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摘要： 本文分析了梯形图设计的若干方法，并指出了每种方法的特点。
关键词： 可编程控制器 梯形图 逻辑代数
引言
可编程控制器是将继电器控制的概念和设计思想与计算机技术及微电子技术相结合而形成的专门从事逻辑控制的微机系统。在PLC系统应用中，梯形图的设计是最主要的问题。梯形图不但沿用和发展了电气控制技术，而且其功能和控制指令已远远超过电气控制范畴。它不仅可实现逻辑运算，还具有算术运算、数据处理、联网通信等功能，是具有工业控制指令的微机系统。由于梯形图的设计是计算机程序设计与电气控制设计思想结合的产物，因此，其在设计方法上与计算机程序设计和电气控制设计既有着相同点，也有着不同点。本文对开关量控制系统梯形图的设计，提出了四种常用方法。
一、替代设计法
所谓替代设计法，就是用PLC机的程序，替代原有的继电器逻辑控制电路。它的基本思想是：将原有电气控制系统输入信号及输出信号做为PC的I/O点，原来由继电器—接触器硬件完成的逻辑控制功能由PLC机的软件——梯形图及程序替代完成。例如，电动机正反转控制电路、原电气控制线路图如图一所示。由PLC控制替代后，其梯形图如图二所示。
图二PLC设计梯形图这种方法，其优点是程序设计方法简单，有现成的电气控制线路作依据，设计周期短。一般在
旧设备电气控制系统改造中，对于不太复杂的控制系统常采用。
二、逻辑代数设计法
由于电气控制线路与逻辑代数有一一对应的关系，因此对开关量的控制过程可用逻辑代数式表示、分析和设计。
基本设计步骤如下：
1.根据控制要求列出逻辑代数表达式。
2.对逻辑代数式进行化简。
3.根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。
下面举一简单例子来具体说明：
某一电动机只有在三个按钮中任何一个或任何两个动作时，才能运转，而在其他任何情况下都不运转，试设计其梯形图。
将电动机运行情况由PLC输出点Y0来控制，三个按钮分别对应PLC输入地址为X1、X2、X3；根据题意，三个按钮中任何一个动作，PLC的输出点Y0就有输出。其逻辑代数表达式为三个变量中任一或二个为“1”时，输出点Y0为“1”；其逻辑代数表达式为Y0=(X1+X2+X3)*( + + )，简化该式得Y0=X1( + )+ (X2+X3)。
根据逻辑代数表达式，画梯形图，如图三所示。图三利用这种方法设计，最大的特点是可以把很多的逻辑关系最简化。
当然，出于可靠和安全性角度考虑的冗余设计是另外一个问题。
三、程序流程图设计法
PLC采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图表示。由于PC的程序执行为循环扫描工作方式，因而与计算机程序框图不同点是，PLC程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。
下面以电动机自动往返控制为例，说明这种设计方法的应用。
首先画出电动机自动往返工艺流程图，如图四所示。
接着，根据流程图，设计梯形图，如图五所示。
四、功能模块设计法
根据模块化设计思想，可对系统按控制功能进行模块划分，依次对各控制的功能模块设计梯形图。
例如，在PLC电梯控制系统中，对电梯控制按功能可分为：厅门开关控制模块，选层控制模块，电梯运行控制模块，呼梯显示控制模块等。按电梯功能进行梯形图设计，可使电梯相同功能的程序集中在一起，程序结构清晰，便于调试，还可以根据需要灵活增加其他控制功能。
当然，在设计中要注意模块之间的互相影响时、时序关系，以及联锁指令的使用条件。同一种控制功能可有不同的软件实现方法，应根据具体情况采用简单实用的方案，并应充分合理利用不同机型所提供的编程指令，使程序尽量简洁。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
关键词： 可编程控制器 梯形图 逻辑代数
引言
可编程控制器是将继电器控制的概念和设计思想与计算机技术及微电子技术相结合而形成的专门从事逻辑控制的微机系统。在PLC系统应用中，梯形图的设计是最主要的问题。梯形图不但沿用和发展了电气控制技术，而且其功能和控制指令已远远超过电气控制范畴。它不仅可实现逻辑运算，还具有算术运算、数据处理、联网通信等功能，是具有工业控制指令的微机系统。由于梯形图的设计是计算机程序设计与电气控制设计思想结合的产物，因此，其在设计方法上与计算机程序设计和电气控制设计既有着相同点，也有着不同点。本文对开关量控制系统梯形图的设计，提出了四种常用方法。
一、替代设计法
所谓替代设计法，就是用PLC机的程序，替代原有的继电器逻辑控制电路。它的基本思想是：将原有电气控制系统输入信号及输出信号做为PC的I/O点，原来由继电器—接触器硬件完成的逻辑控制功能由PLC机的软件——梯形图及程序替代完成。例如，电动机正反转控制电路、原电气控制线路图如图一所示。由PLC控制替代后，其梯形图如图二所示。
图二PLC设计梯形图这种方法，其优点是程序设计方法简单，有现成的电气控制线路作依据，设计周期短。一般在
旧设备电气控制系统改造中，对于不太复杂的控制系统常采用。
二、逻辑代数设计法
由于电气控制线路与逻辑代数有一一对应的关系，因此对开关量的控制过程可用逻辑代数式表示、分析和设计。
基本设计步骤如下：
1.根据控制要求列出逻辑代数表达式。
2.对逻辑代数式进行化简。
3.根据化简后的逻辑代数表达式画梯形图。
下面举一简单例子来具体说明：
某一电动机只有在三个按钮中任何一个或任何两个动作时，才能运转，而在其他任何情况下都不运转，试设计其梯形图。
将电动机运行情况由PLC输出点Y0来控制，三个按钮分别对应PLC输入地址为X1、X2、X3；根据题意，三个按钮中任何一个动作，PLC的输出点Y0就有输出。其逻辑代数表达式为三个变量中任一或二个为“1”时，输出点Y0为“1”；其逻辑代数表达式为Y0=(X1+X2+X3)*( + + )，简化该式得Y0=X1( + )+ (X2+X3)。
根据逻辑代数表达式，画梯形图，如图三所示。图三利用这种方法设计，最大的特点是可以把很多的逻辑关系最简化。
当然，出于可靠和安全性角度考虑的冗余设计是另外一个问题。
三、程序流程图设计法
PLC采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图表示。由于PC的程序执行为循环扫描工作方式，因而与计算机程序框图不同点是，PLC程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。
下面以电动机自动往返控制为例，说明这种设计方法的应用。
首先画出电动机自动往返工艺流程图，如图四所示。
接着，根据流程图，设计梯形图，如图五所示。
四、功能模块设计法
根据模块化设计思想，可对系统按控制功能进行模块划分，依次对各控制的功能模块设计梯形图。
例如，在PLC电梯控制系统中，对电梯控制按功能可分为：厅门开关控制模块，选层控制模块，电梯运行控制模块，呼梯显示控制模块等。按电梯功能进行梯形图设计，可使电梯相同功能的程序集中在一起，程序结构清晰，便于调试，还可以根据需要灵活增加其他控制功能。
当然，在设计中要注意模块之间的互相影响时、时序关系，以及联锁指令的使用条件。同一种控制功能可有不同的软件实现方法，应根据具体情况采用简单实用的方案，并应充分合理利用不同机型所提供的编程指令，使程序尽量简洁。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”