PLC控制程序设计方法与技巧

PLC控制程序设计方法与技巧
摘要：当前主流的PLC程序设计方法包括仅适用于简单系统的经验设计方法，无法处理并行系统的逻辑代数设计方法，和存在数据膨胀问题的Petri网设计等。

随着PLC硬件技术的不断完善，PLC应用的不断深入，人们开始不断探索新的PLC程序设计法方法与思想，以适应不断发展的PLC硬件技术，促进PLC技术的不断发展完善与推广应用。

关键词：PLC控制系统；程序设计；技巧
引言
PLC控制系统梯形图程序设计的方法主要有两种，即经验编程法和顺序控制编程法。

最常用的是经验编程法，它没有固定的方式和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种容易掌握的通用设计方法，即使是相同的硬件系统，由不同的人设计，肯定会设计出不同的程序，有的人设计的程序简洁明了，而有的人设计的程序虽然能达到控制系统的要求，完成控制任务，但冗长复杂，阅读起来十分艰难。

由此可见，梯形图程序设计的难度较大，是一种高端、复杂、烦琐、乏味、耗时、费力的智力“游戏”。

一个结构清晰、简单易懂的简洁程序，一是可以大大减少设计工作量，降低设计者劳动强度；二是可以提高程序的可读性，让程序的用户一目了然；三是可以减少程序运行的时间，节省程序占用的空间。

掌握一定的梯形图程序设计诀窍，有助于实现这些目的和要求。

本文介绍了一些梯形图程序设计的技巧和经验，希望对提高ＰＬＣ技术初学者的编程能力有一定的帮助。

1面向对象的PLC程序设计方法
1.1STEP7平台简介
STEP7是西门子PLC的编程软件平台，提供了数据块（DB）、组织块（OB）、系统功能（SFC）、功能块（FB）、系统功能块（SFB）、功能（FC）等功能模块其中，DB用于存储程序变量，OB为系统程序接口，SFC可被用户直接调用，FB可实现动态、静态分配，SFB具有存储空间且可被用户直接调用，FC没有存储空间且只有在调用时才被分配。

1.2STEP7中类的设计
STEP7中的FB和DB模块分别实现了控制逻辑与数据管理的封装，借助这两模块，可实现面向对象语言中类的特性。

在程序设计过程中，通过FB定义各种变量，并通过DB完成类
实例化。

DB内的各变量名称和类型与FB模块对应。

在程序执行过程中，DB模块会被直接调入到内存中，多个DB模块同时被调入内存后，占用不同的内存区间，并执行与对应FB相同的功能，保证相同类所产生的不同实例之间不会相互干扰。

不同实例之间借助消息传递机制实现通信，将各对象输入/输出数据存放在全局数据区域内，实现对象之间的信息通信。

2编程技巧及应用
2.1布尔代数编程法
ＰＬＣ控制电路根据逻辑关系可分为组合电路和时序电路。

控制结果只和输入有关的电路称为组合电路，由于组合电路的控制结果只和输入变量有关，所以可以用布尔代数计算得出。

布尔代数编程法能在较短的时间内“计算”出梯形图，大部分情况下，能一次试车成功，无需反复调试、修改，更为重要的是布尔代数“计算”出的梯形图逻辑关系简单、明了，便于阅读，特别适合于熟悉布尔代数的ＰＬＣ技术初学者采用。

组合电路应用布尔代数编程的步骤如下。

（１）根据控制要求列出真值表。

（２）由真值表写出逻辑表达式并化简。

（３）根据化简后的逻辑表达式画出控制电路的梯形图。

实例一：用３个开关在３个不同的地点控制一盏照明灯，任何一个开关都可以控制照明灯的亮与灭。

经过分析可知，３个开关中如果只有一个开关闭合时照明灯亮，再有另一个开关闭合时照明灯灭，推而广之，有奇数个开关闭合时照明灯亮，有偶数个开关闭合时照明灯灭。

2.2单闭环的处理
在顺序功能图中，有可能出现仅有一步组成的单闭环，设计梯形图程序时如果仍然直接套用置位复位指令是行不通的，遇到这样的问题，必须巧妙构思，特殊处理才能实现控制要求。

实例二：感应自动门控制，具体要求如下。

（１）当门内有人外出或门外有人进入时，门内传感器Ｋ１或门外传感器Ｋ２动作，自动门打开，到达上限位ＳＱ１处停车。

（２）自动门在ＳＱ１处停留５ｓ后关闭，压到下限位ＳＱ２时停车。

（３）在关门过程中如果有人外出或进入，应立即停止关门，转换为自动开门。

（４）门在ＳＱ１处停留的５ｓ时间内，如果有人外出或进入，必须重新等待５ｓ后再
自动关门，以保证人身安全。

Ｉ／Ｏ点分配：Ｋ１、Ｋ２、ＳＱ１、ＳＱ２分别接输入模块的Ｉ０．０、Ｉ０．１、Ｉ０．２、Ｉ０．３，自动门驱动电机的正转（开门）接触器、反转（关门）接触器分别接输出模块的Ｑ４．０、Ｑ４．１。

根据上述控制要求画出顺序功能图，由Ｍ０．２构成了一个单闭环，Ｍ０．２既是前级步，又是后续步，这一步的梯形图要同时置位和复位，这是自相矛盾的，解决办法如下。

（１）将Ｍ０．２的置位复位条件（Ｉ０．０＋Ｉ０．１）×Ｍ０．２用（Ｉ０．０＋Ｉ０．１）×Ｉ０．２代替。

（２）在Ｍ０．２线圈复位指令的左边加入上升沿信号检测指令。

2.3防误动及延时互锁安全电路
在电力系统的运行工作中，防误动及延时互锁安全电路问题，一直都是一个非常重要的问题。

基于PLC技术的实用控制程序设计，有利于完善当电力线路中主令操作开关受无意识的碰触而瞬间闭合产生的干扰问题，避免执行电路带来的不安全影响。

防误动及延时互锁安全电路，可以有效地消除主令操作开关无意识状态下发生的安全隐患问题，在执行控制电路的方面具有显著的效果。

为了有效地确保电力系统的安全与稳定运行，防误动及延时互锁安全电路是电力部门必须关注的问题。

因此，在基于PLC技术的实用控制程序设计探究过程中，重视防误动及延时互锁安全电路研究内容是非常必要的一项工作。

2.4基于PLC技术的控制程序与外部互锁电路的应用分析
在电力系统运行的过程中，基于PLC技术的控制程序与外部互锁电路的应用分析，对于提高整个系统运行的安全性也发挥了重要的作用。

针对电力系统运行中存在的问题，基于PLC技术的控制程序与外部互锁电路的应用具有一定的现实意义。

基于PLC技术的实用控制程序设计研究，在技术层面分析了电力线路运行中的故障问题，并积极进行解决措施的探究，在提升电力系统运行安全性的同时，对于实现基于PLC技术的实用控制程序设计研究目标，也具有积极的现实意义。

因此，在实际工作中，深入分析基于PLC技术的控制程序与外部互锁电路的应用也很重要。

结语
面向对象的PLC程序开发方法，以类的封装控制对象的属性和操作，提高PLC程序的模块化效果，有利于PLC程序的分析、设计与开发实现，并可极大地提高PLC程序的重用性，是PLC程序开发未来的重要发展方向之一。

参考文献
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-全文完-。