可编程控制器 - PLC - 梯形图的设计方法的探析-

1、Equipment Manufactring Technology No.10,2010可编程序控制器(简称PLC,是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置,是将微型计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体的一种应用到工业控制领域的高可靠性控制器。由于其应用方便、可靠性高、通用性好及控制功能强等优点,使其在交通、机械、能源、石油、化工等行业中得到充分的应用。虽然PLC已经从基本的开关量控制,发展到可以实现模拟量控制,但逻辑控制仍然是PLC最基本、最广泛的应用领域。如何用PLC完成实际控制系统应用程序的设计,是从事电气自动化控制的每个技术人员所面临的实际问题。在控制器的应用中,梯形图的

2、设计往往是最主要的问题。梯形图不但沿用和发展了电气控制技术,而且其功能和控制指令已远远超过电气控制范畴,不仅可实现逻辑运算,还具有算术运算、数据处理、联网通信等功能,是具有工业控制指令的微机系统。由于梯形图的设计,是计算机程序设计与电气控制设计思想结合的产物,因此在设计方法上与计算机程序设计和电气控制设计既有着相同点,也有着不同点。本文对开关量控制系统梯形图的设计,给出了数种常用的设计方法。1经验设计法经验设计法也叫试凑法,其要求设计者掌握大量的典型电路,在掌握这些典型电路的基础上,充分理解实际的控制问题,将实际控制问题分解成典型控制电路,然后用典型电路或修改的典型电路拼凑梯形图。这种方法没有

3、普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性和随意性,最后的结果往往不是唯一的。设计者所用的时间、设计的品质,与设计者的经验有很大的关系,一般用于较简单的梯形图的设计。一些教材及手册中给出了大量常用的继电器控制电路,在用经验法设计梯形图时,可以参考这些电路。1.1设计步骤这种设计方法无控制方案,要求直接用PLC控制。此种情况下,设计梯形图程序大致可按下面几步进行:(1分析控制要求:设计主令元件和检测元件,确定输入输出信号;(2设计控制程序;(3检查、修改和完善程序。1.2设计程序(1首先按所给的要求将生产机械的运动划分成各自独立的简单运动,分别设计这些简单运动的基本控制程序,然后将这些基本控制程序组合

4、在一起;(2分析刚才组合的程序是否满足控制要求,若不满足时,在此基础之上继续对梯形图进行完善,直至满足功能;(3根据制约关系,选择联锁触点,设计联锁程序并设置必要的保护措施。编程时要掌握长、短信号的作用,必要时须对两种信号时行转换。2替代设计法所谓替代设计法,就是用PLC的程序,替代原有的继电器逻辑控制电路。其基本思想是:将原有电气控制系统输入信号及输出信号,做为PLC的I/O点,原来由继电器接触器硬件完成的逻辑控制功能,由PLC的梯形图及程序替代完成。该方法根据原有的继电器接触器电路图来设计梯形图程序,显然是梯形图程序设计的一条捷径。因为原有的继电器电路图与梯形图,在表示方法上有许多相似之处

5、,因此可以根据继电器电路图来设计梯形图。即将继电器电路图“转换”为具有相同功能的PLC的外部硬接线图和梯形图。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养成的操作习惯。对梯形图中出现的桥式结构进行改造,设置必要的联锁和保护措施,即可设计出满足控制功能的梯形图。编程时要注意将输入设备统一按动合触点方式接入.梯形图中所采用触点和控制线路中触点形式一致,否则,梯形图中所用触点要和控制线路中所用触点形式相反。这种方法,其优点是程序设计方法简单,有现成的电气控制线路作依据,设计周期短。一般在旧设备电气控制系统改可编程控制器(PLC梯形图的设计方法的探析唐民丽,吴恒

6、玉,朱宏文(海南软件职业技术学院,海南琼海571400摘要:针对PLC梯形图程序的设计是实现PLC控制的重要内容同时也是学生学习PLC课程难点的问题,给出了数种常用的设计方法,并对各方法的特点、使用场合、注意事项等做了详细阐述。关键词:PLC;梯形图;设计方法中图分类号:TP311.11文献标识码:B文章编号:1672-545X(201010-0170-02收稿日期:2010-07-16基金项目:海南省自然科学基金项目(610230;海南省教育科学2009年度“十一五”规划课题(QJJ11506;海南省教育厅高等学校科学研究资助性项目(Hjsk2010-83;海南软件职业技术学院科研基金项目(

