可編程控制器 - PLC - 梯形圖的設(shè)計(jì)方法的探析-

1、Equipment Manufactring Technology No.10,2010可編程序控制器(簡(jiǎn)稱PLC,是在繼電器控制的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種新型的工業(yè)控制裝置,是將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)融為一體的一種應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域的高可靠性控制器。由于其應(yīng)用方便、可靠性高、通用性好及控制功能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),使其在交通、機(jī)械、能源、石油、化工等行業(yè)中得到充分的應(yīng)用。雖然PLC已經(jīng)從基本的開關(guān)量控制,發(fā)展到可以實(shí)現(xiàn)模擬量控制,但邏輯控制仍然是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。如何用PLC完成實(shí)際控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì),是從事電氣自動(dòng)化控制的每個(gè)技術(shù)人員所面臨的實(shí)際問(wèn)題。在控制器的應(yīng)用中,梯形圖的

2、設(shè)計(jì)往往是最主要的問(wèn)題。梯形圖不但沿用和發(fā)展了電氣控制技術(shù),而且其功能和控制指令已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)電氣控制范疇,不僅可實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算,還具有算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能,是具有工業(yè)控制指令的微機(jī)系統(tǒng)。由于梯形圖的設(shè)計(jì),是計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)與電氣控制設(shè)計(jì)思想結(jié)合的產(chǎn)物,因此在設(shè)計(jì)方法上與計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)和電氣控制設(shè)計(jì)既有著相同點(diǎn),也有著不同點(diǎn)。本文對(duì)開關(guān)量控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì),給出了數(shù)種常用的設(shè)計(jì)方法。1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法也叫試湊法,其要求設(shè)計(jì)者掌握大量的典型電路,在掌握這些典型電路的基礎(chǔ)上,充分理解實(shí)際的控制問(wèn)題,將實(shí)際控制問(wèn)題分解成典型控制電路,然后用典型電路或修改的典型電路拼湊梯形圖。這種方法沒(méi)有

3、普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性和隨意性,最后的結(jié)果往往不是唯一的。設(shè)計(jì)者所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的品質(zhì),與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系,一般用于較簡(jiǎn)單的梯形圖的設(shè)計(jì)。一些教材及手冊(cè)中給出了大量常用的繼電器控制電路,在用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí),可以參考這些電路。1.1設(shè)計(jì)步驟這種設(shè)計(jì)方法無(wú)控制方案,要求直接用PLC控制。此種情況下,設(shè)計(jì)梯形圖程序大致可按下面幾步進(jìn)行:(1分析控制要求:設(shè)計(jì)主令元件和檢測(cè)元件,確定輸入輸出信號(hào);(2設(shè)計(jì)控制程序;(3檢查、修改和完善程序。1.2設(shè)計(jì)程序(1首先按所給的要求將生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)劃分成各自獨(dú)立的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng),分別設(shè)計(jì)這些簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)的基本控制程序,然后將這些基本控制程序組合

4、在一起;(2分析剛才組合的程序是否滿足控制要求,若不滿足時(shí),在此基礎(chǔ)之上繼續(xù)對(duì)梯形圖進(jìn)行完善,直至滿足功能;(3根據(jù)制約關(guān)系,選擇聯(lián)鎖觸點(diǎn),設(shè)計(jì)聯(lián)鎖程序并設(shè)置必要的保護(hù)措施。編程時(shí)要掌握長(zhǎng)、短信號(hào)的作用,必要時(shí)須對(duì)兩種信號(hào)時(shí)行轉(zhuǎn)換。2替代設(shè)計(jì)法所謂替代設(shè)計(jì)法,就是用PLC的程序,替代原有的繼電器邏輯控制電路。其基本思想是:將原有電氣控制系統(tǒng)輸入信號(hào)及輸出信號(hào),做為PLC的I/O點(diǎn),原來(lái)由繼電器接觸器硬件完成的邏輯控制功能,由PLC的梯形圖及程序替代完成。該方法根據(jù)原有的繼電器接觸器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖程序,顯然是梯形圖程序設(shè)計(jì)的一條捷徑。因?yàn)樵械睦^電器電路圖與梯形圖,在表示方法上有許多相似之處

