1 引言
本文基于ge fanuc公司的pac3i PLC對(duì)幾種常用的典型PLC控制程序的梯形圖編程方法進(jìn)行了總結(jié)、歸納，闡述了各種典型程序的主要特征及運(yùn)用范圍，意在使GE PLC學(xué)習(xí)者和使用者能較快的掌握其梯形圖編程方法，在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足控制要求的高質(zhì)量的應(yīng)用程序。
2 梯形圖編程軍規(guī)
根據(jù)PLC的掃描順序和執(zhí)行順序，梯形圖語(yǔ)言編程時(shí)有一些具體的語(yǔ)法規(guī)定，編程過(guò)程中應(yīng)必須遵循這些語(yǔ)法規(guī)定，才能保證所編梯形圖程序的正確運(yùn)行[2]。
2.1 順序編程
梯形圖應(yīng)按照自上而下，從左至右的順序編寫(xiě)。
2.2 線(xiàn)圈唯一性
同一變量的輸出線(xiàn)圈在一個(gè)程序中不能使用兩次，不同變量的輸出線(xiàn)圈可以并行輸出。
2.3 GE線(xiàn)圈可以直接驅(qū)動(dòng)
與其他PLC不同的是在GE PLC的梯形圖編程中線(xiàn)圈可以直接與左母線(xiàn)直接相連，其功能為上電即導(dǎo)通。
2.4 構(gòu)造清晰的結(jié)構(gòu)
串聯(lián)多的支路應(yīng)盡量放在該指令行的頂部，根據(jù)從多到少自上而下排列；并聯(lián)較多的支路應(yīng)盡量靠近左母線(xiàn)，如圖1所示。
圖1
2.5 最少化PLC的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)
可編程邏輯控制器的價(jià)格與I/O點(diǎn)數(shù)有關(guān)，因此減少I(mǎi)/O點(diǎn)數(shù)是降低硬件費(fèi)用的主要措施[3]。如果幾個(gè)輸入器件觸點(diǎn)的串并聯(lián)電路總是作為一個(gè)整體出現(xiàn)，可以將他們作為可編程控制器的一個(gè)輸入信號(hào)，只占可編程控制器的一個(gè)輸入點(diǎn)。
3 典型控制電路編程案例
梯形圖的設(shè)計(jì)方式一般有兩種，一是根據(jù)原有的繼電器電路圖來(lái)設(shè)計(jì)梯形圖；二是根據(jù)被控制對(duì)象的工藝過(guò)程和控制要求先設(shè)計(jì)控制方案，然后再設(shè)計(jì)出梯形圖，比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)有時(shí)還要先編制工藝流程圖。
圖2
3.1 根據(jù)繼電器電路設(shè)計(jì)梯形圖
用plc改造繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的使用和考驗(yàn)，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而繼電器電路圖與梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此可以根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖，即將繼電器電路圖“轉(zhuǎn)換”為具有相同功能的PLC的外部硬件接線(xiàn)圖和梯形圖。因此，根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖是一條捷徑。這種設(shè)計(jì)方法一般不需要改動(dòng)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(zhǎng)期形成的操作習(xí)慣，因此常被操作人員采用。
繼電器電路網(wǎng)是一個(gè)純粹的硬件電路圖。將它改為plc控制時(shí)，需要用PLC的外部接線(xiàn)網(wǎng)和梯形圖來(lái)等效繼電器電路圖?？梢园裀LC想象成是一個(gè)控制箱，其外部接線(xiàn)圖描述了這個(gè)控制箱的外部接線(xiàn)．梯形圖是這個(gè)控制箱的內(nèi)部“線(xiàn)路圖”，梯形圖中的輸入位和輸出位是這個(gè)控制箱外部世界聯(lián)系的“接口繼電器”．這樣就可以用分析繼電器電路圖的方法來(lái)分析PLC控制系統(tǒng)。
3.2 經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖
經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是在一些經(jīng)典控制電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地對(duì)梯形圖加以修改和完善，設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的梯形圖。一般需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些觸點(diǎn)或中間編程元件，最后才能得到一個(gè)滿(mǎn)意結(jié)果。這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果也不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，一般用于較簡(jiǎn)單的梯形圖的設(shè)計(jì)。下面給出經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中一些常用的基本電路程序。
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(1) 安全的啟保停電路：?jiǎn)⒈Ｍｋ娐肥莗lc控制系統(tǒng)中最常用的控制電路，梯形圖如圖2所示，i1啟動(dòng)按鈕，輸出q1的常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖，i2為停止按鈕：
