可編程控制器 - PLC - 梯形圖的設(shè)計方法的探析-

1、Equipment Manufactring Technology No.10,2010可編程序控制器(簡稱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,是將微型計算機技術(shù)、自動化技術(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等優(yōu)點,使其在交通、機械、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完成實際控制系統(tǒng)應(yīng)用程序的設(shè)計,是從事電氣自動化控制的每個技術(shù)人員所面臨的實際問題。在控制器的應(yīng)用中,梯形圖的

2、設(shè)計往往是最主要的問題。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遠超過電氣控制范疇,不僅可實現(xiàn)邏輯運算,還具有算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能,是具有工業(yè)控制指令的微機系統(tǒng)。由于梯形圖的設(shè)計,是計算機程序設(shè)計與電氣控制設(shè)計思想結(jié)合的產(chǎn)物,因此在設(shè)計方法上與計算機程序設(shè)計和電氣控制設(shè)計既有著相同點,也有著不同點。本文對開關(guān)量控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計,給出了數(shù)種常用的設(shè)計方法。1經(jīng)驗設(shè)計法經(jīng)驗設(shè)計法也叫試湊法,其要求設(shè)計者掌握大量的典型電路,在掌握這些典型電路的基礎(chǔ)上,充分理解實際的控制問題,將實際控制問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)計者所用的時間、設(shè)計的品質(zhì),與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系,一般用于較簡單的梯形圖的設(shè)計。一些教材及手冊中給出了大量常用的繼電器控制電路,在用經(jīng)驗法設(shè)計梯形圖時,可以參考這些電路。1.1設(shè)計步驟這種設(shè)計方法無控制方案,要求直接用PLC控制。此種情況下,設(shè)計梯形圖程序大致可按下面幾步進行:(1分析控制要求:設(shè)計主令元件和檢測元件,確定輸入輸出信號;(2設(shè)計控制程序;(3檢查、修改和完善程序。1.2設(shè)計程序(1首先按所給的要求將生產(chǎn)機械的運動劃分成各自獨立的簡單運動,分別設(shè)計這些簡單運動的基本控制程序,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,在此基礎(chǔ)之上繼續(xù)對梯形圖進行完善,直至滿足功能;(3根據(jù)制約關(guān)系,選擇聯(lián)鎖觸點,設(shè)計聯(lián)鎖程序并設(shè)置必要的保護措施。編程時要掌握長、短信號的作用,必要時須對兩種信號時行轉(zhuǎn)換。2替代設(shè)計法所謂替代設(shè)計法,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)輸入信號及輸出信號,做為PLC的I/O點,原來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設(shè)計梯形圖程序,顯然是梯形圖程序設(shè)計的一條捷徑。因為原有的繼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)繼電器電路圖來設(shè)計梯形圖。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)計方法一般不需要改動控制面板,保持了系統(tǒng)原有的外部特性,操作人員不用改變長期養(yǎng)成的操作習(xí)慣。對梯形圖中出現(xiàn)的橋式結(jié)構(gòu)進行改造,設(shè)置必要的聯(lián)鎖和保護措施,即可設(shè)計出滿足控制功能的梯形圖。編程時要注意將輸入設(shè)備統(tǒng)一按動合觸點方式接入.梯形圖中所采用觸點和控制線路中觸點形式一致,否則,梯形圖中所用觸點要和控制線路中所用觸點形式相反。這種方法,其優(yōu)點是程序設(shè)計方法簡單,有現(xiàn)成的電氣控制線路作依據(jù),設(shè)計周期短。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PLC梯形圖程序的設(shè)計是實現(xiàn)PLC控制的重要內(nèi)容同時也是學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程難點的問題,給出了數(shù)種常用的設(shè)計方法,并對各方法的特點、使用場合、注意事項等做了詳細闡述。關(guān)鍵詞:PLC;梯形圖;設(shè)計方法中圖分類號:TP311.11文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1672-545X(201010-0170-02收稿日期:2010-07-16基金項目:海南省自然科學(xué)基金項目(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)研究資助性項目(Hjsk2010-83;海南軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金項目(

7、Hr200911。作者簡介: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,對于不太復(fù)雜的控制系統(tǒng)常采用。3邏輯設(shè)計法這種設(shè)計方法的基本含義,是以邏輯組合的方法和形式設(shè)計梯形圖,既有嚴密可循的規(guī)律性和明確可行的設(shè)計步驟,又具有簡單、直觀和十分規(guī)范的特點。在程序設(shè)計時,對控制任務(wù)進行邏輯分析和綜合,將控制電路中元件的通、斷電狀態(tài)視為以觸點通、斷狀態(tài)為邏輯變量的邏輯函數(shù),對經(jīng)過化簡的邏輯函數(shù),利用PLC邏輯指令可以順利地設(shè)計出滿足要求的且較為簡練的控制程序。其設(shè)計過程類似于數(shù)字電子技術(shù)的電路設(shè)計,要求設(shè)計者具備一定的邏輯函數(shù)知識.因

