浅谈PLC控制系统的软件设计方法

浅谈plc控制系统的软件设计方法

　　plc控制系统的设计是一项十分复杂的工作。一个plc控制系统，经过不同的人设计，会形成不同的控制风格，但是系统设计的优劣最终要由使用者来进行评价。
　　由于plc的所有控制功能都是以程序的形式来实现的，因此，plc控制系统设计的大量工作都集中在软件程序设计上，即体现在梯形图的设计上。根据系统的控制流程图或波形图设计plc梯形图程序，即所谓的编程。这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步。常用的编程方法有经验设计法、逻辑设计法、波形图设计法和流程图设计法等。下面重点介绍根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序与用功能流程图法设计plc的梯形图。
　　一、根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序
　　继电器控制系统是典型数字量控制系统。我们可以用设计继电器控制线路的方法来设计比较简单的plc梯形图程序。这种设计方法没有普遍的规律可循，这种设计方法就是经验设计法，程序设计的质量与设计者的经验和水平关系很大。要设计好梯形图，首先要深入了解控制要求，同时还要有一定的电器设计的实践经验。经验设计法对于简单控制系统的设计是很有效的，并且它是设计复杂控制系统的基础，要很好地掌握。但这种方法主要依靠设计者的经验，所以要求设计者在平常的工作中注意收集与积累各种典型环节程序段，从而不断增加自己的经验。
　　（一）根据继电器的电路原理图设计plc的梯形图程序的步骤
　　首先设计者要了解和熟悉被控设备的机械部分论文联盟http://的动作情况和工艺过程，根据继电器线路图分析和掌握控制系统的工作原理。确定plc的输入信号和输出负载，以及与它们对应的梯形图中的输入位、输出位的地址，画出plc的外部接线图。确定与继电器线路中的中间继电器、时间继电器对应的梯形图中的存储器位（m）和定时器（t）的地址。从而建立起继电器控制线路与plc的梯形图的位地址之间的对应关系。根据上述关系画出plc的梯形图程序。在编写程序过程中，可以借鉴现成的标准程序，但必须弄懂这些程序段，否则会给后继工作带来困难。编写程序过程中，要及时对编出的程序进行注释，以免忘记其相互关系，要随编随注。注释包括程序的功能、逻辑关系说明、设计思想、信号的来源和去向，以便阅读和调试。设计时应注意梯形图与继电器电路的区别。梯形图是一种软件，是plc图形化的一种程序。在继电器电路图中，各继电器可以同时动作，而plc的cpu是串行工作的，每个时刻cpu只能处理一条指令。
　　（二）根据继电器电路图设计plc的接线图和梯形图时应注意的问题
　　应遵循plc梯形图的语法规则。在继电器电路中，触点可以放在线圈的左边也可以放在线圈的右边，但在梯形图中必须放在线的右边。设置中间单元。在梯形图中，若多个线圈都受某一触点的串联、并联电路的控制，为了简化电路，在梯形图中可以设置电路的存储器位，它类似于继电器控制线路中的中间继电器。尽量减少plc的输入输出信号。与继电器线路不同，一般只需一个动合触点给plc提供输入信号，在梯形图中可以多次使用一个位的动合触点与动断触点。在继电器的控制线路中，如果几个触点的串联、并联电路总是作为一个整体出现，可以把它们作为plc的一个输入信号，只占用plc的一个输入点。为了减少plc的指令条数，在梯形图程序中单个触点与电路块串联时应放在右边，与电路并联时应放在下面。
　　二、用功能流程图法设计plc的梯形图
　　（一）功能流程图控制法
　　功能流程图控制法是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部的状态和时间的顺序，对生产过程中的各个执行机构自动有序地进行操作，其基本的指导思想是将系统的每一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，每个阶段成为一步，并用编程元来代表各步。
　　（二）功能流程图转换梯形图的基本规则
　　功能流程图转换梯形图时，转换实现的条件是在功能流程图中，步活动状态的进展是由转移的实现来完成的。转移的实现必须同时满足两个条件：1.该转移的所有前步必须都是活动步。2.相应的转移条件都得到满足。如果转移的前步或后步不止一个时，转移的实现称为同步实现。为了加强同步实现，有向线段的水平部分用双线表示。
　　（三）转移实现应完成的操作
　　转换实现时应完成以下两个操作：1.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的后步都变为活动步。2.使所有通过有向连线与相应的转移符号相连接的前步都变为不活动步。
　　以上规则可以用于任意结构的功能流程图中，其区别如下：在顺序结构中，一个转移仅有一个前步和后步；在并行结构中，转移有几个后续步，在转移实现的同时将所有的后续步编程元件置位。在并行结构的合并处转移有几个前步，它们均为活动步时才能实现转移，在转移实现时应将所有前步的对应编程元件复位。在选择结构的分支与合并处，一个转移实际上只有一个前步与后步，但是这一步可以使多个前步或后步中的一步。
　　（四）根据流程图用启保停电路设计梯形图的方法
　　根据功能流程图设计梯形图时，可以用存储器位m来代表步。某一步为活动步时，对应的存储器位为1，某一转移实现时，该转移的后步变为活动步，前步变为非活动步。很多转移条件都是短信号，即它存在的时间比它激活的后步时间短，因此应使用有记忆的电路或指令（如启保停电路和置位、复位指令）来控制代表步的plc内部存储器位。下面先介绍由启保停电路控制代表plc内部位存储器的方法。
　　启保停电路仅仅使用线圈与触点指令，任何一种plc都有这类指令，因此这是一种通用的编程方法，可以用于任何类型的plc。设计启保停电路的关键是找出它们的启动条件与停止条件。根据转移实现的基本规则可知，转移实现的条件是它的前步为活动步，并且满足其转移的条件。