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可编程控制器的硬件系统组成（图）

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

可编程控制器的构成框图和计算机是一样的，都由中央处理器（CPU）、存贮器和输入/输出接口等构成。因此，从硬件结构来说，可编程控制器实际上就是计算机，图1是其硬件系统的简化框图。从图中可以看出PLC内部主要部件有:

（1）CPU（Central  Process  Unit）

CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。其功能是：

a、按PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。

b、用扫描方式接收现场输入装置的状态式数据，并存入映象寄存器或数据寄存器中。

c、诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。

d、在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令规定的任务，产生相应的信号，去启闭有关控制门电路。分时分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作，完成用户程序中规定的逻辑式算术运算等任务。根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输出映象寄存器的位状态式数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表、打印式数据通讯等。

PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。通用的微处理器常用的是8位机和16位机，如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。双极型位片式微处理器常用的有AMD2900、AMD2903等。

①用通用微处理器作CPU

在低档PLC中，用Z80A做CPU较为普遍，Z80A用于PLC有如下长处： Z80（或Z80A）CPU及其配套的芯片廉价、普及、通用，用这套芯片制成的PC，给维修及推广普及带来方便。Z80有独立的输入/输出指令,而且指令格式较短，执行时间也较短，这样有利于扫描周期的缩短。Z80输入/输出指令格式较短，相应的输入/输出设备编码也较短，所以相应的译码硬件器较简单。由于Z80的信息是采用输入/输出映射方式，因而设计流程序时，对输入/输出与存储器寻址容易区别。

②用单片机作CPU

自从1974年出现单片机以来，已有不少产品采用单片机做可编程序控制器。日本三菱F系列PLC就采用美国INTEL公司MES－48系列的单片机8049和8039做处理器，8039单片机在一块片子上集成了8位的CPU，128×8的数据存储器。27条输入/输出线，T0、T1、INT测试线及8位定时器/计数器，时钟振荡电路等。

自80年代以来，出现了集成度更高。功能更强，并带有“布尔机”而又便于作数据通信的MCS-51系列单片机以及功能更高的16位单片机，大有取代MCS－48系列之势。日本三菱的F2系列PLC即采用CPU8031。MCS－51系列单片机是美国INTEL公司在MCS－48单片机基础上，于80年代初推出的产品，具有高集成度、高可靠性、高功能、高速度、低价格等特点。它有三个代表产品：8051、8751和8031，它们分别有不同的应用特性。8051是以4K字节EPR0M代替4K字节的R0M的8051； 8031是内部无R0M8051。必须外接EPR0M；INTEL公司的96系列的单片机，字长为16，运算速度比51系列更高，这必将为**次的PLC开发和应用带来美好的远景。用单片机制成的PLC有以下显著特点：为机电设备一体化创造了条件，因为由单片机制成PLC，体积更小。同时PLC逻辑功能很强，并且具有数值运算和通信接口。

③用位片式微处理器作CPU

位片式微处理器的主要特点是：速度快、灵活性强、效率高等特点。可以进行“级联”，易于“流水线”操作。

（2）系统程序存储器

它用以存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释功能子程序的调用管理程序，以及对应定义（I/0、内部继电器、计时器、计数器、移位寄存器等存储系统）参数等功能。

（3）用户存储器

用以存放用户程序即存放通过编程器输入的用户程序。PLC的用户存储器通常以字（16位/字）为单位来表示存储容量。同时，由于前面所说的系统程序直接关系到PLC的性能，不能由用户直接存取。因而通常PLC产品资料中所指的存储器型式或存储方式及容量，是对用户程序存储器而言。

常用的用户存储方式及容量型式或存储方式有CM0SRAM，EPR0M和EEPR0M。信息储存常用盒式磁带和磁盘。

CM0SRAM存储器是一种中高密度、低功能、价格便宜的半导体存储器，可用锂电池作为备用电源。一旦交流电源停电，用锂电池来维持供电，可保存RAM内停电前的数据。锂电池寿命一般为1?5年左右。

EPR0M存储器是一种常的只读存储器，定入时加高电平，擦除时用紫外线照射。PLC通过写入器可将RAM区的用户程序固化到R0M盒中的EPR0M中去。在PLC机中插入R0M盒，PLC则执行R0M盒中用户程序；反之，不插上R0M盒，PLC则执行RAM区用户程序。