8、而對設(shè)計者的要求較高,這種設(shè)計方法設(shè)計思路清晰,所編寫的程序易于優(yōu)化,是一種較為實用可靠的程序設(shè)計方法。3.1基本設(shè)計步驟對開關(guān)量的控制過程可用邏輯代數(shù)式表示、分析和設(shè)計?；驹O(shè)計步驟如下:(1根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達式。(2對邏輯代數(shù)式進行化簡。(3根據(jù)化簡后的邏輯代數(shù)表達式畫梯形圖。3.2設(shè)計案例某一電動機只有在3個按鈕中任何1個或任何2個動作時,才能運轉(zhuǎn),而在其他任何情況下都不運轉(zhuǎn),試設(shè)計其梯形圖。將電動機運行情況由PLC輸出點Y來控制,3個按鈕分別對應(yīng)PLC輸入地址為A、B、C。根據(jù)題意,3個按鈕中任何1個動作,PLC的輸出點Y就有輸出。其邏輯代數(shù)表達式為Y=AB軍C軍+A軍B軍C

9、+A軍BC軍當(dāng)3個按鈕中有任何2個動作時,輸出點Y的邏輯代數(shù)表達式為Y=AB軍C+A軍BC+ABC軍因兩個條件是“或”關(guān)系,所以電動機運行條件應(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軍簡化該式得Y=A(B軍+C軍+A軍(B+C根據(jù)邏輯代數(shù)表達式,可畫梯形圖。這種方法也可根據(jù)設(shè)計的要求,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)表達式再進行化簡,最后根據(jù)化簡的邏輯函數(shù)畫出梯形圖,再將梯形圖程序現(xiàn)場運行調(diào)試,直至滿足控制要求。狀態(tài)表畫梯形圖時,需注意先確定輸入信號及輸出信號。利用這種方法設(shè)計,最大的特點是可以把很多的邏輯關(guān)系最簡化。4順序控制設(shè)計法所

10、謂順序控制,就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序,在各個輸入信號的作用下,根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序,在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動有秩序地進行操作。使用順序控制設(shè)計法時,首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程,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,其具有簡單、規(guī)范、通用的優(yōu)點,不僅使梯形圖設(shè)計變得容易,大大節(jié)約了設(shè)計時間,而且初學(xué)者容易掌握。對于有經(jīng)驗的工程師,也會提高設(shè)計的效率,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。先將整個工作過程根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài),劃分為若干個獨立的控制工步,在功能圖中常用PLC內(nèi)部

11、輔助繼電器對工步編號。系統(tǒng)處于某個狀態(tài)時,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,上一步被封鎖,下一步被激活;在每個步的右側(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,先將系統(tǒng)的第一個工步,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信號,然后根據(jù)狀態(tài)流程圖的工步發(fā)展,激活下一個工步,復(fù)位上一個工步,將所有工步的程序設(shè)計完成后,集中用代表各工步內(nèi)部輔助繼電器的動合觸點,去驅(qū)動各工步的動作。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

12、指令法等。5功能模塊設(shè)計法根據(jù)模塊化設(shè)計思想,可對系統(tǒng)按控制功能進行模塊劃分,依次對各控制的功能模塊設(shè)計梯形圖。例如在PLC電梯控制系統(tǒng)中,對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,電梯運行控制模塊,呼梯顯示控制模塊等。按電梯功能進行梯形圖設(shè)計,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)計中要注意模塊之間的互相影響和時序關(guān)系,以及聯(lián)鎖指令的使用條件。同一種控制功能,可有不同的軟件實現(xiàn)方法,應(yīng)根據(jù)具體情況采用簡單實用的方案,并應(yīng)充分利用不同機型所提供的編程指令,使程序盡量簡潔。6結(jié)束語總之,在設(shè)計PLC梯形圖過程中,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)計方法和設(shè)計思路,有時還需要同時采用兩種或兩種以上的設(shè)計方法來設(shè)計程序。通常在全局上采用順序控制設(shè)計法及功能模塊方法設(shè)計;在舊設(shè)備改造中,采用替代法設(shè)計;在局部或具體功能的程序設(shè)計上,采用邏輯代數(shù)法和經(jīng)驗法。參考文獻:1孫振強.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)計方法J.機床電器,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.機電工程技

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

16、提出項目設(shè)計目標(biāo),然后利用項目設(shè)計過程,講解教學(xué)內(nèi)容,布置項目任務(wù),幫助學(xué)生理解任務(wù)要求,解決疑難問題,使學(xué)生較快地開展工作,并在操作中學(xué)會知識,學(xué)會方法,最后進行總結(jié)、交流與評價。為達到教學(xué)目的,在進行項目教學(xué)過程中,我們認為教師應(yīng)充分注意以下幾點:(1教學(xué)觀念的改變。教師需要由過去的“講授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸笇?dǎo)者”,讓學(xué)生有更充裕的時間開展自主探究、操作、討論等活動,其職責(zé)更多的是為學(xué)生的活動提供幫助,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)。要注意對工作任務(wù)本身做詳細闡述,為理論學(xué)習(xí)提供堅實載體。同時要充分考慮學(xué)生中存在的差異程度,針對不同層次學(xué)生的特點和基

17、礎(chǔ)開展教學(xué)。(3把握講授的運用時機。雖然講授法已經(jīng)不是項目教學(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,將有助于理論與實踐的結(jié)合,擴充學(xué)生的相關(guān)理論知識,幫助學(xué)生理解疑難問題。4結(jié)束語快速成型技術(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)及實訓(xùn)條件的限制,現(xiàn)在通過使用項目教學(xué)法,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性,使課程教學(xué)品質(zhì)不斷提高,達到了預(yù)期的效果。當(dāng)然,這中間也存在一些問題和困難,我們今后將更加努力去探索,對這一教學(xué)方法做進一步的細化和研究,使其更好地為人才培養(yǎng)服務(wù)。參考文獻:1張軍科.項目教學(xué)法的特征及其對教師的要求J.陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,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