(2)重要的互鎖電路：在某些控制電路中，不同設(shè)備間的動(dòng)作或同一設(shè)備的不同狀態(tài)之間是相互排斥的，所以在控制的時(shí)候宜采用互鎖電路，如圖3所示，利用q1和q2的常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電路的互鎖：
圖3
(3)自助獲取周期信號(hào)的連續(xù)脈沖電路：i1為脈沖發(fā)生電路開(kāi)關(guān)，當(dāng)i1閉合時(shí)，q1每隔1秒輸出一個(gè)寬度為掃描周期的脈沖信號(hào)，如圖4所示：
圖4
(4)基本時(shí)序控制的延時(shí)斷開(kāi)電路：i1為電路啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，q1在i1啟動(dòng)1秒后斷開(kāi)，如圖5所示：
圖5
這里介紹的只是幾個(gè)簡(jiǎn)單的基本控制程序，使用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，利用這些基本的程序，憑借平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)各種控制程序。但是用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，沒(méi)有一種通用的容易掌握的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)出的梯形圖往往很難閱讀，給系統(tǒng)的維修和改進(jìn)帶來(lái)了很大的麻煩。而且這種方法要求設(shè)計(jì)者要有很豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和靈活的設(shè)計(jì)思路，對(duì)于初學(xué)者不易掌握，但是隨著時(shí)間的推移，設(shè)計(jì)程序的數(shù)量和模式的增加，逐漸的積累，這種方法也是一種快速的設(shè)計(jì)方法。
3.3 順序控制法設(shè)計(jì)梯形圖
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(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序的進(jìn)行操作，如圖6所示。使用順序控制法設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)工藝過(guò)程，畫(huà)出狀態(tài)流程圖，然后根據(jù)狀態(tài)流程圖畫(huà)出梯形圖，利用順序功能圖(sfc)語(yǔ)言或步進(jìn)指令完成編程工作。順序控制設(shè)計(jì)法是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。順序控制法就是用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓他們的狀態(tài)按照一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制plc的各輸出繼電器。
圖6 順序控制設(shè)計(jì)法
利用順序控制法設(shè)計(jì)梯形圖，只需要對(duì)控制系統(tǒng)的過(guò)程順序了解，就可以完成程序的設(shè)計(jì)，所以對(duì)于初學(xué)者就比較容易接受。尤其在具有周期、連續(xù)的復(fù)雜控制系統(tǒng)中體現(xiàn)出順序控制法的優(yōu)越性。
除了以上所介紹的幾種梯形圖設(shè)計(jì)方法，還有邏輯代數(shù)法、功能模塊法等等。在此不再枚舉。
3.4 GE PLC編程
(1) 寄存區(qū)的選用。GE PLC常用的寄存區(qū)包括數(shù)字量輸入(i區(qū))、數(shù)字量輸出(q區(qū))、內(nèi)部寄存區(qū)(m區(qū))、模擬量輸入(ai區(qū))、模擬量輸出(aq區(qū))和模擬量寄存區(qū)(r區(qū))，對(duì)于數(shù)字量的邏輯盡量在m區(qū)內(nèi)進(jìn)行，然后轉(zhuǎn)存到目的地址，對(duì)于模擬量的運(yùn)算盡量在r區(qū)內(nèi)完成，以減少未知邏輯和運(yùn)算錯(cuò)誤。
(2) 初始化。上電第一個(gè)周期建議用#fst變量對(duì)所有寄存器進(jìn)行初始化，避免PLC上電時(shí)的誤動(dòng)。
(3) 模塊的調(diào)用。模塊化的思想方便了程序的嵌套調(diào)用，大大提高了程序的可讀性，但是需要注意的是模塊調(diào)用結(jié)束時(shí)模塊內(nèi)變量會(huì)保持最后一次運(yùn)算的狀態(tài)，對(duì)于不希望保持的變量在調(diào)用結(jié)束時(shí)應(yīng)予以置位。
(4) mov函數(shù)的使用。在梯形圖編程中mov函數(shù)是最常使用的函數(shù)之一，在GE PLC中使用mov函數(shù)時(shí)應(yīng)盡量避免在一個(gè)寄存器區(qū)多次使用，尤其在ai區(qū)，多次轉(zhuǎn)存可能會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)存失敗。
4 結(jié)束語(yǔ)
在設(shè)計(jì)梯形圖的過(guò)程中，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(jì)方法和設(shè)計(jì)思路，有時(shí)還需要同時(shí)采用兩種或兩種以上的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)程序。
對(duì)于任何自動(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，都沒(méi)有唯一的模式，統(tǒng)一的方法，只要能夠按照系統(tǒng)或設(shè)備的自動(dòng)控制要求，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目的，無(wú)論采用什么方法、程序的長(zhǎng)短與否，每一套控制程序都是一套完美的杰作。
（轉(zhuǎn)載）
