ＰＬＣ与工业设计

于江蛟　战荫泽　于桂珍

摘要：文章阐述了可编程控制器（PLC)在工业控制中的重要性及工业应用设计的诸方面，详述了纵观全局，从局部设计起，程序的通用性和特定性，自动化生产线的循环控制，完成一个周期后才能停车等工业控制必不可少的重要环节的设计，为相关专业的在校学生和工程技术人员提供宝贵的经验与重要参考。

关键词：PLC 梯形图；语句表；功能表

中图分类号：TP317文献标识码：A

文章编号：1674-1145（2009）05-0154-02

自可编程控制器（PLC）问世以来，它在工业控制中的发展极其迅速，如今它已广泛应用于工业控制、民计民生的各个领域，PLC技术、机器人技术、CAD／CAM技术共同构成了工业自动化的三大支柱。

作为工科院校学生和工程技术人员了解它、掌握它是必不可少的，这也是加快工业自动化进程的关键所在。掌握并应用它来完成工业控制与PLC设计应分以下几个主要方面：

一、准备知识、打好基础，奠定必要的逻辑思维

可编程控制器为工业控制微机，它采用的是二进制，开关或触点只有两种状态，闭合和断开，线圈、触发器，执行器也只有通电和断电两种状态，分别对应于二进制的“1”和“0”，且它编程语言简单，接口方便，这也是它与其他工业控制器相比最大优点，更是它得以广泛应用并快速发展的必要条件。因此要搞好PLC技术的工业控制设计必须有先开课的知识准备，即数字电路、电工技术、电机与控制等。

PLC技术的工程设计分两个方面，即逻辑设计法和经验设计法，其中逻辑设计法就是据工业控制实际流程写出逻辑式来完成的。经验设计法则是据继电接触控制电路的理解与工业控制环节的熟悉程度来完成的。

二、纵观全局，从局部环节设计起

任何一个复杂的控制系统或控制过程都是先对一个个环节控制作起，再完成总体设计，整个生产线或控制系统的协调衔接，往往要先构思规划好流程图或时序图，然后再从一个个基本控制环节设计起。这些基本控制环节可简单地抽象成起动，保持停止控制电路、顺序控制、时间控制、循环控制等。

工业自动化离不开电力拖动，电力拖动是要把电机或控制电机，按我们预想方案动起来，所以工业控制大部分是先对电机进行控制，并通过它来完成对机床、机械手和各种执行器的复杂控制。

PLC设计编程语言包括指令表、梯形图、功能表图。三者是对应同一个控制的不同表示，方法可以互相转化，每一个执行器（或输出）必须对应于梯形图的一个阶梯（梯级）。这里我们采用梯形图来表述，因为它简单直观。

每一个阶梯都包含有三个最基本核心要素起动、保持（自锁）、停止，完成起动和停止作用的是起动按钮（常开触点）和停止按钮（常闭触点）起保持作用的是自锁触点（常开）、起停或运行时间要定时的话，应采用定时器的常开或常闭触点来完成起停控制过程。

三、关于复杂的控制系统或自动化生产线总体设计

一般复杂的控制过程、控制系统或生产线控制要包括以上若干个不同的控制环节的设计，也是一个从单机控制到多机控制的多元化整体设计过程，同时也要照顾到单机设计过程与多机设计过程括相互关联、协调运行顺序和步调一致等。

例一：一个单机较复杂的控制。

任何一个控制过程的运行开始，首先必须有一个主控（或总控）开关启动，往往是先起动电源接触器，这也是一个控制过程的准备。

第二大体上要抓住各个环节之间联锁、顺序、步序、协调大致几个方面。联锁、顺序、定时、电动机Y—△降压起动的电源接触器，抢答器中的主持人按键，交通灯中的电源接触器均属于主控开关（总电源）。

电动机Y—△降压、起动、能耗制动控制起动与能耗制动时间，即Y形联接（起动）时间，能耗制动时直流电流接入时间即涉及顺序控制和时间控制等。

例二：一个多机较复杂的控制过程：

如交通灯控制中的顺序、时序与协调。交通灯控制中分4个独立的控制支路，南北方向、东西方向，主干线绿黄红与南北方向、东西方向的左转弯绿灯，等待灯红灯（绿黄红，无黄灯闪，为了简单起见）各有各的独立控制和步序，但4个独立支路之间存在着步序一致、协调统一，否则就会造成控制的混乱。

例如：南北方向；南北方向左转弯；东西方向；东西方向左转弯为4个独个分支，它们各自进行时序称为纵向，但4个分支之间相互关联称为横向，它们应相互照应，彼此协调，步调一致。当南北方向为绿灯通行时，另外三支必须为红灯（等待）；当南北为黄灯闪烁（提示）时，提醒人们该方向马上变为红灯，另外三支也为红灯（等待），这些都属于相互协调、步序一致，否则造成逻辑控制的混乱。控制无法正常进行。

四、通用程序与特定程序，即抽象与具体的关系

例如：

以上为一通用程序，X0为总控开关，起动程序或给电源，X1为总停止开关，每一个分支阶梯都包含起、保、停三个核心元素，它完成的功能是按下总起动开关X0 y1 ON，5S后y2 ON 5S后y3 ON同时y2 off再过5S y4 ON，同时y3 off，直至按下停止开关X1、y1、y4则off。

如果把以上程序输入输出端口具体化，它则变为一个特定的具体的程序。它可用于依次点亮三盏彩灯（三个广告字）或启动三台电机的顺序控制电路。

再如，y1为线路交流接触电线圈，y2、y3、y4为短接转子电阻的接触器，T1、T2、T3为短接转子电阻的，该程序就变成了三相绕线式电动机转子串三纽电阻时的起动控制电路的特定程序。

五、关于循环控制

每一个自动化生产线都包含若干个生产周期，汽车装配流水线、电视机生产线，每天有若干台设备完成并下线，就需要多少个生产周期。一个控制系统除了完成一个生产周期的控制外，还要保证若干个生产周期周而复始的工作，即涉及循环控制。

完成循环控制的常开触点必须与起动按钮并联，驱动该触点的接触器线圈，定时器线圈必须是一定要表明前一个周期的结束，下一个周期的开始。

六、关于只有完成一个周期才能停车的控制

在一个八小时工作日内，必须要完成若干个完整的周期（即完整的产品下线），不能进行到一半或未完成，就下班一走了之，所以，真正完全自动化的生产线，操作者只需起停、监控，而停止按钮只要在最后一个周期开始后，任何时刻可按下停止按钮，然后通过一个特定程序段把它存起来，待完成一个周期后再停车，实质上利用的是连锁。

参考文献

[1]王兆明，云建军．电气控制与PLC技术[M]．北京：清华大学出版社，2005．

[2]许蓼，王淑英．电气控制与PLC[M]．北京：机械工业出版社，2007．

作者简介：于江蛟（1976- ），甘肃平凉人，长春理工大学光电信息学院讲师，研究方向：电子信息；战荫泽（1979- ），吉林九台人，长春理工大学光电信息学院助教，研究方向：电子信息；于桂珍（1944- ），女，黑龙江人，闽南理工学院电子系副教授。