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【摘 要】 本文从可编程控制器的概述出发，针对可编程控制器程序的设计方法进行详细探究。
【关键词】 可编程控制器；程序设计；方法
引言：
近年来，可编程序控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。PLC具有可靠性高、体积小、适应性强、维护方便及编程简单等特点，现已经成为现代制造工业四大支柱之一。PLC常用的设计方法有逻辑设计法、转换设计法等，不同的应用场合可以使用其中的一种或多种设计方法。
一、可编程控制器的概述
1、可编程控制器系统设计的基本原则
1.1确保控制系统的安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则，必须放在首位来考虑。不能安全可靠工作的电气控制系统，是不可能长期投入生产运行的。
1.2具备良好的扩展能力
适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量时，充分保留系统的扩展能力。
1.3最大限度地满足被控对象提出的各项控制要求
充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是PLC控制系统设计中最重要的一条原则。计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同解决重点问题和疑难问题。
1.4力求控制系统简单、经济，且使用与维修方便
在满足控制要求和系统运行可靠的前提下，应力求控制系统构成简单、经济。既要扩大工程的效益，又要不断地降低工程的成本，同时不能盲目的追求系统的高性能指标。只有构成简单的控制系统才能做到经济、实用，且使用方便，后期维护也容易[1]。
2、可编程控制器的发展概况
可编程控制器（PLC）在未出现之前，社会生产各大领域的控制系统大多由继电器和接触器进行控制，虽然该控制系统在设备的控制方面也发挥着一定的控制作用，但是由于该系统除了需要通过固定连接硬件来完成控制目标之外，其体积还非常庞大，在使用过程中还存在耗电大、寿命短以及故障发生率高的缺点。而可编程控制器（PLC）却具有体积小、使用寿命长、故障发生率较低、比较灵活以及操作简单方便的特点，因此，在可编程控制器（PLC）推出后很短一段时间内就直接取代继电器和接触器进控制系统，成为多个控制领域的主要控制设备。
二、可编程控制器程序的设计方法探究
1、转换设计法
转换设计法就是将电气控制系统转换成PLC控制系统的方法。这种转换是一种简便的编程方法，常用在生产设备升级改造中，如电动机降压启动控制电路改造中。其设计步骤如下：第一，根据电气原理图分析控制系统工作过程；第二，确定PLC输入、输出信号，画出PLC的外部硬件接线图；第三，确定PLC梯形图中的辅助继电器和定时器编号；第四，根据上述对应关系设计PLC梯形图，并进一步优化使梯形图满足合理性、条理性和可靠性。
設计时需遵循以下原则：第一，接触器、电磁阀等执行元件分配输出继电器，中间继电器分配辅助继电器；第二，启动和停止信号硬件接线时均采用常开触点，而在梯形图中停止信号采用常闭触点；第三，若PLC输入资源丰富，给热继电器常闭触点分配输入继电器，否则将其接在外部控制电路中；第四，时间继电器采用PLC的定时器/计数器代替[2]。
2、顺序设计法
顺序设计法是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的步，每个步对应一种操作状态，根据状态转换条件绘制顺序功能图，再按一定的规则转化为梯形图的设计方法。顺序设计法规律性很强，虽然设计出的程序较长，但是其程序结构清晰、可读性好，主要用于解决顺序控制问题。顺序设计法主要借助顺序功能图完成程序设计，其结构包括单一顺序、选择顺序和并行顺序3种。顺序设计法的设计步骤如下：第一，分析控制要求，确定输入、输出信号类型；第二，将控制过程分成若干工作步，明确各步的动作、转换条件；第三，根据上述分析过程绘制顺序功能图；第四，根据顺序功能图，利用顺序设计指令或辅助继电器设计梯形图。采用顺序设计法时需注意：初始步对应于系统启动时的初始状态，每个顺序功能图需有一个初始步；步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条件分隔；转换条件与转换条件之间不能直接相连，必须用一个步分隔。
3、时序设计法
时序设计法要先画出控制系统的时序工作图，再根据时序关系设计PLC梯形图程序的设计方法。时序设计法适合于以时间为基准的控制系统，如交通灯控制系统。其设计步骤如下：第一，根据控制系统要求分析PLC输入、输出信号；第二，绘制满足控制系统要求的时序工作图；第三，确定定时器的类型、编号及计数值等；第四，根据时序工作图设计梯形图。采用时序设计法设计梯形图时可利用以下技巧：若只用一个定时器，可借助比较指令简化程序，输出在定时器当前值大于等于起始时刻时启动，当前值小于结束时刻时停止；若采用多个定时器，则输出用定时器常开触点启动，常闭触点停止；程序中若有闪烁程序，可采用PLC内部的时钟脉冲信号或编写相应的程序；当定时器时间较长时，可采用定时器级联或计数器实现定时功能。