5、,因此可以根據(jù)繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖。即將繼電器電路圖“轉(zhuǎn)換”為具有相同功能的PLC的外部硬接線圖和梯形圖。這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動(dòng)控制面板,保持了系統(tǒng)原有的外部特性,操作人員不用改變長(zhǎng)期養(yǎng)成的操作習(xí)慣。對(duì)梯形圖中出現(xiàn)的橋式結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造,設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護(hù)措施,即可設(shè)計(jì)出滿足控制功能的梯形圖。編程時(shí)要注意將輸入設(shè)備統(tǒng)一按動(dòng)合觸點(diǎn)方式接入.梯形圖中所采用觸點(diǎn)和控制線路中觸點(diǎn)形式一致,否則,梯形圖中所用觸點(diǎn)要和控制線路中所用觸點(diǎn)形式相反。這種方法,其優(yōu)點(diǎn)是程序設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單,有現(xiàn)成的電氣控制線路作依據(jù),設(shè)計(jì)周期短。一般在舊設(shè)備電氣控制系統(tǒng)改可編程控制器(PLC梯形圖的設(shè)計(jì)方法的探析唐民麗,吳恒

6、玉,朱宏文(海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院,海南瓊海571400摘要:針對(duì)PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)PLC控制的重要內(nèi)容同時(shí)也是學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程難點(diǎn)的問(wèn)題,給出了數(shù)種常用的設(shè)計(jì)方法,并對(duì)各方法的特點(diǎn)、使用場(chǎng)合、注意事項(xiàng)等做了詳細(xì)闡述。關(guān)鍵詞:PLC;梯形圖;設(shè)計(jì)方法中圖分類號(hào):TP311.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1672-545X(201010-0170-02收稿日期:2010-07-16基金項(xiàng)目:海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(610230;海南省教育科學(xué)2009年度“十一五”規(guī)劃課題(QJJ11506;海南省教育廳高等學(xué)校科學(xué)研究資助性項(xiàng)目(Hjsk2010-83;海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項(xiàng)目(

7、Hr200911。作者簡(jiǎn)介:唐民麗(1967,女,廣東龍川人,副教授,碩士,現(xiàn)從事電子技術(shù)教學(xué)及研究工作。裝備制造技術(shù)2010年第10期造中,對(duì)于不太復(fù)雜的控制系統(tǒng)常采用。3邏輯設(shè)計(jì)法這種設(shè)計(jì)方法的基本含義,是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計(jì)梯形圖,既有嚴(yán)密可循的規(guī)律性和明確可行的設(shè)計(jì)步驟,又具有簡(jiǎn)單、直觀和十分規(guī)范的特點(diǎn)。在程序設(shè)計(jì)時(shí),對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行邏輯分析和綜合,將控制電路中元件的通、斷電狀態(tài)視為以觸點(diǎn)通、斷狀態(tài)為邏輯變量的邏輯函數(shù),對(duì)經(jīng)過(guò)化簡(jiǎn)的邏輯函數(shù),利用PLC邏輯指令可以順利地設(shè)計(jì)出滿足要求的且較為簡(jiǎn)練的控制程序。其設(shè)計(jì)過(guò)程類似于數(shù)字電子技術(shù)的電路設(shè)計(jì),要求設(shè)計(jì)者具備一定的邏輯函數(shù)知識(shí).因

8、而對(duì)設(shè)計(jì)者的要求較高,這種設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)思路清晰,所編寫的程序易于優(yōu)化,是一種較為實(shí)用可靠的程序設(shè)計(jì)方法。3.1基本設(shè)計(jì)步驟對(duì)開關(guān)量的控制過(guò)程可用邏輯代數(shù)式表示、分析和設(shè)計(jì)?；驹O(shè)計(jì)步驟如下:(1根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達(dá)式。(2對(duì)邏輯代數(shù)式進(jìn)行化簡(jiǎn)。(3根據(jù)化簡(jiǎn)后的邏輯代數(shù)表達(dá)式畫梯形圖。3.2設(shè)計(jì)案例某一電動(dòng)機(jī)只有在3個(gè)按鈕中任何1個(gè)或任何2個(gè)動(dòng)作時(shí),才能運(yùn)轉(zhuǎn),而在其他任何情況下都不運(yùn)轉(zhuǎn),試設(shè)計(jì)其梯形圖。將電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況由PLC輸出點(diǎn)Y來(lái)控制,3個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)PLC輸入地址為A、B、C。根據(jù)題意,3個(gè)按鈕中任何1個(gè)動(dòng)作,PLC的輸出點(diǎn)Y就有輸出。其邏輯代數(shù)表達(dá)式為Y=AB軍C軍+A軍B軍C

