发表于：2006/3/28 11:24:00
#0楼
引言
可编程控制器(PLC)作为新一代的工业控制装置，由于其具有通用性好、适用性强，硬件配套齐全，编程方法简单易学等特点而广泛应用于工业领域。PLC控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分，而程序的设计是控制系统中工作量最大、最重要的一项工作。一个好的程序不仅可以减少I／O点数，节省硬件成本，而且还可以减少PLC程序步骤和占用的空间，收到事半功倍的效率；而设计好程序的关键是掌握一定的编程技巧，因此，讨论PLC程序设计的技巧具有十分重要的意义。
2 根据控制方式设计程序
2．1 集中与分散控制
在多台单机组成的自动线，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上的分散控制。这两种控制必须实行联锁，如在多工位组合机床上，有各工位的联合控制，也有各工位的分别控制，其控制梯形图如图1所示。
在图1中，X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。当X2＝l时，为单机分散起动控制；当X2＝0时，为集中总起动控制，在两种情况下，单机和总操作台均可发出停止命令。
2．2 自动控制与手动调整控制
在自动或半自动工作机械上，常常有自动工作和手动调整的控制，其梯形图如图2所示。当自动／手动开关X400接通时，CJP751的跳步条件满足，将跳过自动程序，执行手动程序；反之，将跳过手动程序，执行自动程序。
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图1 集中与分散控制
3 按控制状态设计程序
生产机械或生产过程的自动化往往需要根据生产工艺过程的特点及它们的各种不同的状态来进行控制，如行程、时间等。
3．1 按行程原则控制
根据运动行程或极限位置的要求，通过检测元件(如行程开关，接近开关等)发出控制信号来实现自动控制。最典型的如机加工动力头的快进，工进，快退控制，动力头从原始位置开始，快进向前运动，到一定位置转为工进向前，到达终点位置时转为快退，回到原始快进位置时停止，其梯形图如图3所示。
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图2 手动／自动程序
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图3 行程控制梯形图
3．2 按时间原则
这种原则在PLC的保护程序设计中非常有效，且经常使用。由于生产机械在工作循环中的各工步运动在执行时需要一定的时间，且这些时间都有一定的限度，因此可以以这些时间为参考，在要检测的工步动作开始的同时，起动一个定时器，定时器的时间设定值比正常情况下该动作要持续的时间长20％～30％，而定时器的输出信号可以用于报警或自动停机装置。当生产机械某工步动作的时间超过规定时间，达到对应的定时器预置时间，还未转入下一工步动作时定时器发出故障信号，该信号停止正常工作循环程序，起动报警或停机程序，这就是我们常说的超节拍保护。
4 数值和定时值范围的扩展
每一种PLC的计数器的计数范围和定时器的定时范围都有一定的限度，而在实际应用中有时需要的设定值大于这个限度，这时我们可以采取级联组合的方法来实现。
4．1 计数值范围的扩展
图4为两个计数器级联组合扩展电路。X401每断／通一次，C460计数一次。当X401断／通50次时，C460的常开触点接通，C461计数一次，与此同时，C460另一对常开触点动作，使C460复位，重新从0开始对X40l的断／通进行计数。每当C460计数50次时，C461计数一次，当C461计数到40次时，此时X401总计接通50x 40＝2000次。C461常开触点闭合，Y431接通，可见本电路计数值为两个计数器计数值的乘积。
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图4 两个计数器级联扩展
4．2 定时值范围的扩展
用定时器与计数器进行级联组合，可以实现定时范围的扩展。图5是这种级联组合的扩展电路图。图中T451形成一个设定值为20s的自复位定时器。当X401接通，在T451线圈接通20s后，其常闭触点断开，T451定时器线圈断开自复位，待下一次扫描时，T451常闭触点才闭合，T451线圈又重新接通。T451延时20s，其常开触点闭合，为计数器输入一个脉冲信号，计数器C461计数一次；当C461计数100次时，其常开触点接通Y431线圈，所以从X401接通到Y431接通，延时时间为定时器和计数器设定值之积，本电路延时时间为2000s。