4、逻辑设计法
逻辑设计法是对控制系统进行逻辑分析和综合，将元件的通断状态视为以触点通断状态为逻辑变量的逻辑函数，再经过函数化简，最后利用PLC逻辑指令设计的方法。逻辑设计法常用于组合逻辑设计，其关键是根据逻辑表达式的逻辑关系将输入、输出量进行串并联组合。其设计步骤如下：第一，明确控制任务和要求，给输入、输出元件分配I/O资源；第二，根据控制过程分析，画出逻辑真值表；第三，列写逻辑表达式，并根据公式化简；第四，将化简后的逻辑表达式用PLC内部资源和指令进行设计。逻辑设计法的设计思路清晰，所编写的程序易于优化，因此广泛应用于简单的控制系统中，如电动机的多点控制和顺序控制等[3]。
5、经验设计法
经验设计法是要求设计者透彻理解PLC各种指令的功能，凭着对各种典型控制环节和基本单元电路的设计经验，选择各种指令并进行修改和完善相应程序的方法。这种方法没有固定模式可循，设计出的程序质量与编程者的经验有很大关系，通常借助系统流程图辅助完成设计。其设计步骤如下：第一，根据控制要求确定输入、输出继电器；第二，根据工作过程绘制系统流程图；第三，根据设计经验选择PLC指令并设计梯形图；第四，反复试验并完善梯形图以满足全部控制要求。常用的设计经验包括起保停控制电路、顺序控制、脉冲发生器等，设计中常用的自锁、互锁和联锁的设计技巧如下：自锁是在启动按钮两端并联同名接触器常开触点；互锁是在接触器线圈上方串联异名常闭触点；启动（停止）联锁是在控制电路中串联异名常开（常闭）触点。
三、结束语
综上所述，可编程控制器整个系统的设计是一个全面、精细的设计、调试过程，某个环节出现问题，都会影响到整个系统的正常运行，因此，在掌握了PLC的指令系统及编程规则以后，将PLC更好的应用到实际工程中去，使PLC能够实现对生产机械或生产过程的控制，并带来更可靠、更高的质量和更高的效益。
参考文献：
[1]丁明华.可编程控制器程序设计方法初探[J].电子技术与软件工程，2013（22）：271-272.
[2]麻桃花.可编程控制器应用系统设计方法[J].价值工程，2013（23）：186-187.
[3]李照芬.基于可编程控制器的供水系统设计与实现[D].云南大学，2013.
本文所有参考资料来源于中国知网。
【关键词】 可编程控制器；程序设计；方法
引言：
近年来，可编程序控制器（PLC）是以自动控制技术、微计算机技术和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置。PLC具有可靠性高、体积小、适应性强、维护方便及编程简单等特点，现已经成为现代制造工业四大支柱之一。PLC常用的设计方法有逻辑设计法、转换设计法等，不同的应用场合可以使用其中的一种或多种设计方法。
一、可编程控制器的概述
1、可编程控制器系统设计的基本原则
1.1确保控制系统的安全可靠
保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则，必须放在首位来考虑。不能安全可靠工作的电气控制系统，是不可能长期投入生产运行的。
1.2具备良好的扩展能力
适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量时，充分保留系统的扩展能力。
1.3最大限度地满足被控对象提出的各项控制要求
充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是PLC控制系统设计中最重要的一条原则。计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同解决重点问题和疑难问题。
1.4力求控制系统简单、经济，且使用与维修方便
在满足控制要求和系统运行可靠的前提下，应力求控制系统构成简单、经济。既要扩大工程的效益，又要不断地降低工程的成本，同时不能盲目的追求系统的高性能指标。只有构成简单的控制系统才能做到经济、实用，且使用方便，后期维护也容易[1]。
2、可编程控制器的发展概况
可编程控制器（PLC）在未出现之前，社会生产各大领域的控制系统大多由继电器和接触器进行控制，虽然该控制系统在设备的控制方面也发挥着一定的控制作用，但是由于该系统除了需要通过固定连接硬件来完成控制目标之外，其体积还非常庞大，在使用过程中还存在耗电大、寿命短以及故障发生率高的缺点。而可编程控制器（PLC）却具有体积小、使用寿命长、故障发生率较低、比较灵活以及操作简单方便的特点，因此，在可编程控制器（PLC）推出后很短一段时间内就直接取代继电器和接触器进控制系统，成为多个控制领域的主要控制设备。