EEPR0M存储器是一种可用电改写的只读存储器。

（4）输入输出组件（I/0模块）

I/0模块是CPU与现场I/0装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/0模块和各种用途的I/0组件供用户选用。如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换数据、误码较验、A/D或D/A转换以及其它功能模块等。I/0模块将外界输入信号变成CPU能接受的信号，或将CPU的输出信号变成需要的控制信号去驱动控制对象（包括开关量和模拟量），以确保整个系统正常工作。

输入的开关量信号接在IN端和0V端之间，PLC内部提供24V电源，输入信号通过光电隔离，通过R/C滤波进入CPU控制板，CPU发出输出信号至输出端。PLC输出有三种型式：继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。

（5）编程器

编程器是用于用户程序的编制、编辑、调试检查和监视等。还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它通过通讯端口与CPU联系，完成人机对话连接。编程器上有供编程用的各种功能键和显示灯以及编程、监控转换开关。编程器的键盘采用梯形图语言键符式命令语言助记符，也可以采用软件指定的功能键符，通过屏幕对话方式进行编程。

编程器分为简易型和智能型两类。前者只能连机编程，而后者既可连机编程又可脱机编程。同时前者输入梯形图的语言键符，后者可以直接输入梯形图。根据不同档次的PLC产品选配相应的编程器。

（6）外部设备

一般PLC都配有盒式录音机、打印机、EPR0M写入器、高分辨率屏幕彩色图形监控系统等外部设备。

（7）电源

根据PLC的设计特点，它对电源并无特别要求，可使用一般工业电源。

PLC控制过程实例——指示灯控制

图5-2为PLC接线图，图5-3为控制梯形图。图5-4描述了每个扫描周期程序的执行过程。按钮SB2虽然在程序中没有使用，但其状态仍影响其对应编号的内部输入继电器的状态。图(a)中，①输入扫描过程，将两个按钮的状态扫描后，存入其映像区，由于SB2是停止按钮，所以，即使没有按下，其输入回路也是闭合的，因此，X1存“1”（ON状态），而其它位存“0”（OFF状态）。②执行程序过程，程序根据所用到触点的编号对应的内部继电器状态来运算。由于X0处于OFF状态，因此，对应的动合触点处于断开状态，运算结果是Y0、Y1处于OFF状态，其结果存入输出映像区，即Y0、Y1存“0”。③输出刷新过程，根据映像区各位的状态驱动输出设备，由于输出映像区均为OFF状态，所以，输出指示灯不能形成闭合回路，灯不亮。如果输入不发生变化，内部继电器的状态均不发生变化。图(b)中，按下SB1按钮后，X0输入回路闭合。①输入扫描将输入状态存入其映像区，X0、X1均存“1”。②执行程序过程，按照从左到右，从上到下的原则，逐条执行。**行，X0触点闭合，但此时，Y1的状态为“0”，因此，Y1触点为断开状态，Y0没能导通，其状态为“0”。第二行，X0触点闭合，所以，Y1的状态为“1”。③输出刷新过程，由于Y1呈导通状态，灯2亮。

图(c)为按下SB1按钮后的第二个扫描周期。①输入扫描，由于输入状态不变，输入映像区不变。②执行程序过程，**行，X0触点闭合，由于上一个周期中，Y1为ON状态，因此，Y1触点也闭合，Y0也呈导通状态；第二行，Y1还呈导通状态。Y0、Y1的状态均为“1”。③输出刷新过程，两个灯都亮。注意：由于PLC的扫描周期很短，我们用肉眼见到的现象可能是两灯同时亮。如果按钮没有变化，内部继电器、输出设备状态均无变化。

图( d)为松开SB1按钮后的**个扫描周期。①输入扫描使输入映像区的X0存“0”、 X1存“1”。②执行程序过程，X0触点断开， Y1由于上个周期被置“1”，因此，Y1触点为闭合状态。③输出刷新过程，由于X0触点的断开，Y0 、Y1都呈断开状态。

 

继电器接触器和PLC控制电机的启停为例比较PLC与继电器接触器控制的特点

下面以传统的继电器接触器和PLC控制电机的的启停，来分析比较PLC与继电器接触器控制的特点。

1、继电器接触器装置控制电机的启停运行

方式一：按下启动按钮，电动机直接启动，按下停止按钮，电机停止运行，实现全压启动。

 

