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[摘 要]可编程控制器是基于计算机技术和常规继电器技术发展起来的一种控制装置，在工业生产自动化过程中显示出极大的优越性，成为现代控制技术的重要支柱之一，本文针对可编程控制器系统设计进行了探讨，并提出了几点编程方法。
[关键词] 可编程控制器 程序设计 技巧
中图分类号：TP311.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0412-01
可编程控制器（Programmable Controller，简称P C 机）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术、通讯技术发展起来的工业自动化控制装置。它具有控制能力强、操作方便灵活、可靠性高等特点，因此在工业生产自动化过程中显示出极大的优越性。
目前，国内外 PC 机产品种类很多，虽然功能各有不同，但工作原理基本相同。PC机作为一种工业控制过程中专用电子计算机，在硬件的支持下，通过应用程序来完成控制任务。编程语言大多采用梯形图、指令表等。在PC 机的指令系统包括基本指令和扩展指令，基本指令一般在各种类型的PC 机都有，而不同厂家生产的不同型号的PC 机，使用的扩展指令是不尽相同的[1]。
一、PC 机程序设计步骤
（一）确定输入输出点数
根据控制任务，首先要分析哪些设备发送信号给PC机，如检测传感器，按钮开关等；哪些设备接收从 PC 机发出的信息，如PC 机控制电机启动或停止，接通或断开电磁阀，控制指示灯亮灭等。然后，将这些输入及输出设备统一进行编号，即分配输入及输出“点”，同时要求这些“点”与P C机的输入、输出通道接点相对应。这一步设计至关重要，否则无法实现控制任务。
（二）确定设备动作顺序
整个控制过程中，设备动作的先后顺序、每个设备动作几次等任务由 P C机内的定时器和计数器来实现。这些定时器和计数器也要进行编号，以确保设备的实际控制顺序。
（三）分配工作位
整个控制过程中，还需要使用内部辅助继电器、保持继电器。这些继电器都是非I /O 位，因此称它们为工作位。分配这些工作位时， 要按照工作要求有规律地使用，以确保调试、检查程序时方便一些。
（四）绘制梯形图
经过分析控制任务， 确定输入输出点数、确定设备动作顺序、确定工作位等步骤后，使用相应的助记符，将整个控制过程用梯形图描述出来。
（五）将梯形图转换成指令表语言
画好梯形图后，然后将梯形图转换成指令表程序，这样才能将程序输入到P C机中去。梯形图直观、形象，所以在编程时，很少直接使用指令表语言编程，而是根据控制要求绘制出梯形图，再由梯形图转换成对应的指令表。指令表是用来描述实现某一控制功能的语言，在转换过程中须遵循一定的语法规则。程序设计完成后， 后面步骤是程序的输入、检查、编辑和修改，这样才能使P C机扫描执行以完成预定的控制任务。
二、程序设计过程中应注意的问题
编程就是用编程语言把一个控制任务描述出来。在程序设计过程中还应注意以下几个问题。
（一）编程前要了解所使用PC机的技术指标。有些技术指标需要一般了解，有些指标则必须非常清楚。如：梯形图中使用的各种元件编号、图形符号应与所用的PC机机型及指令系统一致； PC机的运行方式、运行速度、程序语言、存储容量、指令条数、输入/输出继电器的点数等，这样内容也有非常清楚，不然无法最大限度地发挥PC机的作用。
（二）作为工业控制专用电子计算机， P C 机所有控制信息内部都是通过“0”和“1”两种数字状态进行传输、运算、处理和存贮的，因为同一时刻同一继电器的触点不能有两种状态，所以一个梯形图中一般不允许有双线圈输出的情况。
（三）为了确保绘出的梯形图简洁易懂，在绘制梯形图时，应注意下面几点：一是梯形图中的信号流向“从上到下、从左到右”，不能反向；二是几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个回路放在最上面；三是几个并联回路串联时，应将触点最多的回路放在最左边；四是几个线圈并联时， 含有触点的支路应放在无触点的支路的上边。
三、程序设计方法及注意事项
根据控制流程图、可编程控制器的I/O地址分配表，即可以开展程序设计工作。程序设计方法通常采用逻辑设计法、流程图设计法、经验设计法等。
（一）逻辑设计法。逻辑法是以布尔代数为原理，根据生产过程中各工步间检测元件状态的不同和变化，列出元件的状态表。根据检测元件、中间记亿元件、执行元件的逻辑表达式，转换成梯形图。这种设计方法常用于控制系统线路，采用此方法设计的梯形图简单易懂，占用元件及内存很少。