7、Hr200911。作者简介:唐民丽(1967,女,广东龙川人,副教授,硕士,现从事电子技术教学及研究工作。装备制造技术2010年第10期造中,对于不太复杂的控制系统常采用。3逻辑设计法这种设计方法的基本含义,是以逻辑组合的方法和形式设计梯形图,既有严密可循的规律性和明确可行的设计步骤,又具有简单、直观和十分规范的特点。在程序设计时,对控制任务进行逻辑分析和综合,将控制电路中元件的通、断电状态视为以触点通、断状态为逻辑变量的逻辑函数,对经过化简的逻辑函数,利用PLC逻辑指令可以顺利地设计出满足要求的且较为简练的控制程序。其设计过程类似于数字电子技术的电路设计,要求设计者具备一定的逻辑函数知识.因

8、而对设计者的要求较高,这种设计方法设计思路清晰,所编写的程序易于优化,是一种较为实用可靠的程序设计方法。3.1基本设计步骤对开关量的控制过程可用逻辑代数式表示、分析和设计。基本设计步骤如下:(1根据控制要求列出逻辑代数表达式。(2对逻辑代数式进行化简。(3根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。3.2设计案例某一电动机只有在3个按钮中任何1个或任何2个动作时,才能运转,而在其他任何情况下都不运转,试设计其梯形图。将电动机运行情况由PLC输出点Y来控制,3个按钮分别对应PLC输入地址为A、B、C。根据题意,3个按钮中任何1个动作,PLC的输出点Y就有输出。其逻辑代数表达式为Y=AB軍C軍+A軍B軍C

9、+A軍BC軍当3个按钮中有任何2个动作时,输出点Y的逻辑代数表达式为Y=AB軍C+A軍BC+ABC軍因两个条件是“或”关系,所以电动机运行条件应该为Y0=Y+Y=AB軍C軍+A軍B軍C+A軍BC軍+A軍BC+AB軍C+ABC軍简化该式得Y=A(B軍+C軍+A軍(B+C根据逻辑代数表达式,可画梯形图。这种方法也可根据设计的要求,列出输入/输出状态表,然后根据状态表写出逻辑函数表达式再进行化简,最后根据化简的逻辑函数画出梯形图,再将梯形图程序现场运行调试,直至满足控制要求。状态表画梯形图时,需注意先确定输入信号及输出信号。利用这种方法设计,最大的特点是可以把很多的逻辑关系最简化。4顺序控制设计法所

10、谓顺序控制,就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自动有秩序地进行操作。使用顺序控制设计法时,首先根据系统的工艺过程,画出顺序功能图(SFC,然后根据顺序功能图(SFC画出梯形图。这种方法主要用于大型顺序控制系统的设计,其具有简单、规范、通用的优点,不仅使梯形图设计变得容易,大大节约了设计时间,而且初学者容易掌握。对于有经验的工程师,也会提高设计的效率,程序的调试、修改和阅读也很方便。有一定的方法和步骤可遵循。具体步骤如下:(1顺序功能图的画法。先将整个工作过程根据系统状态,划分为若干个独立的控制工步,在功能图中常用PLC内部

11、辅助继电器对工步编号。系统处于某个状态时,可在程序中将代表该工步的内部辅助继电器线圈接通,各工步根据动作顺序用不带箭头的直线连接,相邻两工步之间画一条短横线,表示转换条件,当转换条件满足时,上一步被封锁,下一步被激活;在每个步的右侧,画上要被执行的控制程序。(2顺序功能图转换为梯形图。画梯形图时,先将系统的第一个工步,也就是初始工步激活.一般常采取系统所提供的初始化脉冲作为启动信号,然后根据状态流程图的工步发展,激活下一个工步,复位上一个工步,将所有工步的程序设计完成后,集中用代表各工步内部辅助继电器的动合触点,去驱动各工步的动作。典型的转换方法有:启一保一停法;置位复位法;移位寄存器法;步进