 方式二：按下启动按钮， 5秒后电动机启动，按下停止按钮，电机停止运行，实现延时启动。

 

 

 

   继电器接触器控制装置的特点

简单易懂、使用方便、价格便宜

   可靠性不高（硬接线逻辑、大量的机械触点）；通用性和灵活性较差（当控制要求改变时需重新设计布线，花费大时间长）；功能简单（只限于逻辑顺序控制、定时等）

 

    2、 PLC 可编程控制器控制电机的启停运行

 

可编程控制器控制电机的启停运行

什么是状态字？状态字的作用 ——西门子S7系列PLC

状态字用于表示CPU执行指令时所具有的状态。一些指令是否执行或以何方式执行可能取决于状态字中的某些位；执行指令时也可能改变状态字中的某些位，也能在位逻辑指令或字逻辑指令中访问并检测他们。状态字的结构如下：

   31……………9     8    7    6    5    4    3     2    1    0

（1）       首位检测位（）

状态字的位0称为首位检测位。若位的状态为0，则表明一个梯形逻辑网络的开始，或指令为逻辑串的**条指令。CPU对逻辑串**条指令的检测（称为首位检测）产生的结果直接保存在状态字的RLO位中，经过首次检测存放在RLO中的0或1被称为首位检测结果。位在逻辑串的开始时总是0，在逻辑串指令执行过程中位为1，输出指令或与逻辑运算有关的转移指令（表示一个逻辑串结束的指令）将清0。

（2）       逻辑操作结果（RLO）

状态字的位1称为逻辑操作结果RLO（Result of Logic Operation）。该位存储逻辑指令或算术比较指令的结果。在逻辑串中，RLO位的状态能够表示有关信号流的信息。RLO的状态为1，表示有信号流（通）；为0，表示无信号流（断）。可用RLO触发跳转指令。

（3）       状态位（STA）

状态字的位2称为状态位。状态位不能用指令检测，它只是在程序测试中被CPU解释并使用。如果一条指令是对存储区操作的位逻辑指令，则无论是对该位的读或写操作，STA总是与该位的值取得一致；对不访问存储区的位逻辑指令来说，STA位没有意义，此时它总被置为1。

（4）       或位（OR）

状态字的位3称为或位（OR）。在先逻辑“与”后逻辑“或”的逻辑串中，OR位暂存逻辑“与”的操作结果，以便进行后面的逻辑“或”运算。其它指令将OR位清0。

（5）       溢出位（OV）

状态字的位4称为溢出位。溢出位被置1，表明一个算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误（错误：溢出、非法操作、不规范格式）。后面的算术运算或浮点数比较指令执行结果正常的话OV位就被清0。

（6）       溢出状态保持位（OS）

状态字的位5称为溢出状态保持位（或称为存储溢出位）。OV被置1时OS也被置1；OV被清0时OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令执行中是否产生过错误。只有下面的指令才能复位OS位：JOS（OS=1时跳转）；块调用指令和块结束指令。

（7）       条件码1（CC1）和条件码0（CC0）

状态字的位7和位6称为条件码1和条件码0。这两位结合起来用于表示在累加器1中产生的算术运算或逻辑运算结果与0的大小关系；比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。详见表4.4.2.1和表4.4.2.2。

4.4.2.1算术运算后的CC1和CC0

4.4.2.2 比较、移位和循环移位、字逻辑指令后的CC1和CC0

（8）       二进制结果位（BR）

状态字的位8称为二进制结果位。它将字处理程序与位处理联系起来，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作结果是否正确（异常）。将BR位加入程序后，无论字操作结果如何，都不会造成二进制逻辑链中断。在LAD的方块指令中，BR位与ENO有对应关系，用于表明方块指令是否被正确执行：如果执行出现了错误，BR位为0，ENO也为0；如果功能被正确执行，BR位为1，ENO也为1。

在用户编写的FB和FC程序中，必须对BR位进行管理，当功能块正确运行后使BR位为1，否则使其为0。使用STL指令SAVE或LAD指令——（SAVE），可将RLO存入BR中，从而达到管理BR位的目的。当FB或FC执行无错误时，使RLO为1并存入BR，否则，在BR中存入0。

PLC的机型选择基本原则

 机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争**的性能价格比。

 

