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可編程控制器是將繼電器控制的概念和設計思想與計算機技術(shù)及微電子技術(shù)相結合而形成的 專(zhuān)門(mén)從事邏輯控制的微機系統。在PC系統應用中，梯形圖的設計往往是最主要的問(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遠超過(guò)電氣控制范疇。它不僅可實(shí)現邏輯運算，還具有算術(shù)運算、數據處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，是具有工業(yè)控制指令的微機系統。由于梯形圖的設計是計算機程序設計與電氣控制設計思想結合的產(chǎn)物，因此，在設計方法上與計算機程序設計和電氣控制設計既有著(zhù)相同點(diǎn)，也有著(zhù)不同點(diǎn)。本文對開(kāi)關(guān)量控制系統梯形圖的設計，提出了四種常用方法。

二、替代設計法

所謂替代設計法，就是用PC機的程序，替代原有的繼電器邏輯控制電路。它的基本思想是： 將原有電氣控制系統輸入信號及輸出信號做為PC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PC機的軟件—梯形圖及程序替代完成。

例如，電動(dòng)機正反轉控制電路，原電氣控制線(xiàn)路圖如圖1所示。由PC控制替代后，其I/O接線(xiàn) 圖和梯形圖分別如圖2、3所示。

圖1繼電器控制線(xiàn)路圖

圖2PC I/O接線(xiàn)圖

圖3PC梯形圖

這種方法，其優(yōu)點(diǎn)是程序設計方法簡(jiǎn)單，有現成的電氣控制線(xiàn)路作依據，設計周期短。一般 在舊設備電氣控制系統改造中，對于不太復雜的控制系統常采用。

三、邏輯代數設計法

由于電氣控制線(xiàn)路與邏輯代數有一一對應的關(guān)系，因此對開(kāi)關(guān)量的控制過(guò)程可用邏輯代數式 表示、分析和設計。

基本設計步驟如下：

1、根據控制要求列出邏輯代數表達式。

2、對邏輯代數式進(jìn)行化簡(jiǎn)。

3、根據化簡(jiǎn)后的邏輯代數表達式畫(huà)梯形圖。

下面舉一簡(jiǎn)單例子來(lái)具體說(shuō)明。

某一電動(dòng)機只有在三個(gè)按鈕中任何一個(gè)或任何兩個(gè)動(dòng)作時(shí)，才能運轉，而在其他任何情況下 都不運轉，試設計其梯形圖。

將電動(dòng)機運行情況由PC輸出點(diǎn)0500來(lái)控制，三個(gè)按鈕分別對應PC輸入地址為A、B、C。根據題意，三個(gè)按鈕中任何一個(gè)動(dòng)作，PC的輸出點(diǎn)0500就有輸出。其邏輯代數表達式為

當三個(gè)按鈕中有任何兩個(gè)動(dòng)作時(shí)，輸出點(diǎn)0500的邏輯代數表達式為

因兩個(gè)條件是“或”關(guān)系，所以電動(dòng)機運行條件應該為

簡(jiǎn)化該式得

根據邏輯代數表達式，畫(huà)梯形圖，如圖4所示。

圖4

利用這種方法設計，最大的特點(diǎn)是可以把很多的邏輯關(guān)系最簡(jiǎn)化。

當然出于可靠和安全性角度考慮的冗余設計是另外一個(gè)問(wèn)題。

四、程序流程圖設計法

PC采用計算機控制技術(shù)，其程序設計同樣可遵循軟件工程設計方法，程序工作過(guò)程可用流程 圖表示。由于PC的程序執行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計算機程序框圖不同點(diǎn)是，PC程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開(kāi)始輸入掃描，循環(huán)執行。

下面以全自動(dòng)洗衣機控制為例，說(shuō)明這種設計方法的應用。

首先畫(huà)出洗衣機工藝流程圖，如圖5所示。

圖5洗衣機工藝流程圖

第二步選擇PC機型，設置I/O點(diǎn)編號。其I/O點(diǎn)編號分配如下：

I/O點(diǎn)分配計時(shí)/計數器分配

00起動(dòng)開(kāi)關(guān) T600正轉計時(shí)

01停止開(kāi)關(guān) T601暫停計時(shí)

02手動(dòng)排水開(kāi)關(guān) T602反轉計時(shí)

03高水位開(kāi)關(guān) T603暫停計時(shí)

04低水位開(kāi)關(guān) T604脫水計時(shí)

20起動(dòng)洗衣機 T605報警計時(shí)

21進(jìn)水 C606洗滌次數

22正轉洗滌 C607脫水次數

23反轉洗滌

25排水

26脫水

27停止、報警

第三步，根據流程圖，設計梯形圖，如圖6所示

圖6洗衣機梯形圖

五、功能模塊設計法

根據模塊化設計思想，可對系統按控制功能進(jìn)行模塊劃分，依次對各控制的功能模塊設計梯 形圖。

例如，在PC電梯控制系統中，對電梯控制按功能可分為：廳門(mén)開(kāi)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(jìn) 行梯形圖設計，可使電梯相同功能的程序集中在一起，程序結構清晰，便于調試，還可以根 據需要靈活增加其他控制功能。

當然，在設計中要注意模塊之間的互相影響時(shí)、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)現方法，應根據具體情況采用簡(jiǎn)單實(shí)用的方案，并應充分利用 不同機型所提供的編程指令，使程序盡量簡(jiǎn)潔。

六、結束語(yǔ)

本文介紹了PC梯形圖的四種設計方法，除此之外，還有其他一些方法，如經(jīng)驗法。在系統設 計中對不同的環(huán)節，可根據具體情況，采用不同的設計方法。通常在全局上采用程序框圖及功能模塊方法設計;在舊設備改造中，采用替代法設計;在局部或具體功能的程序設計上，采用邏輯代數法和經(jīng)驗法。

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