行车限位开关实物接线图

5．3　PLC程序的经验设计法

在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求进行组合，并反复调试和修改梯形图，有时还需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，所以称为经验设计法。应用经验设计法必须熟记一些典型的控制电路，如启保停电路、定时器及计数器应用电路等。该方法对于比较简单的控制系统设计是非常有效的，可以收到快速、简单的效果。

经验设计法的设计一般可按以下步骤进行。

（1）分析控制要求，选择控制方法。

（2）分析系统有哪些输入信号和输出信号，选定输入设备、输出设备及PLC型号，进行I／O端子的地址分配。

（3）设计控制程序。

（4）调试程序并检查是否满足控制要求，如果不满足则修改和完善程序，直到完全达到控制要求。

下面通过几个简单的实例来说明经验设计法的设计思路。

例5－1　运料小车自动控制的程序设计

1）控制要求

运料小车由一台三相异步电动机控制，图5－14所示的为其自动控制的示意图。它的运行过程如下。

图5－14　运料小车自动控制示意图

假设开始时小车停止处于最左端，左限位开关BG2被压下；按下向右启动按钮SF2，小车开始向右运行；小车运行到最右端，压下右限位开关BG1后，漏斗翻门打开，开始装货；装货的同时开始计时，10s后，漏斗翻门关闭，小车自动开始左行返回；小车回到最左端，再次压下左限位开关后，小车停止，开始打开小车底门卸货；小车卸货的同时开始计时，5s后小车底门自动关闭，此时小车又开始向右运行。如此循环往复地工作，直到按下停止按钮SF1，小车才停止工作，此时小车可以在任意位置停车。

2）I／O端子的地址分配

经过分析，可知此控制系统中包含了5个输入信号，即停止按钮SF1、向右启动按钮SF2、向左启动按钮SF3、右限位开关BG1和左限位开关BG2；4个输出信号，即控制小车右行的接触器QA1、控制小车左行的接触器QA2、漏斗翻门的电磁阀MB1和小车底门的电磁阀MB2。图5－15所示的为PLC的I／O端子接线图。为了防止主触点出现熔焊现象，使正、反转接触器同时通电，引起短路事故，在接线电路中采取了硬件保护措施，即将QA2和QA1的常闭辅助触点串联到QA1和QA2的线圈中。其I／O端子分配如表5－3所示。

图5－15　PLC的I／O端子接线图

表5－3　I／O端子的地址分配表

3）程序设计与分析

根据前面电动机正、反转控制的梯形图，可设计出运料小车自动控制的梯形图如图5－16所示。定时器T37用于右限位开关BG1位置的装料延时，定时器T38用于左限位开关BG2位置的卸料延时。

假设小车为空车且原始位置处于最左端（也可处于任意位置），按下向右启动按钮SF2，I0．1＝1，此时I0．0、I0．2、I0．3和Q0．1的常闭触点接通，使Q0．0接通且自保持，小车开始右行；小车到达右限位开关BG1位置时，对应的I0．3＝1，其常闭触点断开，使Q0．0断电，小车停止运行；网络3中的常开触点I0．3闭合，装料电磁阀MB1对应的Q0．2＝1，开始装料，同时定时器T37开始计时；计时到10s时，网络2中的常开触点T37闭合（与向左启动信号I0．2的作用相同），此时I0．0、I0．1、I0．4和Q0．0的常闭触点接通，使Q0．1接通且自保持，小车开始左行；小车到达左限位开关BG2位置时，对应的I0．4＝1，其常闭触点断开，使Q0．1断电，小车停止运行；网络4中的常开触点I0．4闭合，卸料电磁阀MB2对应的Q0．3＝1，开始卸料，同时定时器T38开始计时；计时到5s时，网络1中的常开触点T38闭合（与向右启动信号I0．1的作用相同），使Q0．0接通且自保持，小车又开始右行；然后重复上述的过程。

图5－16　运料小车自动控制的梯形图

因此，操作者只需按一次启动按钮，系统就可自动工作。其中常闭触点I0．3和I0．4用于到达限位时电动机的自动停机，I0．1和I0．2的常闭触点用于按钮互锁，Q0．0和Q0．1的常闭触点用于线圈互锁，T37和T38的常开触点用于小车的自动往复控制。停止按钮SF1（I0．0）用于工作周期结束时，停止小车的运行，或者系统出现故障时，使小车紧急停止运行。

例5－2　报警电路的程序设计

报警是电气自动控制中不可缺少的功能，标准的报警电路可以实现声光报警。当控制系统发生故障时，及时报警，通知操作人员采取相应的措施。本例用程序代替常规闪光、声响报警继电器。

1）控制要求

当故障发生时，报警指示灯闪烁（周期为2s），报警电铃或蜂鸣器响。操作人员知道故障发生后，按消铃按钮，将电铃关掉，同时报警指示灯由闪烁变为长亮。故障排除后，报警灯熄灭。此外，为了平时检查报警指示灯和电铃是否正常，还设置了试灯和试铃按钮。

