第四章 可编程控制器程序设计(移植法和经验设计法)

4.1程序设计方法
一、程序设计方法 3.逻辑设计法,根据数字电子技术中的逻 辑设计方法进行设计，用逻辑表达式描述 实际问题，根据逻辑表达式画梯形图。 4.顺序功能图加梯形图的设计方法 先用顺序功能图描述控制过程，在描述 中只要对各个工序进行简单的顺序设计就 能保证正确动作。将顺序功能图转换成梯 形图，缩短编程时间，编程简单高效。
4.3经验设计法
(2)设计步骤 ②功能及端口定义。主要完成PLC资源 的分配及I/O接线图。PLC资源的分配如 表4-3所示。
输入 输出
右行 左行
定时器
T37 20 s T38 25 s
10.0 右行控制按钮X0 Q0.0 10.1 左行控制按钮X1 Q0. 1
10.2 停止控制按钮X2
10.3 10.4 左限位SQ1 右限位SQ2
4.2继电器控制线路移植法
4.2.1概述 用PLC改进继电器控制系统，有捷径。 原有的继电器控制系统经过长期的使用和 考验，而继电器电路图又与梯形图有很多 相似之处，可以将继电器电路图经过适当 的“翻译”，从而设计出具有相同功能的 PLC梯形图程序。这种设计方法称为“移植 设计法”或“翻译法”。
4.2继电器控制线路移植法
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 (3)功能模块梯形图程序设计 ②警灯闪烁功能程序设计：
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 (3)功能模块梯形图程序设计 ③自动停止报警功能程序设计：
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 (4)最终梯形图程序。 将以上设计的三个功能模块程序进 行组合，并加上一些必要的联锁，再经 过一定的修改，即可得到符合设计要求 的梯形图程序.
4.1程序设计方法
一、程序设计方法 实际中，几种方法混合使用，但梯形 图、语句表和逻辑代数 是我们应该熟悉掌 握的最基本的设计方法。 无论采用哪种方法，都需要深入了解 控制问题，要 了解在控制中有多少输入量 和输出量，还要了解输入量和输出量之间 的关系，如果是与时间有关的控制问题， 还要 知道各个动作（工序）之间的时间关 系。
4.2继电器控制线路移植法
4.2.2编程步骤： 4.设计梯形图程序 根据上述对应关系，将继电器电路图 “翻译”成对应的“准梯形图”，再根据 梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成 结构合理的梯形图。 5.仔细校对、认真调试 对转换后的梯形图一定要仔细校对、 认真调试，以保证其控制功能与原图相符
4.2继电器控制线路移植法
4.3经验设计法
(2)设计步骤 ②功能及端口定义。I/O的硬件接线图。
4.3经验设计法
(3)功能模块梯形图程序设计
4.3经验设计法
(3)功能模块梯形图程序设计
4.3经验设计法
(3)功能模块梯形图程序设计
4.3经验设计法
(3)功能模块梯形图程序设计
4.3经验设计法
4.3.2经验设计特点 对于比较简单的程序是比较有效的。 可以收到快速、简单的效果，但是依靠设 计人员的经验进行设计。要求设计者有一 定的实践经验，对工业控制系统和工业上 常用的各种典型环节比较熟悉。 没有规律可遵循,具有很大的试探性和 随意性，需经多次反复修改和完善才能符 合设计要求,结果往往不规范，因人而异。
4.2继电器控制线路移植法
表4-1 I/O地址分配
输入 10.0 10. 1 10.2 停止按钮SB1 起动按钮SB2 过载保护FR Q0.0 Q0. 1 Q0.2 输出 KM1 KM2 KM3
4.2继电器控制线路移植法
（3）图4-2 PLC硬件接线图
4.2继电器控制线路移植法
（4）梯形图程序。
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 （2）设计步骤 表4-2 I/O地址分配
输入
输出
10.0
报警信号
Q0.0
Q0.பைடு நூலகம்1
警灯
蜂鸣器
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 I/O硬件接线图
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 (3)功能模块梯形图程序设计 ①蜂鸣器鸣叫功能程序设计：
[例4-1]图4-1为电动机Y/A减压起动控制主电路和电气控制的 原理图。
4.2继电器控制线路移植法
解决： （1）工作原理 按下起动按钮SB2，KM1、KM3、KT 通电并自保持，电动机接成Y型起动，2s后 ，KT动作，使KM3断电，KM2通电吸合， 电动机接成A型运行。按下停止按钮SB1,电 动机停止运行。 （2） I/O分配，地址分配如表4-1所示。
4.2.1概述 将输入继电器的触点想象成对应的外 部输入设备的触点，将输出继电器的线圈 想象成对应的外部输出设备的线圈。外部 输出设备线圈除了受PLC的控制,可能还会 受外部触点控制。 用上述思想就可以将继电器电路图转 换为功能相同的PLC外部接线图和梯形图。
4.2继电器控制线路移植法
4.2.2移植设计法编程步骤： 1.分析原有系统的工作原理 2.PLC的I/O分配，画出PLC外部接线图。 3.建立其他元器件的对应关系 (1) 执行元件应与PLC的输出继电器对应 (2)主令电器应与PLC的输入继电器对应 (3)中间继电器与PLC的辅助继电器对应 (4) 时间继电器与定时器或计数器对应。
第四章 可编程控制器程序设计
