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PLC程序的经验设计法 什么是PLC程序的经验设计法?

1、PLC程序的经验设计法

在PLC发展的初期，沿用了设计继电器电路图的方法来设计梯形图程序，即在已有的些典型梯形图的基础上，根据被控对象对控制的要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程元件和触点，**后才能得到一个较为满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，设计所用的时间、设计的质量与编程者的经验有很大的关系，所以有人把这种设计方法称为经验设计法。它可以用于逻辑关系较简单的梯形图程序设计。

用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下面几步来进行：分析控制要求、选择控制原则；设计主令元件和检测元件，确定输入输出设备；设计执行元件的控制程序；检查修改和完善程序。

2、经验设计法的特点

经验设计法对于一些比较简单程序设计是比较奏效的，可以收到**、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是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。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。

经验设计法一般适合于设计一些简单的梯形图程序或复杂系统的某一局部程序（如手动程序等）。如果用来设计复杂系统梯形图，存在以下问题：

   1)．考虑不周、设计麻烦、设计周期长

  用经验设计法设计复杂系统的梯形图程序时，要用大量的中间元件来完成记忆、联锁、互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些问题。修改某一局部程序时，很可能会对系统其它部分程序产生意想不到的影响，往往花了很长时间，还得不到一个满意的结果。

  2)．梯形图的可读性差、系统维护困难

用经验设计法设计的梯形图是按设计者的经验和习惯的思路进行设计。因此，即使是设计者的同行，要分析这种程序也非常困难，更不用说维修人员了，这给PLC系统的维护和改进带来许多困难。

电气控制系统设计的一般原则是什么？

1．**限度地满足生产机械和生产工艺对电气控制系统的要求。电气控制系统设计的依据主要来源于生产机械和生产工艺的要求。

2．设计方案要合理。在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单、经济、便于操作和维修，不要盲目追求高指标和自动化。

3．机械设计与电气设计应相互配合。许多生产机械采用机电结合控制的方式来实现控制要求，因此要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好机械和电气的关系。

4．确保控制系统安全可靠地工作。

熔断器和热继电器在电气线路中的使用

  在电动机控制接线中，主电路中装有熔断器，为什么还要加装热继电器?它们各起何作用，能否互相代替?而在电热及照明线路中，为什么只装熔断器而不装热继电器?

     答:熔断器在电气线路中主要起短路保护和严重过载保护作用，而热继电器主要用于过载保护.两者不能互为代用，但可以互为补充.如果用熔断器作电动机的过载保护，为了防止电动机在启动过程中熔断器熔断，熔断器熔体的额定电流一般应取电动机额定电流的2. 5~3倍，这样即使电动机长时间过负荷50%，熔断器也不会熔断，而电动机可能因长时间过负荷而烧坏.所以不能用熔断器作过负载保护.而热继电器是利用电流的热效应来工作的，由于热惯性的影响，尽管发生短路时电流很大，也不可能使热继电器立即动作，这样就延长了短路故障的影响时间，对供电系统及用电设备会造成危害.所以也不能用热继电器作为短路保护.

对于电热及照明设备，由于负载的性质不同于电动机的拖动负载，一般来说，它们不会出现过负载现象，所以，一般不装备热继电器，而只装备熔断器，主要起短路保护作用.

我国嵌入式PLC具发展前景分析

嵌入式PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和PLC技术结合的netPLC很有特色；国内几年前就有华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了嵌入式PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的嵌入式PLC；还有一种发展路径是以开发PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。

而在我国嵌入式PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥我国自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的、性价比全球**的设计开发队伍。我们完全可以以**的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的嵌入式PLC，来代替通用PLC。

同时，嵌入式PLC的硬件、软件、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活，易于剪裁，更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC完全基于嵌入式系统的技术基础，拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合工EC61131-3编程语言标准的编程环境等优势，使得其在市场上很容易找到。

PLC的梯形图与传统的电气原理图非常相似，信号的输入/输出形式及控制功能基本上也是相同的；
它们的不同之处主要表现在：
（1）控制逻辑——继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式——继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，属于并行工作方式。而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出的结果都是按照在程序中的前后顺序计算得出的，所以属于串行工作方式。
（3）可靠性和可维护性——继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线也多，可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，PLC还配有自检和监督功能，可靠性和可维护性好。
（4）控制速度——继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，且机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，且不会出现抖动。
（5）定时控制——继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器时基脉冲由晶振产生，精度相当高，且定时时间不受环境的影响，定时范围广，调整时间方便。
（6）设计和施工——使用继电器控制逻辑完成一项工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长、而且修改困难。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成后，现场施工和控制逻辑的设计可以同时进行，**，且调试和修改都很方便。