1．合理的结构型式

 

整体式PLC的每一个I／O点的平均价格比模块式的便宜，且体积相对较小，所以一般用于系统工艺过程较为固定的小型控制系统中；而模块式PLC的功能扩展灵活方便，I／O点数量、输入点数与输出点数的比例、I／O模块的种类等方面，选择余地较大。维修时只要更换模块，判断故障的范围也很方便。因此，模块式PLC一般适用于较复杂系统和环境差（维修量大）的场合。

 

2．安装方式的选择

 

根据PLC的安装方式，系统分为集中式、远程I／O式和多台PLC联网的分布式。集中式不需要设置驱动远程I／O硬件，系统反应快、成本低。大型系统经常采用远程I／O式，因为它们的装置分布范围很广，远程I／O可以分散安装在I／O装置附近，I／O连线比集中式的短，但需要增设驱动器和远程I／O电源。多台联网的分布式适用于多台设备分别独立控制，又要相互联系的场合，可以选用小型PLC，但必须要附加通信模块。

 

3．相当的功能要求

 

一般小型（低档）PLC具有逻辑运算、定时、计数等功能，对于只需要开关量控制的设备都可满足。对于以开关量控制为主，带少量模拟量控制的系统，可选用能带A／D和D／A单元。具有加减算术运算。数据传送功能的增强型低档PLC。

 

对于控制较复杂，要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能，可视控制规模大小及复杂程度，选用中档或**PLC。但是中、**PLC价格较贵，一般大型机主要用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。

 

4．响应速度的要求

 

PLC的扫描工作方式引起的延迟可达2－3个扫描周期。对于大多数应用场合来说，PLC的响应速度都可以满足要求，不是主要问题。然而对于某些个别场合，则要求考虑PLC的响应速度。为了减少PLC的I／O响应的延迟时间，可以选用扫描速度高的PLC，或选用具有高速I／O处理功能指令的PLC，或选用具有**响应模块和中断输入模块的PLC等。

 

5．系统可靠性的要求

 

对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系统，应考虑是否采用冗余控制系统或热备用系统。

 

6．机型统一

 

一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑以下三个方面的问题：

 

（l）同一机型的PLC，其编程方法相同，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。

 

（2）同一机型的PLC，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。

 

（3）同一机型的PLC，其外围设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。

西门子S7系列PLC 定时器再启动指令FR  Enable Timer

格式：  FR <timer>

    定时器再启动指令FR用于重新装载定时时间，定时器以新装入的时间值运行。下面结合一个具体的例子来说明。

STL语句表如下：

              A   I 2.0

              FR  T1           \\再启动定时器T1

              A   I 2.1

              L   S5T#10s      \\装入定时时间到ACCU1

              SP  T1           \\启动脉冲定时器T1

              A   I 2.2

              R   T1           \\定时器T1复位

              A   T1

              =   Q4.0

时序如下：

（1）在定时器运行期间，使能输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，此时，定时器T1被再启动，定时时间恢复到预置初值从新开始计时。

I 2.0有一个从“1”到“0”的变化没有作用。

（2）虽然定时器没有运行，当使能 输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，同时定时器启动输入端I 2.1处于高电平状态，此时，定时器T1也被启动。

（3）当定时器启动输入端I 2.1 处于低电平状态，尽管使能输入端I 2.0有一个从“0”到“1”的变化，此时，定时器T1也不能启动。 

STEP7-Micro/WIN32编程软件硬件连接及软件的安装

1、硬件连接

    为了实现PLC与计算机之间的通信，西门子公司为用户提供了两种硬件连接方式：一种是通过PC/PPI 电缆直接连接，另一种是通过带有MPI电缆的通信处理器连接。

    典型的单主机与PLC直接连接如图1所示，它不需要其他的硬件设备，方法是把PC/PPI电缆的PC端连接到计算机的RS-232通信口（一般是COM1），把PC/PPI电缆的PPI端连接到PLC的RS-485通信口即可。

    2、软件的安装

    （1）系统要求 
    STEP7-Micro/WIN32软件安装包是基于Windows的应用软件，4.0版本的软件安装与运行需要Windows2000/SP3或WindowsXP操作系统。