二、可编程控制器程序的设计方法探究
1、转换设计法
转换设计法就是将电气控制系统转换成PLC控制系统的方法。这种转换是一种简便的编程方法，常用在生产设备升级改造中，如电动机降压启动控制电路改造中。其设计步骤如下：第一，根据电气原理图分析控制系统工作过程；第二，确定PLC输入、输出信号，画出PLC的外部硬件接线图；第三，确定PLC梯形图中的辅助继电器和定时器编号；第四，根据上述对应关系设计PLC梯形图，并进一步优化使梯形图满足合理性、条理性和可靠性。
設计时需遵循以下原则：第一，接触器、电磁阀等执行元件分配输出继电器，中间继电器分配辅助继电器；第二，启动和停止信号硬件接线时均采用常开触点，而在梯形图中停止信号采用常闭触点；第三，若PLC输入资源丰富，给热继电器常闭触点分配输入继电器，否则将其接在外部控制电路中；第四，时间继电器采用PLC的定时器/计数器代替[2]。
2、顺序设计法
顺序设计法是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的步，每个步对应一种操作状态，根据状态转换条件绘制顺序功能图，再按一定的规则转化为梯形图的设计方法。顺序设计法规律性很强，虽然设计出的程序较长，但是其程序结构清晰、可读性好，主要用于解决顺序控制问题。顺序设计法主要借助顺序功能图完成程序设计，其结构包括单一顺序、选择顺序和并行顺序3种。顺序设计法的设计步骤如下：第一，分析控制要求，确定输入、输出信号类型；第二，将控制过程分成若干工作步，明确各步的动作、转换条件；第三，根据上述分析过程绘制顺序功能图；第四，根据顺序功能图，利用顺序设计指令或辅助继电器设计梯形图。采用顺序设计法时需注意：初始步对应于系统启动时的初始状态，每个顺序功能图需有一个初始步；步与步之间不能直接相连，必须用一个转换条件分隔；转换条件与转换条件之间不能直接相连，必须用一个步分隔。
3、时序设计法
时序设计法要先画出控制系统的时序工作图，再根据时序关系设计PLC梯形图程序的设计方法。时序设计法适合于以时间为基准的控制系统，如交通灯控制系统。其设计步骤如下：第一，根据控制系统要求分析PLC输入、输出信号；第二，绘制满足控制系统要求的时序工作图；第三，确定定时器的类型、编号及计数值等；第四，根据时序工作图设计梯形图。采用时序设计法设计梯形图时可利用以下技巧：若只用一个定时器，可借助比较指令简化程序，输出在定时器当前值大于等于起始时刻时启动，当前值小于结束时刻时停止；若采用多个定时器，则输出用定时器常开触点启动，常闭触点停止；程序中若有闪烁程序，可采用PLC内部的时钟脉冲信号或编写相应的程序；当定时器时间较长时，可采用定时器级联或计数器实现定时功能。
4、逻辑设计法
逻辑设计法是对控制系统进行逻辑分析和综合，将元件的通断状态视为以触点通断状态为逻辑变量的逻辑函数，再经过函数化简，最后利用PLC逻辑指令设计的方法。逻辑设计法常用于组合逻辑设计，其关键是根据逻辑表达式的逻辑关系将输入、输出量进行串并联组合。其设计步骤如下：第一，明确控制任务和要求，给输入、输出元件分配I/O资源；第二，根据控制过程分析，画出逻辑真值表；第三，列写逻辑表达式，并根据公式化简；第四，将化简后的逻辑表达式用PLC内部资源和指令进行设计。逻辑设计法的设计思路清晰，所编写的程序易于优化，因此广泛应用于简单的控制系统中，如电动机的多点控制和顺序控制等[3]。
5、经验设计法
经验设计法是要求设计者透彻理解PLC各种指令的功能，凭着对各种典型控制环节和基本单元电路的设计经验，选择各种指令并进行修改和完善相应程序的方法。这种方法没有固定模式可循，设计出的程序质量与编程者的经验有很大关系，通常借助系统流程图辅助完成设计。其设计步骤如下：第一，根据控制要求确定输入、输出继电器；第二，根据工作过程绘制系统流程图；第三，根据设计经验选择PLC指令并设计梯形图；第四，反复试验并完善梯形图以满足全部控制要求。常用的设计经验包括起保停控制电路、顺序控制、脉冲发生器等，设计中常用的自锁、互锁和联锁的设计技巧如下：自锁是在启动按钮两端并联同名接触器常开触点；互锁是在接触器线圈上方串联异名常闭触点；启动（停止）联锁是在控制电路中串联异名常开（常闭）触点。
三、结束语
综上所述，可编程控制器整个系统的设计是一个全面、精细的设计、调试过程，某个环节出现问题，都会影响到整个系统的正常运行，因此，在掌握了PLC的指令系统及编程规则以后，将PLC更好的应用到实际工程中去，使PLC能够实现对生产机械或生产过程的控制，并带来更可靠、更高的质量和更高的效益。
参考文献：
[1]丁明华.可编程控制器程序设计方法初探[J].电子技术与软件工程，2013（22）：271-272.
[2]麻桃花.可编程控制器应用系统设计方法[J].价值工程，2013（23）：186-187.
[3]李照芬.基于可编程控制器的供水系统设计与实现[D].云南大学，2013.
本文所有参考资料来源于中国知网。