PLC空操作指令及其典型应用说明

NOP指令：空操作指令。

END指令：程序结束指令。

指令说明

1．在将程序全部清除时，全部指令成为空操作。若在普通指令与指令之间加入空操作（NOP）指令，则可编程控制器可继续工作，而与此无关。若在程序执行过程中加入空操作指令，则在修改或追加程序时，可以减少步序号的变化，但是程序步须留有空余。

2．若将已写入的指令换成NOP指令，则电路会发生变化，务必请注意。

3．可编程控制器反复进行输入处理，程序执行输出处理，若在程序的**后写入END指令，则END以后的其余程序步不再执行，而直接进行输出处理。在程序中没有END指令时，可处理到**终的程序步。

4．在调试期间，在各程序段插入END指令，可依次检测各程序逻辑段的动作。在这种场合，在确认前面电路块动作正确无误后，依次删去END指令。

NOP指令的应用：

①指定某些步序内容为空，留空待用。

②短路某些接点或电路

③切断某些电路

④变换先前的电路

MC /MCR指令：主控/主控复位指令。

MPS/MRD/MPP指令：进栈/读栈/出栈指令。

指令说明：

1．MC主控是公共串联触点的连接。

2．MCR主控复位是公共串联接点的清除。

3．在可编程控制器中有11个存储器，它们用来存储运算的中间结果，被称为栈存储器。使用1次MPS指令又将此时刻的运算结果送入栈存储器的第1段。再使用MPS指令，将此时刻的运算结果送入栈存储器的每1段，而将原先存入的数据依次移到栈存储器的下一个段。

4．使用MPP指令，各数据按顺序向上移动，将**上段的数据读出，同时该数据就从栈存储器中消失。

5．MRD是读出**上段所存储的**数据的专用指令，栈存储器内的数据不发生移动。

举例

（1）主控指令应用

梯形图：如图1

程序清单

LD  X000

SET  Y000

LD  X006

MC  N0

SP    M100

LD   X004

OUT  Y001

LD   Y000

OUT  T1 K8000

LD   X007

MC   N3

SP  M200

LD    Y000

SET   Y002

MCR  N3

MCR  N0

LD   X005

OUT  Y003

END

 

（2）栈指令应用

梯形图：如图2

程序清单：

LD    X000

MPS

AND    X004

OUT   Y000

MRD

AND   X005

OUT     Y001

MRD

OUT Y002

MPP

AND X004

MPS

AND X005

OUT Y003

MPP

AND X006

OUT Y004

LD  X005

OR  X007

ANB

OUT    Y005

END

T1505系统通过现场接口模板(FIM)连接SIMATIC S7-212编程

本例描述了如何将SIMATIC S7-212(或S7-214)与SIMATIC T1505可编程逻辑控制系统连接起来。主设备(T1505}通过现场接u模板((FIM)向从设备(S7-212发送信息。数据传输的协议为4字(4-Word)简单协议。这样T1505可控制新型SIMATIC PLC及其它支持此协议的设备(例如某些SE &A驭动器)。

通过自山端模式(Freeport Mode)，S7-212接收来自主设置的信息，以及向主设备发送信息。由几个中断程序完成从设备的数据处理。

程序和注释

本程序长度为181个字。

PLC梯形图编程的特点与优势

 1)PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器)，而是在软件中使用的编程元件。每一编程元件与PLC存储器中元件映像寄存器的二个存储单元相对应。以辅助继电器为例，如果该存储单元为0状态，梯形图中对应的编程元件的线圈“断电”，其常开触点断开，常闭触点闭合，称该编程元件为0状态，或称该编程元件为OFF(断开)。该存储单元如果为1状态，对应编程元件的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称该编程元件为l状态，或称该编程元件为ON(接通)。

    2)根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。

    3)梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以无限多次地使用。

    4)输入继电器的状态**地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈。

PLC硬件系统的简化框图