    （2）软件安装

    STEP7-Micro/WIN32软件的安装很简单， 将光盘插入光盘驱动器系统自动进入安装向导（或在光盘目录里双击setup，则进入安装向导），按照安装向导完成软件的安装。软件程序安装路径可使用默认子目录，也可以使用“浏览”按钮弹出的对话框中任意选择或新建一个新子目录。

首次运行STEP7-Micro/WIN32软件时系统默认语言为英语，可根据需要修改编程语言。如将英语改为中文，其具体操作如下：运行STEP7-Micro/WIN32编程软件，在主界面执行菜单Tools→Options→General选项，然后在对话框中选择Chinese即可将English改为中文。    

图1    典型的单主机与PLC直接连接

绘制各种电路图

绘制各种电路的目的，是把系统的输入输出所设计的地址和名称联系起来。这是很关键的一步。在绘制 PLC 的输入电路时，不仅要考虑到信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到输入端的电压和电流是否合适，也要考虑到在特殊条件下运行的可靠性与稳定条件等问题。特别要考虑到能否把高压引导到 PLC 的输入端，把高压引入 PLC 输入端，会对 PLC 造成比较大的伤害。在绘制 PLC 的输出电路时，不仅要考虑到输出信号的连接点是否与命名一致，还要考虑到 PLC 输出模块的带负载能力和耐电压能力。此外，还要考虑到电源的输出功率和极性问题。在整个电路的绘制中，还要考虑设计的原则努力提高其稳定性和可靠性。虽然用 PLC 进行控制方便、灵活。但是在电路的设计上仍然需要谨慎、全面。因此，在绘制电路图时要考虑周全，何处该装按钮，何处该装开关，都要一丝不苟。

4. 编制 PLC 程序并进行模拟调试

在绘制完电路图之后，就可以着手编制 PLC 程序了。当然可以用上述方法编程。在编程时，除了要注意程序要正确、可靠之外，还要考虑程序要简捷、省时、便于阅读、便于修改。编好一个程序块要进行模拟实验，这样便于查找问题，便于及时修改，**不要整个程序完成后一起算总帐。

5. 制作控制台与控制柜

在绘制完电器、编完程序之后，就可以制作控制台和控制柜了。在时间紧张的时候，这项工作也可以和编制程序并列进行。在制作控制台和控制柜的时候要注意选择开关、按钮、继电器等器件的质量，规格必须满足要求。设备的安装必须注意安全、可靠。比如说屏蔽问题、接地问题、高压隔离等问题必须妥善处理。

6. 现场调试

现场调试是整个控制系统完成的重要环节。任何程序的设计很难说不经过现场调试就能使用的。只有通过现场调试才能发现控制回路和控制程序不能满足系统要求之处；只有通过现场调试才能发现控制电路和控制程序发生矛盾之处；只有进行现场调试才能**后实地测试和**后调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求。

7. 编写技术文件并现场试运行

经过现场调试以后，控制电路和控制程序基本被确定了，整个系统的硬件和软件基本没有问题了。这时就要全面整流技术文件，包括整理电路图、PLC 程序、使用说明及帮助文件。到此工作基本结束。

PLC节省输入点数的方法

一般认为输入点数是按系统输入信号的数量来确定的。但在实际应用中，通过以下措施可达到节省PLC输入点数的目的，下面以FX1N系列PLC来介绍。

（1）分组输入  如图1所示，系统有“手动”和“自动”两种工作方式。用X000来识别使用“自动”还是“手动”操作信号，“手动”时的输入信号为SB0～SB3，“自动”时的输入信号为S0～S3，如果按正常的设计思路，那么需要X000～X007一共8个输入点，若按图1的方法来设计，则只需X001～X004一共4个输入点。图中的二极管用来切断寄生电路。如果图中没有二极管，系统处于自动状态，SB0、SB1、S0闭合S1断开，这时电流从COM端子流出，经SB0、SB1、S0形成寄生回路流入X000端子，使输入位X002错误地变为ON。各开关串联了二极管后，切断了寄生回路，避免了错误的产生。但使用该方法应考虑输入信号强弱。

