
4）绘制功能表图应注意的问题
 两个步绝对不能直接相连，必须用一个转换将它们隔开。
两个转换也不能直接相连，必须用一个步将它们隔开。
功能表图中的初始步是的，它一般对应于系统等待启动的初始状态，这一步可能没有什么动作执行，因此很容易遗漏这一步。但如果没有该步，无法表示初始状态，系统也无法返回停止状态。只有当某一步所有的前级步都是活动步时，该步才有可能变成活动步。如果用无断电保持功能的编程元件代表各步，则PLC开始进入RUN方式时各步均处于“0”状态，因此必须要有初始化信号，将初始步预置为活动步，否则功能表图中永远不会出现活动步，系统将无法工作。指令使某一编程元件变为ON并保持ON状态，复位（RST）指令使某一编程元件变为OFF并保持OFF状态，它们是各种型号的PLC都使用的通用指令。图1-30给出了使用置位指令和复位指令设计梯形图时，顺序功能图与梯形图之间的对应关系。按下启动按钮I0.4，动力头的进给运动，工作一个循环后，使用这种编程方法时，不能将输出继电器的线圈与SET和RST指令并联，这是因为中前级步和转换条件对应的串联电路接通的时间是相当短的（只有一个扫描周期），转换条件满足后，前级步马上被复位，该串联电路被断开，而输出继电器的线圈至少应该在某一步对应的全部时间内被接通，因此应根据顺序功能图，用代表步的辅助继电器的常开触点或它们的并联电路来驱动输出继电器的线圈，根据此原则可以设计出组合机床控制系统的梯形返回并停在初始位置，控制电磁阀的Q1.0～Q1.3在各工步的状态在以转换为中心的编程方法中，用该转换所有前级步对应的辅助继电器的常开触点与转换对应的触点或电路串联，作为使所有后续步对应的辅助继电器置位（使用SET指令）和使所有前级步对应的辅助继电器复位（使用RST指令）的条件。在任何情况下，代表步的辅助继电器的控制电路都可以用这一原则来设计，每一个转换对应一个这样的控制置位和复位的电路块，有多少个转换就有多少个这样的电路块。这种设计方法特别有规律，在设计复杂的顺序功能图的梯形图时既容易掌握，又不容易出错，其
实现图中I0.1对应的转换需要同时满足两个条件，即该转换的前级步是活动步（M2.1为ON）和转换条件满足（I0.1为ON）。在梯形图中，可以用M2.1和I0.1的常开触点组成的串联电路来表示上述条件。该电路接通时，两个条件同时满足，此时应完成两个操作，即将该转换的后续步变为活动步（用SET M2.2指令将M2.2置位）和将该转换的前级步变为不活动步（用RST M2.1指令将M2.1复位），这种编程方法与转换实现的基本规则之间有着严格的对应关系，用它编制复杂的顺序功能图的梯形图时，更能显示出优越性。。因此应将M2.2的常闭触点与M2.1的线圈串联。根据上述设计方法和顺序功能图，很容易画出梯形图。例如，图1-28中的步M2.3为步M2.0的前级步，I0.0是两者之间的转换条件，因此将M2.3和I0.0的常开触点串联，作为M2.0的启动电路。PLC开始运行时应将M2.0置为ON，否则系统无法工作，因此将M0.0的常开触点与启动电路并联，启动电路还并联了M2.0的自保持触点。后续步M2.1的常闭触点与M2.0的线圈串联，M2.1为ON时的M2.0的线圈“断电”。某一输出量仅在某一步中为ON（如Q0.2和Q0.3），可以将它的线圈与对应步的辅助继电器的线圈并联。如果某一输出继电器在几步中都为ON，应将各有关步的辅助继电器的常开触点并联后，驱动该输出继电器的线圈，根据此原则设计出的梯系统的全面描述开始，然后画出更详细的功能表图。子步中还可以包含更详细的子步，这使得设计方法的逻辑性更强，可以减少设计中的错误，缩短总体设计和查错所需要的时间。根据顺序功能图，可以采用多种编程方式设计出梯形图。下面介绍常用的启保停电路设计方法和置位、复位指令的梯形图设计方法。设小车在初始位置时停在左边，限位开关I0.1为ON。按下启动按钮I0.0后，小车向右运动（简称右行），碰到限位开关I0.2后，停车于该处，3s后开始左行，碰到I0.1返回初始步，停止运动。根据Q0.2和Q0.3 ON/OFF状态的变化，一个工作周期可以分为左行、暂停和右行三步，另外还应设置等待启动的初始步，分别用M2.0～M2.3来代表这四步。启动按钮I0.0、限位开关I0.1、I0.2的常开触点和T37延时接通的常开触点是各步之间的转换条件，其顺序功
1）使用启动—保持—停止电路的PLC顺序控制梯形图设计方法
启动—保持—停止电路简称启保停电路，它仅使用与触点和线圈有关的指令，任何一种PLC的指令系统都有这一类指令，因此这是一种通用的设计方法，可以用于任意型号的PLC。
转换条件是与转换相关的逻辑条件，转换条件可以用文字语言、布尔代数表达式或图形符号标注在表示转换的短线旁边。转换条件X和X分别表示在逻辑信号X为“1”状态和“0”状态时转换实现。符号X↑和X↓分别表示当X从0→1状态和从1→0状态时转换实现。使用最多的转换条件表示方法是布尔代数表达式，如转换条件（X0+X3）·C0。
在功能表图中用矩形框表示步，方框内是该步的编号。各步的编号为n-1、n、n+1。编程时一般用PLC内部编程元件来代表各步，因此经常直接用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，这样在根据功能表图设计梯形图时较为方便。
根据以析和被控对象的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出功能表图。绘制功能表图是顺序控制设计法中最为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将在后面详细介
使系统由当前步转入下一步的信号称为转换条件。转换条件可能是外部输入信号，如按钮、指令开关或限位开关的接通/断开等，也可能是PLC内部产生的信号，如定时器、计数器触点的接通/断开等，转换条件也可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。图1-20中的I0.0、I0.1、I0.2均为转换条件
