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逻辑设计法设计PLC程序控制电路

逻辑设计方法是以逻辑组合或逻辑时序的方法和形式来设计PLC程序，可分为组合逻辑设计法和时序逻辑设计法两种。这种设计方法既具有严密可循的规律件、明确可行的设计步骤，又具有简便、直观和十分规范的特点。下面将以通风系统运行状态监控为例，介绍组合逻辑设计法的典型应用。

  (1)通风系统运行状态的监控要求

  在一个通风系统中，现有4台电动机驱动4台风机运转。为了保证工作人员的安全，一股要求至少3台电动机运行。用绿、黄、红三色柱状指示灯来对电动机的运动状态进行监控指示。当3台及3台以上电动机运行时，绿灯亮，表示系统通风良好；当两台电动机运行时黄灯亮，表示通风状况不佳，需要改善；当少于两台电动机运行时红灯亮起并闪烁，发出警告表示通风太差，需马上排除故障或进行人员疏散。

  (2)风机运行状态监控的PLC实际接线图

  该系统PLC的实际接线图如图5-11所示。图中I0.0、I0.1、I0.2、I0.3分别表示4台电动机运行状态检测传感器，当电动机运行时有信号输入，停止时无信号输入。

  (3)风机运行状态监控的梯形图和语句表程序按照组合逻辑设计法设计的风机运行状态监控的梯形图和语句表程序如图5-12所示。

  (4)设计说明

  用A、B、C、D来分别表示4台风机的运行状态。分别用F1、F2、F3表示红灯、绿灯和黄灯。3盏灯的状态与系统的3种工作状态一一对应，下面分别针对这3种工作状态建立逻辑表达式。

  ①红灯闪烁用"0"表示风机停止和指示灯"灭"，用“1”表示风机运行和指示灯“亮”(红灯的闪烁也用“亮”这种状态表示)。这种情况下的工作状态表如表5-10所示。

  由状态表可得F1的逻辑函数为：

  F1=ABCD ABCD ABCD ABCD 化简后得：Fl=AB(CD CD) CD(AB)根据该逻辑函数画出其梯形图如图5-13所示。

  绿灯亮 列出其工作状态表如表5-11所示。

  由状态表可得F2的逻辑函数为：

  F2=ABCD ABCD ABCD ABCD 化简后得：F2=AB(C D) CD(AB)根据该逻辑函数画出其梯形图如图5-14所示。

  ③黄灯亮 列其工作状态表如表5-12所示。

  由状态表可得F3的逻辑函数为：

  F3=ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD ABCD

  化简后得：F3=(AB AB)(CD CD) ABCD ABCD 根据该逻辑函数画出其梯形图如图5-15所示。

  *后将红、绿、黄灯的控制梯形图合并，转换成S7PLC控制程序，如图5-12所示。在红灯控制程序中常开触点SM0.5是特殊存储器标志位，用来发生秒脉冲，以实现红灯闪烁。

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经验设计法设计PLC程序控制电路

经验设计法，即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，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时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，称为经验设计法。经验设计法用于较简单的梯形图设计。

  用经验设计法设计PLC程序时大致可以按下而几步来进行。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。下面通过PLC控制送料小车的经验设计实例来介绍经验设计法。

  (1)送料小车运行示意及I/O分配图

  送料小车运行示意及I/O分配图如图5-9所示。送料小车在左限位开关I0.4处装料；20s后装料结束，开始右行；碰到右限位开关10.3后停下来卸料；25s后左行；碰到左限位开关I0.4后又停下来装料。这样不停地循环工作，直到按下停止按钮10.2。按钮I0.0和10.1分别用来启动小车右行和左行。

  (2)以成熟经验来设计送料小车控制梯形图和语句表程序

  以电动机正反转控制梯形图的成熟经验为基础，设计出的送料小车控制控制梯形图和语句表程序如图5-10所示。

  (3)设计说明

  为使小车自动停止，将I0.3和I0.4的常闭触点分别与Q0.0和Q0.1的线圈串联。为使小车自动启动，将控制装、卸料延时的定时器T37和 T38的常开触点，分别与手动启动右行和左行的10.0、10.1的常开触点并联，并用两个限位开关对应的10.4和10.3的常开触点分别接通装料、卸料电磁阀和相应的定时器。设小车在启动时是空车，按下左行启动按钮Io.1，Q0.1得电，小车开始左行，碰到左限位开关时，10，4的常闭触点断开，使Q0.1失电，小车停止左行。10.4的常开触点接通，使Q0.2和T37的线圈得电，开始装料和延时。20s后T37的常开触点闭合，使Q0.0得电，小车右行。小车离开左限位开关后，10.4变为"O"状态，Q0.2和T37的线圈失电，停止装料，T37被复位。小车右行和卸料过程与上面的过程基本相同。如果小车正在运行时按停止按钮I0.2，小车将停止运动，系统停止工作。

  经验设计法对于一些比较简单的程序设计是比较有效的，可以收到快速、简单的效果。由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者要有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有固定的规律可遵循，具有很大的试探件和随意性，往往需经过多次反复修改和完善才能符合设计要求，设计的结果往往不是很规范，且因人而异。

  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，一般存在以下两个问题。

  ①考虑多、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，很可能会对系统其他部分程序产生意想不到的影响，往往花费了很多时间，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。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，这会给PLC系统的维护和改进带来许多困难。

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