图1  分组输入

（2）矩阵输入  如图2所示为4×4矩阵输入电路，它使用PLC的四个输入点（X000～X003）和四个输出点（Y000～Y003）来实现16个输入点的功能，特别适合PLC输出点多而输入点不够的场合。当Y000导通时，X000～X003接受的是Q1～Q4送来的输入信号；当Y001导通时，X000～X003接受的是Q5～Q8送来的输入信号；当Y002导通时，X000～X003接受的是Q9～Q12送来的输入信号；当Y003 导通时，X000～X003接受的是Q13～Q16送来的输入信号。将Y000的常开点与X000～X003串联即为输入信号Q1～Q4；将Y1的常开点与X000～X003串联即为输入信号Q5～Q8；将Y002的常开点与X000～X003串联即为输入信号Q9～Q12；将Y003的常开点与X000～X003串联即为输入信号Q13～Q16。

图2  矩阵输入

使用时应注意的是除按图2进行接线外，还必须有对应的软件来配合，以实现Y000～Y003轮流导通；同时还要保证输入信号的宽度应大于Y000～Y003轮流导通一遍的时间，否则可能丢失输入信号。该方法的缺点是使输入信号的采样频率降低为原来的三分之一，而且输出点Y000～Y003不能再使用。

（3）组合输入  对于不会同时接通的输入信号，可采用组合编码的方式输入。如图3所示，三个输入信号SB0～SB2只占用两个输入点，M0～M2图3  组合输入

分别代表SB0～SB2。

（4）输入设备多功能化  在传统的继电控制系统中，一个主令（按钮、开关等）只产生一种功能的信号。在PLC控制系统中，一个输入设备在不同的条件下可产生不同的信号，如一个按钮既可用来产生启动信号，又可用来产生停止信号。如图4所示，只用一个按钮通过X000去控制Y000的“通”与“断”。即**次接通X000时Y000“通”再次接通X000时Y000“断”。

图4  用一个按钮控制的启动、保持、停止电路

（5）输入触点的合并  将某些功能相同的开关量输入设备合并输入（常闭触点串联输入、常开触点并联输入）。一些保护电路和报警电路常常采用此法。

如果外部某些输入信号总是以某种“与或非”组合的整体形式出现在梯形图中，可以将它们对应的某些触点在可编程序控制器外部串并联后作为一个整体输入可编程序控制器，只占可编程序控制器的一个输入点。

例如某负载可在多处启动和停止，可以将多个启动信号并联，将多个停止信号串联，分别送给可编程序控制器的两个输入点，如图5所示。与每一个启动信号和停止信号占用一个输入点的方法相比，不仅节约了输入点，还简化了梯形图电路。

图5  输入触点的合并

（6）某些输入信号不进入PLC  系统中有些信号功能简单、涉及面窄，如图6中的手动按钮、过载保护的热继电器触点等，有时就没有必要作为PLC的输入，将它们设计在PLC外围的硬件电路中同样可以满足控制要求。如果外部硬件电路过于复杂，则应考虑仍将有关信号送入可编程序控制器，

图6  输入信号设在PLC外部用梯形图来实现连锁。

（7）利用RUN口  大多PLC有RUN口，而且只有该口接通（RUN到COM之间用导线短接）时，PLC才能运行，因此，可将某些输入信号送入RUN口。在进行电梯控制系统的设计时，曾将电梯牵引电动机进行过载保护的热继电器常闭触点、安全窗开关的常开触点、安全钳开关的常开触点、上下限位开关的常闭触点等串入到RUN口到COM之间的连线上。当出现牵引电动机过载、安全窗被打开、安全钳动作及冲顶和沉底等故障情况时，RUN口被切断，PLC停止运行，既保证了电梯和乘客的安全，又可以督促维修人员进行维修。这样做有以下两点好处，一是牵引电动机过载、安全窗被打开等故障信号不送到PLC内，也就不占用PLC的输入口；二是不通过软件实现保护，可以简化控制程序。

如何判断电动机能否直接起动

判断一台电动机能否直接起动，可用下面经验公式来确定： 
(1)
式中 I ST ——电动机全压起动电流，单位为 A ；
I N ——电动机额定电流，单位为 A ；
S —— 电源变压器容量，单位为 kVA ；
P —— 电动机容量，单位为 kW 。
通常规定：电源容量在 180kVA 以上，电动机容量在 7kW 以下的三相异步电动机可采用直接起动。

三相笼型异步电动机降压起动的方法有：定子绕组串电阻（电抗）起动； -Y —△降压起动 ；延边三角形降压起动；自耦变压器降压起动。降压起动的实质是，起动时减小加在电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流；而起动后再将电压恢复到额定值，电动机进入正常工作状态。