（二）流程图设计法。这种方法以“步”为核心，根据工作流程图，一步一步地设计下去，直到完成整个程序设计。编写工艺流程图是流程图设计法的关键。首先，将被控对象的工作过程分为若干步，在图中每一步用方框表示。用带箭头的直线相连每一步的方框，箭头方向表示上步转换进程。然后，根据加工工艺或生产过程，在直线左方画上工步转换条件。在方框的右边给出工步的控制对象。这种集合了工作过程的全部信息的工作流程图，为编制程序提供了依据。
（三）图形转换设计法。图形转化设计法是把继电器控制线路原理图，用可编程控制器中与之相对应的符号和功能相当的器件、按触点，转换成梯形图的设计方法。对现有继电器控制系统的技术改造用该方法是十分有利的。一般步骤是：首先，熟悉现有继电器控制线路；其次，依据继电器控制线路原理图画梯形图并编写语句表并存入存储器；最后，程序调试和运行。
目前普遍采用流程图设计法，因为流程图设计法可不受原继电器线路的约束。局部也可采用图形转换设计法和逻辑设计法。这样设计起来简单方便，周期短，调试容易。
（四）为提高可编程控制器的运行速度，程序设计时应注意以下问题：（1）遵循所选机型的编程要求；（2）尽量减少指令条数；（3）可多次重复使用输入、输出、内部继电器，定时器，计数器等器件的触点，这一点有别于常开、常闭触点数量有限传统的继电器器件。（4）在软件设时必须符合顺序执行的原则。
四、结 论
在工业控制系统中， 要根据控制任务和控制要求，选用合适的程序设计步骤和设计方法。可编程序控制器的指令是多样性的，指令本身给编程者提供了很大的想象空间，所以熟练的掌握运用这些指令，实现数据的传送、运算、变换及程序控制等功能，編写出的程序才能简洁易懂。
参考文献：
[1]金广业.可编程序控制器在我国的发展和应用[J].自动化博览，2004，3
[2]陈新欣，邓锦炽.开放式可编程控制器的设计[J].微型机与应用，2011，5
用，2011，5 [3] 谢克明.可编程序控制器原理与程序设计[M ]. 北京： 电子工业出版社， 2002.
[4] 郭宗仁.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M ]. 北京： 人民邮电出版社， 2002.
[5] 赵卫东，辛红. PLC 在温度控制系统中的应用[J] .仪器仪表学报， 2001，22（4）：469 - 471.
[关键词] 可编程控制器 程序设计 技巧
中图分类号：TP311.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）30-0412-01
可编程控制器（Programmable Controller，简称P C 机）是以微处理器为基础，综合计算机技术、自动控制技术、通讯技术发展起来的工业自动化控制装置。它具有控制能力强、操作方便灵活、可靠性高等特点，因此在工业生产自动化过程中显示出极大的优越性。
目前，国内外 PC 机产品种类很多，虽然功能各有不同，但工作原理基本相同。PC机作为一种工业控制过程中专用电子计算机，在硬件的支持下，通过应用程序来完成控制任务。编程语言大多采用梯形图、指令表等。在PC 机的指令系统包括基本指令和扩展指令，基本指令一般在各种类型的PC 机都有，而不同厂家生产的不同型号的PC 机，使用的扩展指令是不尽相同的[1]。
一、PC 机程序设计步骤
（一）确定输入输出点数
根据控制任务，首先要分析哪些设备发送信号给PC机，如检测传感器，按钮开关等；哪些设备接收从 PC 机发出的信息，如PC 机控制电机启动或停止，接通或断开电磁阀，控制指示灯亮灭等。然后，将这些输入及输出设备统一进行编号，即分配输入及输出“点”，同时要求这些“点”与P C机的输入、输出通道接点相对应。这一步设计至关重要，否则无法实现控制任务。
（二）确定设备动作顺序
整个控制过程中，设备动作的先后顺序、每个设备动作几次等任务由 P C机内的定时器和计数器来实现。这些定时器和计数器也要进行编号，以确保设备的实际控制顺序。
（三）分配工作位
整个控制过程中，还需要使用内部辅助继电器、保持继电器。这些继电器都是非I /O 位，因此称它们为工作位。分配这些工作位时， 要按照工作要求有规律地使用，以确保调试、检查程序时方便一些。
（四）绘制梯形图
经过分析控制任务， 确定输入输出点数、确定设备动作顺序、确定工作位等步骤后，使用相应的助记符，将整个控制过程用梯形图描述出来。