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图5 定时器与计数器级联扩展
5 用单按钮控制起动和停止
通常我们用两个按钮控制电动机的起动和停止，但多点控制时，需要按钮和引线较多，利用一个按钮多点远程控制电动机制的起停，则可减少控制线路且节省I／O点数，其梯形图如图6所示。
当X401接通时，M103停电，M103触点闭合，且使M100动作并自锁，M100常开触点闭合，Y430线圈接通并自锁。Y430的常开触点闭合，为M101接通作准备。注意：X401断开后，M103的线圈和触点均断开。M100和M101线圈断开。当X401第二次接通时，M101线圈接通，其常闭触点断开，Y430线圈被断电，电机停止。当然，用单按钮控制电动机起停的程序设计方法有很多。用图7所示的梯形图程序同样可以实现这一功能。
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图6 单按钮起停电机梯形图
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图7
6 逻辑错误检测编程法
PLC控制系统在正常的情况下各输入、输出信号，中间记忆装置之间存在着确定的逻辑关系，一旦出现异常逻辑关系，必定是控制系统出了故障。因此，我们可以事先编制好一些常见故障的异常逻辑程序加进用户程序中，当这种逻辑关系实现状态为“1”，就必然出现了相应的设备故障，即可将异常逻辑关系的状态输出作为故障信号，用来实现报警、停机等控制。例如某工作装置有X0、Xl两个输入，Y0、Y1、Y2、Y3共4个输出，其正常逻辑关系有以下3种：
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其逻辑错误检测程序如图8所示，M400，M401，M402为合法状态标志，Y4为报警、停机输出触点。
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图8 逻辑错误检测程序梯形图
7 对常闭触点的处理
对于输入外部控制信号的常闭触点，在编制梯形用时要特别小心，否则可能导致编程错误。以电动机常用的起动和停止控制线路为例，其继电器控制线路如图9(a)所示。
当停止按钮SB2(X402)是以常闭触点接入PLC的输入端时，由于在PC内部电源作用下输入继电器X402线圈已接通，所以需要用图9(C)所示的梯形图，否则，电机不能起动。如果SB2是以常开触点接入X402端，则可用图9(b)所示的梯形图。这一点在设计梯形图时我们一定要注意。
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图9
8 结束语可编程控制器的程序设计技巧还有很多，如对复杂电路的等效变换，高速计数器和特殊功能指令的使用等。这些设计技巧只要我们编程时注意使用，将会使我们设计的软件更加合理、简单，且满足生产机械的工艺流程要求。当然，也只有积累了一定的编程技巧，我们设计程序才会更加容易、方便、快捷。
可编程控制器(PLC)作为新一代的工业控制装置，由于其具有通用性好、适用性强，硬件配套齐全，编程方法简单易学等特点而广泛应用于工业领域。PLC控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分，而程序的设计是控制系统中工作量最大、最重要的一项工作。一个好的程序不仅可以减少I／O点数，节省硬件成本，而且还可以减少PLC程序步骤和占用的空间，收到事半功倍的效率；而设计好程序的关键是掌握一定的编程技巧，因此，讨论PLC程序设计的技巧具有十分重要的意义。
2 根据控制方式设计程序
2．1 集中与分散控制
在多台单机组成的自动线，有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上的分散控制。这两种控制必须实行联锁，如在多工位组合机床上，有各工位的联合控制，也有各工位的分别控制，其控制梯形图如图1所示。
在图1中，X2为选择开关，以其触点为集中控制与分散控制的联锁触点。当X2＝l时，为单机分散起动控制；当X2＝0时，为集中总起动控制，在两种情况下，单机和总操作台均可发出停止命令。
2．2 自动控制与手动调整控制
在自动或半自动工作机械上，常常有自动工作和手动调整的控制，其梯形图如图2所示。当自动／手动开关X400接通时，CJP751的跳步条件满足，将跳过自动程序，执行手动程序；反之，将跳过手动程序，执行自动程序。
图1 集中与分散控制
3 按控制状态设计程序
生产机械或生产过程的自动化往往需要根据生产工艺过程的特点及它们的各种不同的状态来进行控制，如行程、时间等。
3．1 按行程原则控制