9、+A軍BC軍當(dāng)3個(gè)按鈕中有任何2個(gè)動(dòng)作時(shí),輸出點(diǎn)Y的邏輯代數(shù)表達(dá)式為Y=AB軍C+A軍BC+ABC軍因兩個(gè)條件是“或”關(guān)系,所以電動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件應(yīng)該為Y0=Y+Y=AB軍C軍+A軍B軍C+A軍BC軍+A軍BC+AB軍C+ABC軍簡(jiǎn)化該式得Y=A(B軍+C軍+A軍(B+C根據(jù)邏輯代數(shù)表達(dá)式,可畫梯形圖。這種方法也可根據(jù)設(shè)計(jì)的要求,列出輸入/輸出狀態(tài)表,然后根據(jù)狀態(tài)表寫出邏輯函數(shù)表達(dá)式再進(jìn)行化簡(jiǎn),最后根據(jù)化簡(jiǎn)的邏輯函數(shù)畫出梯形圖,再將梯形圖程序現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試,直至滿足控制要求。狀態(tài)表畫梯形圖時(shí),需注意先確定輸入信號(hào)及輸出信號(hào)。利用這種方法設(shè)計(jì),最大的特點(diǎn)是可以把很多的邏輯關(guān)系最簡(jiǎn)化。4順序控制設(shè)計(jì)法所

10、謂順序控制,就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序,在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下,根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序,在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)有秩序地進(jìn)行操作。使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí),首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過(guò)程,畫出順序功能圖(SFC,然后根據(jù)順序功能圖(SFC畫出梯形圖。這種方法主要用于大型順序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),其具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn),不僅使梯形圖設(shè)計(jì)變得容易,大大節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間,而且初學(xué)者容易掌握。對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師,也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率,程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。有一定的方法和步驟可遵循。具體步驟如下:(1順序功能圖的畫法。先將整個(gè)工作過(guò)程根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài),劃分為若干個(gè)獨(dú)立的控制工步,在功能圖中常用PLC內(nèi)部

11、輔助繼電器對(duì)工步編號(hào)。系統(tǒng)處于某個(gè)狀態(tài)時(shí),可在程序中將代表該工步的內(nèi)部輔助繼電器線圈接通,各工步根據(jù)動(dòng)作順序用不帶箭頭的直線連接,相鄰兩工步之間畫一條短橫線,表示轉(zhuǎn)換條件,當(dāng)轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí),上一步被封鎖,下一步被激活;在每個(gè)步的右側(cè),畫上要被執(zhí)行的控制程序。(2順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。畫梯形圖時(shí),先將系統(tǒng)的第一個(gè)工步,也就是初始工步激活.一般常采取系統(tǒng)所提供的初始化脈沖作為啟動(dòng)信號(hào),然后根據(jù)狀態(tài)流程圖的工步發(fā)展,激活下一個(gè)工步,復(fù)位上一個(gè)工步,將所有工步的程序設(shè)計(jì)完成后,集中用代表各工步內(nèi)部輔助繼電器的動(dòng)合觸點(diǎn),去驅(qū)動(dòng)各工步的動(dòng)作。典型的轉(zhuǎn)換方法有:啟一保一停法;置位復(fù)位法;移位寄存器法;步進(jìn)