（五）将梯形图转换成指令表语言
画好梯形图后，然后将梯形图转换成指令表程序，这样才能将程序输入到P C机中去。梯形图直观、形象，所以在编程时，很少直接使用指令表语言编程，而是根据控制要求绘制出梯形图，再由梯形图转换成对应的指令表。指令表是用来描述实现某一控制功能的语言，在转换过程中须遵循一定的语法规则。程序设计完成后， 后面步骤是程序的输入、检查、编辑和修改，这样才能使P C机扫描执行以完成预定的控制任务。
二、程序设计过程中应注意的问题
编程就是用编程语言把一个控制任务描述出来。在程序设计过程中还应注意以下几个问题。
（一）编程前要了解所使用PC机的技术指标。有些技术指标需要一般了解，有些指标则必须非常清楚。如：梯形图中使用的各种元件编号、图形符号应与所用的PC机机型及指令系统一致； PC机的运行方式、运行速度、程序语言、存储容量、指令条数、输入/输出继电器的点数等，这样内容也有非常清楚，不然无法最大限度地发挥PC机的作用。
（二）作为工业控制专用电子计算机， P C 机所有控制信息内部都是通过“0”和“1”两种数字状态进行传输、运算、处理和存贮的，因为同一时刻同一继电器的触点不能有两种状态，所以一个梯形图中一般不允许有双线圈输出的情况。
（三）为了确保绘出的梯形图简洁易懂，在绘制梯形图时，应注意下面几点：一是梯形图中的信号流向“从上到下、从左到右”，不能反向；二是几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个回路放在最上面；三是几个并联回路串联时，应将触点最多的回路放在最左边；四是几个线圈并联时， 含有触点的支路应放在无触点的支路的上边。
三、程序设计方法及注意事项
根据控制流程图、可编程控制器的I/O地址分配表，即可以开展程序设计工作。程序设计方法通常采用逻辑设计法、流程图设计法、经验设计法等。
（一）逻辑设计法。逻辑法是以布尔代数为原理，根据生产过程中各工步间检测元件状态的不同和变化，列出元件的状态表。根据检测元件、中间记亿元件、执行元件的逻辑表达式，转换成梯形图。这种设计方法常用于控制系统线路，采用此方法设计的梯形图简单易懂，占用元件及内存很少。
（二）流程图设计法。这种方法以“步”为核心，根据工作流程图，一步一步地设计下去，直到完成整个程序设计。编写工艺流程图是流程图设计法的关键。首先，将被控对象的工作过程分为若干步，在图中每一步用方框表示。用带箭头的直线相连每一步的方框，箭头方向表示上步转换进程。然后，根据加工工艺或生产过程，在直线左方画上工步转换条件。在方框的右边给出工步的控制对象。这种集合了工作过程的全部信息的工作流程图，为编制程序提供了依据。
（三）图形转换设计法。图形转化设计法是把继电器控制线路原理图，用可编程控制器中与之相对应的符号和功能相当的器件、按触点，转换成梯形图的设计方法。对现有继电器控制系统的技术改造用该方法是十分有利的。一般步骤是：首先，熟悉现有继电器控制线路；其次，依据继电器控制线路原理图画梯形图并编写语句表并存入存储器；最后，程序调试和运行。
目前普遍采用流程图设计法，因为流程图设计法可不受原继电器线路的约束。局部也可采用图形转换设计法和逻辑设计法。这样设计起来简单方便，周期短，调试容易。
（四）为提高可编程控制器的运行速度，程序设计时应注意以下问题：（1）遵循所选机型的编程要求；（2）尽量减少指令条数；（3）可多次重复使用输入、输出、内部继电器，定时器，计数器等器件的触点，这一点有别于常开、常闭触点数量有限传统的继电器器件。（4）在软件设时必须符合顺序执行的原则。
四、结 论
在工业控制系统中， 要根据控制任务和控制要求，选用合适的程序设计步骤和设计方法。可编程序控制器的指令是多样性的，指令本身给编程者提供了很大的想象空间，所以熟练的掌握运用这些指令，实现数据的传送、运算、变换及程序控制等功能，編写出的程序才能简洁易懂。
参考文献：
[1]金广业.可编程序控制器在我国的发展和应用[J].自动化博览，2004，3
[2]陈新欣，邓锦炽.开放式可编程控制器的设计[J].微型机与应用，2011，5
用，2011，5 [3] 谢克明.可编程序控制器原理与程序设计[M ]. 北京： 电子工业出版社， 2002.
[4] 郭宗仁.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M ]. 北京： 人民邮电出版社， 2002.
[5] 赵卫东，辛红. PLC 在温度控制系统中的应用[J] .仪器仪表学报， 2001，22（4）：469 - 471.