PLC逻辑控制程序的经验设计法

    对于简单逻辑控制程序可以用设计继电器控制系统电路图的方法来设计，即在一些典型回路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要反复地调试和修改梯形图，增加一些中间编程元件和触点，最后才能得到一个较为满意的结果。    这种设计方法没有一个普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是惟一的，同时设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，所以又叫经验设计法。    经验设计法可以用于较简单的梯形图设计。下面通过两个例子说明这种设计控制系统梯形图的方法。    1．送料小车自动控制程序的设计    表5.4是送料小车PLC控制系统的输入／输出元件定义，图5.12 (a)是送料小车工程过程的示意图。系统的工作过程为：送料小车启动运行后，首先左行，在到位开关J2处装料，10s后装料结束，开始右行；小车右行至到位开关J1处，停下来卸料，15s后卸料结束，再左行；左行至到位开关J2处再装料。这样不停地循环工作，直到按下停止按钮。    表5.4    送料小车控制系统输入／输出元件定义
    根据对系统运行过程的分析，送料小车控制程序的设计可以在电动机启动、保持和停止电路基础上完成，设计的梯形图如图5.12 (b)所示。
    图5.12    送料小车控制系统的梯形图    梯形图中：    ·使用计时器T450和T451分别完成装料、卸料延时的计时。    ·为了使小车能够自动启动，将控制装、卸料延时的计时器T450和T451的常开触点    分别与手动启动右行和左行的X400和X401的常开触点并联，并用两个到位开关的    常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和定时器。    · 为了使小车能够自动停止，将X403和X404的常闭触点分别串入Y430和Y431线圈    的回路。    根据梯形图，设小车左行，碰到到位开关X404时，它的常闭触点使Y431断开，小车停止运行；它的常开触点使Y432和T450线圈接通，开始装料和延时。10s后，T450的常开触点闭合，启动小车左行。X404断开后，停止装料。小车右行和卸料的过程与此基本相同。按下停止按钮X402后，小车就停止运动。    2．根据继电器电路图设计梯形图    PLC使用的梯形图语言是从继电器系统电路图的基础上发展而来的，两者极为相似。如果用PLC改造继电器控制系统，根据继电器电路图来设计梯形图是一条捷径；这是因为原有的继电器控制系统经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图又与梯形图有很多相似之处，因此可以将继电器电路图“翻译”成梯形图，即用PLC的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器系统的功能。    这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了系统原有的外部特性，操作人员不用改变长期形成的操作习惯。    (1)基本方法    在分析PLC控制系统的功能时，可以将它想象成一个继电器控制系统中的控制箱，其外部接线图描述了这个控制箱的外部接线，梯形图是这个控制箱的内部“线路图”，梯形图中的输入位(X)和输出位(Y)是这个控制箱与外部世界联系的“中间继电器”，这样就可以用分析继电器电路图的方法来分析PLC控制系统。    在分析时可以将梯形图中输入位的触点想象成对应的外部输入器件的触点，将输出位的线圈想象成对应的外部负载的线圈。外部负载的线圈除了受梯形图的控制外，还可能受外部触点的控制。    将继电器电路图转换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图的步骤如下。    (1)了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况，根据继电器电路图分析并掌握控制系统的工作原理，这样才能做到在设计和调试控制系统时心中有数。     (2)确定PLC的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位和输出位的地址，画出PLC的外部接线图。    (3)确定与继电器电路图的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位(M)和定时器(T)的地址。这两步建立了继电器电路图中的元件和梯形图中的位地址之间的对应关系。    (4)根据上述对应关系画出梯形图。    图5.13是某继电器控制系统电路图，图5.14和图5.15是实现相同功能的PLC控制系统的外部接线图和梯形图。
    图5.13    继电器控制系统电路图
    图5.14    PLC控制系统的外部接线图
    图5.15    梯形图    继电器电路图中的交流接触器和电磁阀等执行机构，用PLC的输出位控制，它们的线圈接在PLC的输出端。    按钮、控制开关、限位开关、光电开关等用来给PLC提供控制命令和反馈信号，它们的触点接在PLC的输入端，一般应使用常开触点。    继电器电路图中的中间继电器和时间继电器的功能用PLC内部的存储器位和定时器来完成，它们与PLC的输入位、输出位无关，例如：    ·图5.13中的KA、KT1和KT2，在图5.15中分别用M100、T450和T451来完成相应    的功能。    ·图5.13中左边的时间继电器KT2的触点是瞬动触点，即该触点在KT2的线圈通电的    瞬间接通；在梯形图中，在与KT2对应的T451    的两端并联M102的线圈，用M102的常开触点    来模拟KT2的瞬动触点。    (2)注意事项    在设计时应注意梯形图与继电器电路图的区别，梯形图是一种软件，是PLC图形化的程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而PLC的CPU是串行工作的，即CPU同时只能处理一条指令。    根据继电器电路图设计PLC的外部接线图和梯形图时应注意以下问题。    ·应遵守梯形图语言中的语法规定：在继电器电路    图中，触点可以放在线圈的左边，也可以放在线    圈的右边，但是在梯形图中，线圈必须放在电路    的最右边。    ·设置中间单元：在梯形图中，若多个线圈都受某    一触点串并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可设置该电路控制的存储器位    （如图5.15中的M101），它类似于继电器电路中的中间继电器。    ·尽量减少PLC的输入信号和输出信号：PLC的价格与I/O点数有关，每一输入信号    和每一输出信号分别要占用一个输入点和一个输出点，因此减少输入信号和输出信号    的点数是降低硬件费用的主要措施。    ·与继电器电路不同，一般只需要同一输入器件的一个常开触点给PLC提供输入信号，    在梯形图中，可以多次使用同一输入位的常开触点和常闭触点。    ·某些器件的触点如果在继电器电路图中只出现一次，并且与PLC的负载串联（如有    锁存功能的热继电器的常闭触点），不必将它们作为PLC的输入信号，可以将它们放    在PLC的输出回路，仍与相应的外部负载串联。    ·外部联锁电路的设立：为了防止控制正反转的两个接触器同时动作造成三相电源短路    的情况，应在PLC外部设置硬件联锁电路。图5.13中的KM1、KM2、KM3的线圈    不能同时通电，除了在梯形图中设置与它们对应的输出位的线圈串联的常闭触点组成    的联锁电路外，还在PLC外部设置硬件联锁电路。    ·注意外部负载的额定电压：PLC的继电器输出模块和双向晶闸管输出模块一般只能    驱动额定电压AC 220V的负载，如果系统原来的交流接触器的线圈电压为380V的，    应将线圈换成220V的，或设置外部中间继电器。