12、指令法等。5功能模块设计法根据模块化设计思想,可对系统按控制功能进行模块划分,依次对各控制的功能模块设计梯形图。例如在PLC电梯控制系统中,对电梯控制按功能可分为:厅门开关控制模块,选层控制模块,电梯运行控制模块,呼梯显示控制模块等。按电梯功能进行梯形图设计,可使电梯相同功能的程序集中在一起,程序结构清晰,便于调试,还可以根据需要灵活增加其他控制功能。当然,在设计中要注意模块之间的互相影响和时序关系,以及联锁指令的使用条件。同一种控制功能,可有不同的软件实现方法,应根据具体情况采用简单实用的方案,并应充分利用不同机型所提供的编程指令,使程序尽量简洁。6结束语总之,在设计PLC梯形图过程中,我们

13、必须根据控制系统不同的控制要求,采用不同的设计方法和设计思路,有时还需要同时采用两种或两种以上的设计方法来设计程序。通常在全局上采用顺序控制设计法及功能模块方法设计;在旧设备改造中,采用替代法设计;在局部或具体功能的程序设计上,采用逻辑代数法和经验法。参考文献:1孙振强.可编程控制器原理及应用教程M.北京:清华大学出版社,2005.2杨跃宗.浅谈PLC梯形图的设计方法J.机床电器,2009,(2:39-41.3汤自春.PLC原理及应用技术M.北京:高等教育出版社,2006.4廖常初.PLC基础及应用M.北京:机械工业出版社,2004.5王兰军.基于状态编程思想的PLC编程的新方法J.机电工程技

14、术,2006,(8:35-37.(下转第203页装备制造技术2010年第10期The Analysis of the Design Method of Programmable Controller (PLCLAD ProgramTANG M in-li,WU Heng-yu ,ZHU Hong-wen(Hainan Software Vocational Technical College ,Qionghai Hainan 571400,China Abstract:The design method of PLC LAD program is an important content of

15、 achieving of PLC control.but also PLC courses are also difficulties in learning,this paper presents several commonly used design methods,and the characteristics of a variety of design methods,use the occasion,pay attention to matters of the explained.Key words :PLC;ladder;design做法就是:在对应的教学单元围绕一个主题,

16、提出项目设计目标,然后利用项目设计过程,讲解教学内容,布置项目任务,帮助学生理解任务要求,解决疑难问题,使学生较快地开展工作,并在操作中学会知识,学会方法,最后进行总结、交流与评价。为达到教学目的,在进行项目教学过程中,我们认为教师应充分注意以下几点:(1教学观念的改变。教师需要由过去的“讲授者”转变为“指导者”,让学生有更充裕的时间开展自主探究、操作、讨论等活动,其职责更多的是为学生的活动提供帮助,激发学生的学习兴趣,为学生创设丰富的教学情景。(2以任务为中心分层次开展教学。要注意对工作任务本身做详细阐述,为理论学习提供坚实载体。同时要充分考虑学生中存在的差异程度,针对不同层次学生的特点和基

17、础开展教学。(3把握讲授的运用时机。虽然讲授法已经不是项目教学的主要教学方法,但仍然起着非常重要的作用。教师恰到好处的讲授,将有助于理论与实践的结合,扩充学生的相关理论知识,帮助学生理解疑难问题。4结束语快速成型技术是模具专业的必修基础课程,教学效果以往要受到传统式理论教学及实训条件的限制,现在通过使用项目教学法,调动了学生学习的积极性和主动性,使课程教学品质不断提高,达到了预期的效果。当然,这中间也存在一些问题和困难,我们今后将更加努力去探索,对这一教学方法做进一步的细化和研究,使其更好地为人才培养服务。参考文献:1张军科.项目教学法的特征及其对教师的要求J.陕西国防工业职业技术学院学报,2

18、009,19(1:46-482刘伟军.快速成型技术及应用M.北京:机械工业出版社,2005.The Application Research on Project-based Teaching of “Rapid Prototyping ”CourseSHI Guang-lin,CHEN Chen(Department of M echanical Engineering,Guangxi University of Technology,Liuzhou Guangxi 545006,China Abstract :In this paper the problems in traditional teaching of rapid prototyping course teaching,and with regard to these deficiencies,the project-based teaching is put forward in the teaching proc ess.The student through completes the project task,has known the correlation theories and the