12、指令法等。5功能模塊設(shè)計(jì)法根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想,可對(duì)系統(tǒng)按控制功能進(jìn)行模塊劃分,依次對(duì)各控制的功能模塊設(shè)計(jì)梯形圖。例如在PLC電梯控制系統(tǒng)中,對(duì)電梯控制按功能可分為:廳門開關(guān)控制模塊,選層控制模塊,電梯運(yùn)行控制模塊,呼梯顯示控制模塊等。按電梯功能進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì),可使電梯相同功能的程序集中在一起,程序結(jié)構(gòu)清晰,便于調(diào)試,還可以根據(jù)需要靈活增加其他控制功能。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)中要注意模塊之間的互相影響和時(shí)序關(guān)系,以及聯(lián)鎖指令的使用條件。同一種控制功能,可有不同的軟件實(shí)現(xiàn)方法,應(yīng)根據(jù)具體情況采用簡(jiǎn)單實(shí)用的方案,并應(yīng)充分利用不同機(jī)型所提供的編程指令,使程序盡量簡(jiǎn)潔。6結(jié)束語(yǔ)總之,在設(shè)計(jì)PLC梯形圖過(guò)程中,我們

13、必須根據(jù)控制系統(tǒng)不同的控制要求,采用不同的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路,有時(shí)還需要同時(shí)采用兩種或兩種以上的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)程序。通常在全局上采用順序控制設(shè)計(jì)法及功能模塊方法設(shè)計(jì);在舊設(shè)備改造中,采用替代法設(shè)計(jì);在局部或具體功能的程序設(shè)計(jì)上,采用邏輯代數(shù)法和經(jīng)驗(yàn)法。參考文獻(xiàn):1孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程M.北京:清華大學(xué)出版社,2005.2楊躍宗.淺談PLC梯形圖的設(shè)計(jì)方法J.機(jī)床電器,2009,(2:39-41.3湯自春.PLC原理及應(yīng)用技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2006.4廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.5王蘭軍.基于狀態(tài)編程思想的PLC編程的新方法J.機(jī)電工程技

14、術(shù),2006,(8:35-37.(下轉(zhuǎn)第203頁(yè)裝備制造技術(shù)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:在對(duì)應(yīng)的教學(xué)單元圍繞一個(gè)主題,

16、提出項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo),然后利用項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程,講解教學(xué)內(nèi)容,布置項(xiàng)目任務(wù),幫助學(xué)生理解任務(wù)要求,解決疑難問(wèn)題,使學(xué)生較快地開展工作,并在操作中學(xué)會(huì)知識(shí),學(xué)會(huì)方法,最后進(jìn)行總結(jié)、交流與評(píng)價(jià)。為達(dá)到教學(xué)目的,在進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中,我們認(rèn)為教師應(yīng)充分注意以下幾點(diǎn):(1教學(xué)觀念的改變。教師需要由過(guò)去的“講授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸笇?dǎo)者”,讓學(xué)生有更充裕的時(shí)間開展自主探究、操作、討論等活動(dòng),其職責(zé)更多的是為學(xué)生的活動(dòng)提供幫助,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富的教學(xué)情景。(2以任務(wù)為中心分層次開展教學(xué)。要注意對(duì)工作任務(wù)本身做詳細(xì)闡述,為理論學(xué)習(xí)提供堅(jiān)實(shí)載體。同時(shí)要充分考慮學(xué)生中存在的差異程度,針對(duì)不同層次學(xué)生的特點(diǎn)和基

17、礎(chǔ)開展教學(xué)。(3把握講授的運(yùn)用時(shí)機(jī)。雖然講授法已經(jīng)不是項(xiàng)目教學(xué)的主要教學(xué)方法,但仍然起著非常重要的作用。教師恰到好處的講授,將有助于理論與實(shí)踐的結(jié)合,擴(kuò)充學(xué)生的相關(guān)理論知識(shí),幫助學(xué)生理解疑難問(wèn)題。4結(jié)束語(yǔ)快速成型技術(shù)是模具專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程,教學(xué)效果以往要受到傳統(tǒng)式理論教學(xué)及實(shí)訓(xùn)條件的限制,現(xiàn)在通過(guò)使用項(xiàng)目教學(xué)法,調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,使課程教學(xué)品質(zhì)不斷提高,達(dá)到了預(yù)期的效果。當(dāng)然,這中間也存在一些問(wèn)題和困難,我們今后將更加努力去探索,對(duì)這一教學(xué)方法做進(jìn)一步的細(xì)化和研究,使其更好地為人才培養(yǎng)服務(wù)。參考文獻(xiàn):1張軍科.項(xiàng)目教學(xué)法的特征及其對(duì)教師的要求J.陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2

18、009,19(1:46-482劉偉軍.快速成型技術(shù)及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)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