一、 定子绕组串电阻（电抗）起动控制线路

１．定子串电阻降压自动起动控制线路

（ a ）为电动机定子绕组串电阻降压自动起动控制线路。

电路的工作原理为：合上电源开关 QS ，按下起动按钮 SB1 ， KM1 得电并自锁，电动机定子绕组串入电阻 R 降压起动，同时 KT 得电，经延时后 KT 常开触头闭合， KM2 得电主触头将起动电阻 R 短接，电动机进入全压正常运行。
２．手动自动混合控制线路
二、自耦变压器降压起动控制线路
自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待电动机起动后，再将自耦变压器脱离，使电动机在全压下正常运行。
１．按钮、接触器控制自耦变压器降压起动控制线路
三、 星形——三角形降压起动控制线路
星形——三角形（ Y —△）降压起动是指电动机起动时，把定子绕组接成星形，以降低起动电压，减小起动电流；待电动机起动后，再把定子绕组改接成三角形，使电动机全压运行。 Y —△起动只能用于正常运行时为△形接法的电动机。
１．按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路
图 2.19 （ a ）为按钮、接触器控制 Y —△降压起动控制线路。线路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ，KM1 、 KM2 得电吸合， KM1 自锁，电动机星形起动，待电动机转速接近额定转速时，按下 SB2 ， KM2 断电、 KM3 得电并自锁，电动机转换成三角形全压运行。
２．时间继电器控制 Y —△降压起动控制线路
图 2.19 （ b ）为时间继电器自动控制 Y —△降压起动控制线路，电路的工作原理为：按下起动按钮 SB1 ，KM1 、 KM2 得电吸合，电动机星形起动，同时 KT 也得电，经延时后时间继电器 KT 常闭触头打开，使得 KM2断电，常开触头闭合，使得 KM3 得电闭合并自锁，电动机由星形切换成三角形正常运行。

四、 延边三角形降压起动控制线路
延边三角形降压起动是指电动机起动时，把电动机定子绕组的一部分接“△”形，而另一部分接成“ Y”形，使整个定子绕组接成延边三角形，待电动机起后，再把定子绕组切换成“△”形全压运行。

功能表图中跳步与循环问题

复杂的控制系统不仅I／O点数多，功能表图也相当复杂，除包括前面介绍的功能表图的基本结构外，还包括跳步与循环控制，而且系统往往还要求设置多种工作方式，如手动和自动（包括连续、单周期、单步等）工作方式。手动程序比较简单，一般用经验法设计，自动程序的设计一般用顺序控制设计法。

1．跳步

如图5-34所示用状态器来代表各步，当步S31是活动步，并且X5变为“1”时，将跳过步S32，由步S31进展到步S33。这种跳步与S31S32S33等组成的“主序列”中有向连线的方向相同，称为正向跳步。当步S34是活动步，并且转换条件时，将从步S34返回到步S33，这种跳步与“主序列”中有向连线的方向相反，称为逆向跳步。显然，跳步属于选择序列的一种特殊情况。

 

 

图5-34  含有跳步和循环的功能表图

2．循环

在设计梯形图程序时，经常遇到一些需要多次重复的操作，如果一次一次地编程，显然是非常繁琐的。我们常常采用循环的方式来设计功能表图和梯形图，如图5-34所示，假设要求重复执行10次由步S33和步S34组成的工艺过程，用C0控制循环次数，它的设定值等于循环次数10。每执行一次循环，在步S34中使C0的当前值减1，这一操作是将S34的常开触点接在C0的计数脉冲输入端来实现的，当步S34变为活动步时，S34的常开触点由断开变为接通，使C0的当前值减1。每次执行循环的**后一步，都根据C0的当前值是否为零来判别是否应结束循环，图中用步S34之后选择序列的分支来实现的。假设X4为“1”，如果循环未结束，C0的常闭触点闭合，转换条件满足并返回步S33；当C0的当前值减为0，其常开触点接通，转换条件满足，将由步S34进展到步S35。

在循环程序执行之前或执行完后，应将控制循环的计数器复位，才能保证下次循环时循环计数。复位操作应放在循环之外，图5-34中计数器复位在步S0和步S25显然比较方便。