根据运动行程或极限位置的要求，通过检测元件(如行程开关，接近开关等)发出控制信号来实现自动控制。最典型的如机加工动力头的快进，工进，快退控制，动力头从原始位置开始，快进向前运动，到一定位置转为工进向前，到达终点位置时转为快退，回到原始快进位置时停止，其梯形图如图3所示。
图2 手动／自动程序
图3 行程控制梯形图
3．2 按时间原则
这种原则在PLC的保护程序设计中非常有效，且经常使用。由于生产机械在工作循环中的各工步运动在执行时需要一定的时间，且这些时间都有一定的限度，因此可以以这些时间为参考，在要检测的工步动作开始的同时，起动一个定时器，定时器的时间设定值比正常情况下该动作要持续的时间长20％～30％，而定时器的输出信号可以用于报警或自动停机装置。当生产机械某工步动作的时间超过规定时间，达到对应的定时器预置时间，还未转入下一工步动作时定时器发出故障信号，该信号停止正常工作循环程序，起动报警或停机程序，这就是我们常说的超节拍保护。
4 数值和定时值范围的扩展
每一种PLC的计数器的计数范围和定时器的定时范围都有一定的限度，而在实际应用中有时需要的设定值大于这个限度，这时我们可以采取级联组合的方法来实现。
4．1 计数值范围的扩展
图4为两个计数器级联组合扩展电路。X401每断／通一次，C460计数一次。当X401断／通50次时，C460的常开触点接通，C461计数一次，与此同时，C460另一对常开触点动作，使C460复位，重新从0开始对X40l的断／通进行计数。每当C460计数50次时，C461计数一次，当C461计数到40次时，此时X401总计接通50x 40＝2000次。C461常开触点闭合，Y431接通，可见本电路计数值为两个计数器计数值的乘积。
图4 两个计数器级联扩展
4．2 定时值范围的扩展
用定时器与计数器进行级联组合，可以实现定时范围的扩展。图5是这种级联组合的扩展电路图。图中T451形成一个设定值为20s的自复位定时器。当X401接通，在T451线圈接通20s后，其常闭触点断开，T451定时器线圈断开自复位，待下一次扫描时，T451常闭触点才闭合，T451线圈又重新接通。T451延时20s，其常开触点闭合，为计数器输入一个脉冲信号，计数器C461计数一次；当C461计数100次时，其常开触点接通Y431线圈，所以从X401接通到Y431接通，延时时间为定时器和计数器设定值之积，本电路延时时间为2000s。
图5 定时器与计数器级联扩展
5 用单按钮控制起动和停止
通常我们用两个按钮控制电动机的起动和停止，但多点控制时，需要按钮和引线较多，利用一个按钮多点远程控制电动机制的起停，则可减少控制线路且节省I／O点数，其梯形图如图6所示。
当X401接通时，M103停电，M103触点闭合，且使M100动作并自锁，M100常开触点闭合，Y430线圈接通并自锁。Y430的常开触点闭合，为M101接通作准备。注意：X401断开后，M103的线圈和触点均断开。M100和M101线圈断开。当X401第二次接通时，M101线圈接通，其常闭触点断开，Y430线圈被断电，电机停止。当然，用单按钮控制电动机起停的程序设计方法有很多。用图7所示的梯形图程序同样可以实现这一功能。
图6 单按钮起停电机梯形图
图7
6 逻辑错误检测编程法
PLC控制系统在正常的情况下各输入、输出信号，中间记忆装置之间存在着确定的逻辑关系，一旦出现异常逻辑关系，必定是控制系统出了故障。因此，我们可以事先编制好一些常见故障的异常逻辑程序加进用户程序中，当这种逻辑关系实现状态为“1”，就必然出现了相应的设备故障，即可将异常逻辑关系的状态输出作为故障信号，用来实现报警、停机等控制。例如某工作装置有X0、Xl两个输入，Y0、Y1、Y2、Y3共4个输出，其正常逻辑关系有以下3种：
其逻辑错误检测程序如图8所示，M400，M401，M402为合法状态标志，Y4为报警、停机输出触点。
图8 逻辑错误检测程序梯形图
7 对常闭触点的处理
对于输入外部控制信号的常闭触点，在编制梯形用时要特别小心，否则可能导致编程错误。以电动机常用的起动和停止控制线路为例，其继电器控制线路如图9(a)所示。
当停止按钮SB2(X402)是以常闭触点接入PLC的输入端时，由于在PC内部电源作用下输入继电器X402线圈已接通，所以需要用图9(C)所示的梯形图，否则，电机不能起动。如果SB2是以常开触点接入X402端，则可用图9(b)所示的梯形图。这一点在设计梯形图时我们一定要注意。
图9
8 结束语可编程控制器的程序设计技巧还有很多，如对复杂电路的等效变换，高速计数器和特殊功能指令的使用等。这些设计技巧只要我们编程时注意使用，将会使我们设计的软件更加合理、简单，且满足生产机械的工艺流程要求。当然，也只有积累了一定的编程技巧，我们设计程序才会更加容易、方便、快捷。