PLC系统，梯形图的设计最主要。 梯形 图不但沿用和发展了电气控 制技术，其功能 和控制指令已远远超过电气控制范畴。 梯形图设计是计算机程序设计与电气控 制设计思想结合的产物。 本章针对开关量控制系统梯形图的设计 提出几种常用方法。
4.1程序设计方法
一、程序设计方法 需要设计经验和逻辑代数方面的知识。 1. 继电器控制线路移植法 ，将继电器 控制电路直接转换为具有相同功能的PLC的 外部硬件接线图和梯形图。 2. 经验设计方法 ，需要掌握大量的典 型电路，在基础上，充分理解实际的控制 问题，将实际控制问题分解成典型控制电 路，然后用典型电路或修改的典型电路进 行拼凑梯形图。
4.2继电器控制线路移植法
4.2.3设计注意事项 6.断电延时的时间继电器的处理 7.外部联锁电路的设计，在PLC外部设置硬 件互锁电路。 8.热继电器过载信号的处理。自复位型热 继电器；手动复位型热继电器。 9.尽量减少PLC的输入信号和输出信号 10.注意PLC输出模块的驱动能力能否满足 外部负载的要求。线圈电压大于220V？
4.3经验设计法
(2)设计步骤 ①功能模块划分。从控制要求分析可知， 送料小手有两种工作方式，左行和右行。 起动右行的条件：右行控制按钮X0=1， 或SQ1=1且20 s后。 禁止右行的条件：左行控制按钮X1=1， 或SQ2=1，或停止按钮X2 =1。 起动左行的条件：左行控制按钮X1=1， 或SQ2 =1且25s后。 禁止左行的条件：右行控制按钮X0=1， 或SQ1 =1，或停止按钮X2=1。
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 （2）设计步骤 进一步分析可知，功能模块之间还具 有相互联系，即蜂鸣器和警灯是在 I0.0=1 时同时开始工作的；在警灯闪烁 10次后， 蜂鸣器和警灯同时停止工作。 ②功能及端口定义。主要完成PLC资源 的分配及I/O接线图。 PLC资源的分配如表4-2所示。
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 （1）控制要求 某设备要实现一个报警控制功能，当 报警信号成立（10.0=ON)时，一方面蜂鸣 器鸣叫，另一方面警灯闪烁，闪烁方式为： 亮2s，灭1 s，警灯闪烁10次后，自动停止 报警。
4.3经验设计法
[例4-2]声光报警电路设计。 （2）设计步骤 ① 功能模块划分 。从控制要求分析可 知，报警的条件是报警信号（10.0=1)成立 ，而当报警信号成立后，要实现三个功能 （a）蜂鸣器鸣叫功能：当BJ = ON 时， 立即进行鸣叫（长音）。 （b）警灯闪烁功能：当BJ= ON时，立即 闪烁，亮2s,灭1s。 （ c ）自动停止报警功能：警灯闪烁 10 次 后自动停止报警。
4.1程序设计方法
二、PLC程序设计流程 深入了解被控对象的工作原理，争取 做到输入变量和输出变量数量完整，输入 变量和输入变量之间，输入变量和输出变 量之间、输出变量和输出变量之间的关系 完整，并用文字或表格的形式进行描述。
4.1程序设计方法
二、PLC程序设计流程 设计流程如下： 1.了解控制问题。 2.描述控制问题。 3.交流文字描述的结果。 4.进行PLC程序设计。 5.模拟现场，对PLC进行调试。 6.在5.的基础之上进行现场调试。
4.3经验设计法
[例4-3]送料小车自动控制梯形图设计。 (1)被控对象对控制的要求 I/O硬件接线图如图4-10所示。 送料小车在限位开关SQ1处装料， 20s后装料结束，开始右行，碰到SQ2后 停下来卸料，25s后左行，碰到SQ1后又 停下来装料，这样不停地循环工作，直 到按下停止按钮X2。按钮X0和X1分别用 来起动小车右行和左行。
4.3经验设计法
4.3.2经验设计特点 设计复杂系统梯形图，存在以下问题。 1.设计方法很难掌握，设计周期长 没有一种通用的容易掌握的设计方法。用 大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁 等功能，交织在一起，分析起来非常困难， 并且很容易遗漏。 2.装置交付使用后维修困难 梯形图看上去非常复杂。对于某些复杂的 逻辑关系，即使是设计者的同行,分析起来 都很困难，更不用说维修人员了。
4.2.1概述 将PLC想象成一个继电器控制系统中 的控制箱。PLC外部接线图描述的是这个 控制箱的外部接线，PLC的梯形图程序是 这个控制箱内部的“线路图”，PLC输入 继电器和输出继电器是这个控制箱与外部 联系的“中间继电器”。这样，用分析继 电器电路图的方法来分析PLC控制系统。
4.2继电器控制线路移植法
4.2继电器控制线路移植法
课堂测试一：按速度原则控制的可逆运行 能耗制动控制线路。进行PLC改造设计。
4.2继电器控制线路移植法
课堂测试二：按速度原则控制的绕线转子 异步电动机启动控制。进行PLC改造设计。
4.3经验设计法
4.3.1经验设计法的编程步骤 1.控制模块的划分(工艺分析)。合理地划 分控制系统的事件，一个功能一个模块。 2.功能及端口定义。进行功能定义、代号 定义、I/O定义，画出接线图。合理安排。 3.功能模块梯形图程序设计。一个模块一 个程序。关键是找到实现功能模块的典型 控制程序。修改补充。 4.程序组合得到最终梯形图程序。最后要 修改完善，得到最终程序。
4.2继电器控制线路移植法
梯形图程序。
4.2继电器控制线路移植法
4.2.3设计注意事项 1.应遵守梯形图语言中的语法规定。 2.设置中间单元。 3.分离交织在一起的电路，画出相应的等 效梯形图电路。 4.动断触点提供的输入信号的处理。 尽量采用动合触点，若用动断触点，？ 5.时间继电器的瞬动触点的处理。对有瞬 动触点的时间继电器，在梯形图中对应的 定时器的线圈两端并联辅助继电器。