在编制梯形图时除应用前述的部分基本指令及软元件之外，还新增了软元件辅助继电器
这部分以三相异步电动机的机动过程为例说明相应设计方法的使用。
1）硬件配置
系统所需的硬件及输入/输出端口分配，除可编程控制器之外，还增添了部分器件，其中，SB1为停止按钮，SB2为启动按钮，FR为热继电器的常开触点，KM1 为主电源接触器，
继电器电路图是一个纯粹的硬件电路图，将它改为PLC控制时，需要用PLC的外部接线图和梯形图来等效继电器电路图。可以将PLC想象成一个控制箱，其外部接线图描述了这个控制T41对I0.1进行计数，并产生周期为60s的脉冲序列，T41由T40，计满60个为1小时，Q0.1输出。
通过此种梯形图可以构成方波发生电路
PLC定时器一般为通电延时型的，当定时器输入接通时，定时器从设定值开始做减法运算，减到零时，定时器才有输出，其常开触点闭合、常闭触点断开。当定时器输入断开时，定时器立即复位，即由当前值恢复到设定值，其常开触点断开、常闭触点闭合。但有时需要另一种定时器，即从某个输入条件断开时开始延时，这就是断电延时定时器
利用两个或多个常闭触点来保证线圈不会同时通电的功能称为“互锁”。三相异步电动机的正反转控制电路即为典型的互锁电路，如图1-9所示。图中的KMl和KM2分别是控制正行和反行的交流接触器
在梯形图中有一个想的“概念电流”或“能流”（Power Flow）从左向右流动，这一方向与执行用户程序时的逻辑运算的顺序是一致的。能流只能从左向右流动。利用能流这一概念，可以帮助我们更好地理解和分析梯形图
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
1.7 PLC技术开发中的梯形图设计方法
PLC是专为工业控制而开发的装置，其主要使用者是工厂的广大电气技术人员，为了适应他们的传统习惯和掌握能力，通常PLC不采用微机的编程语言，而常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。国际电工委员会（IEC）1994年5月公布的IEC1131-3（可编程控制器语言标准）详细地说明了句法、语义和下述5种编程语言：功能表图（Sequential Function Chart）、梯形图（Ladder Diagram）、功能块图（Function Block Diagram）、指令表（Instruction List）、结构文本（Structured Text）。梯形图和功能块图为图形语言
（2）中型PLC：中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般为256～1024点。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能连接各种特殊功能模块，通信连网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。
（3）大型PLC：一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。它具有极强的自诊断功能，通信联网功能强，有各种通信连网的模块，可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三个CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。
德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司和法国的TE公司是欧洲著名的PLC制造商。德国西门子的电子产品以性能精良而久负盛名，在中、大型PLC产品领域与美国的A-B 公司齐名。
西门子PLC的主要产品是S5和S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U是微型整体式PLC；S5-100U是小型模块式PLC，最多可配置到256个I/O点；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024个I/O点；S5-115UH是中型机，它是由两台S15U组成的双机冗余系统；S5-155U为大型机，最多可配置到4096个I/O点，模拟量可达300多路；S55H是大型机，它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。而S7系列是西门子公司在S5系列PLC基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC；S7-300系列属于中小型PLC；S7-400系列属于中高性能的大型PLC。主书主要介绍S7-300系列PLC。
3）日本的PLC产品
日本的小型PLC最具特色，在小型机领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。其在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户欢迎。日本有许多PLC制造商，如三菱、欧姆龙、松下、富士、日立、等，在世界小型PLC市场上，日本产品约占有70%的份额。
PLC在业内有着不尽相同的分类原则，但是对于PLC的分类认识大致都可以从两个方面来进行界定。一方面可以根据PLC不同的发展历史所形成的技术特色进行划分，另一方面也可以根据PLC在工业现场中的应用范围及PLC本身的硬件条件进行区别，因此本书将从以上两个方面对PLC的分类进行介绍。1.按流派分
追溯PLC的发展历史可以看到，世界上200多家PLC厂商，400多种PLC产品大体可以按地域分成三个流派：一个

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