2）I／O端子的地址分配

经过分析可知，报警电路中包含了3个输入信号和2个输出信号，本例省略了I／O端子接线图，直接给出I／O地址分配如下。

输入信号：I0．0为故障输入信号；I1．0为消铃按钮；I1．1为试灯和试铃按钮。

输出信号：Q0．0为报警指示灯；Q0．7为报警电铃。

报警电路的时序图如图5－17（b）所示。

3）程序设计与分析

根据前面闪烁电路的梯形图和实际控制要求，可设计出报警电路的梯形图如图

图5－17　标准报警电路

5－17（a）所示。

梯形图中的网络1和网络2是一个闪烁电路，其常开触点T37输出一个周期为2s的时钟信号。当系统出现故障时，故障输入信号I0．0闭合，报警指示灯Q0．0和常开触点T37的逻辑相同，因此，输出一个周期为2s的闪烁信号，同时Q0．7＝1，电铃响；操作人员按下（闭合）消铃按钮I1．0后，网络4中的内部位存储器M0．0接通并自保持，此时M0．0的常闭触点断开，网络5中的Q0．7＝0，电铃关掉，与此同时网络3中的M0．0和T37进行或运算的结果为1，因此，报警指示灯由闪烁变为长亮。

平时试灯和试铃按钮I1．1是断开的，只有进行指示灯和电铃检查时才接通。当I1．1接通时，指示灯应该亮，电铃应该响。

本例中可以去掉网络1和网络2，同时用特殊标志位存储器SM0．5的常开触点代替网络3中常开触点T37，也可完成同样的功能，只是指示灯的闪烁周期变为1s。

例5－3　液体混合装置的程序设计

液体混合装置如图5－18所示，上限位、中限位和下限位的液位传感器被液体淹没时为1状态，阀MB1、MB2和MB3为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。在初始状态时，容器是空的，各阀门均关闭，各传感器的状态均为0状态。

图5－18　液体混合装置示意图

1）控制要求

按下启动按钮SF1后，MB1打开，液体A流入容器，中限位开关变为1状态时，关闭MB1，打开MB2，液体B流入容器；当液面到达上限位开关时，关闭MB2，电动机MA开始运行；电动机搅拌液体，8s后停止搅拌，打开MB3，放出混合液体；当液面降至下限位开关之后再放空2s，容器放空，关闭MB3，又打开MB1，开始下一周期的操作。按下停止按钮SF2，在当前工作周期的操作结束后，才停止操作，返回并停留在初始状态。

2）I／O端子的地址分配

分析液体混合装置的控制过程可知，该装置需要5个输入信号和4个输出信号，其I／O地址分配如下。

输入信号：I0．0接启动按钮SF1，I0．1为下限位传感器，I0．2为中限位传感器，

　　　　　I0．3为上限位传感器，I0．4接停止按钮SF2。

输出信号：Q0．1接液体A电磁阀MB1，Q0．2接液体B电磁阀MB2，Q0．4接搅拌电动机MA的接触器，Q0．3接混合液体电磁阀MB3。

3）程序设计与分析

分析控制要求可知，其控制过程是按照先放液体A、再放液体B、然后电动机搅拌、最后放混合液体这4步顺序进行的。根据电动机启保停电路的梯形图并进行改进，可设计出控制液体混合装置的梯形图如图5－19所示。

图5－19　控制液体混合装置的梯形图

按下启动按钮SF1（I0．0）后，网络6中的线圈M0．0断开，而网络1中的常闭触点M0．0及常开触点I0．0闭合，Q0．1通电并保持，使电磁阀MB1打开，则液体A流入容器。液面到达中限位开关时，网络2中的I0．2闭合，Q0．2通电并保持，使电磁阀MB2打开，液体B流入容器，同时网络1中的常闭触点Q0．2断开，使Q0．1＝0，控制液体A的电磁阀MB1关闭。即在前一步被启动并工作后，其输出线圈的常闭触点自动停止前一步的工作，以此类推。网络5表示在液面降至下限位开关之后，常闭触点I0．3才接通，T38开始放空定时。当时间到达2s时，如果没按停止按钮SF2（I0．4），M0．0的常闭触点为1，则网络1中的常开触点T38使Q0．1通电，液体A流入容器，开始下一周期的循环。

如果按下停止按钮SF2，则网络6中的I0．4＝1，线圈M0．0接通，使网络1中的常闭触点M0．0断开。在当前工作周期的操作结束后，此时常开触点T38接通，但不能开始下一周期的循环，即停留在初始状态。

一般应用经验法进行编程时，可能不会在网络2中加Q0．3的常闭触点，但调试时会发现程序有错误。通常根据错误产生的具体情况，再回头分析程序，修改程序，一直到程序完全正确为止。

对于上面的实例，不同的编程者编写的梯形图是会不同的。所以，使用经验设计法设计程序没有规律可遵循，编程也不规范。对于较复杂的控制系统，由于连锁关系复杂，难以掌握，需要经过反复修改和完善才能符合设计要求，因此程序设计周期长，而且程序的可读性差，使用和维护也不方便。因此，下面介绍更先进的程序设计方法。