2.3 编程法

PLC常用的编程法有三种：经验法、顺序控制法、解析法。

2.3.1 经验法

所谓“经验法”，就是利用自己的或别人的经验进行程序设计。这种方法要求用户在熟悉常用基本电路的条件下，掌握梯形图设计的基本原则及编程技巧，以便把“经验程序”改编成符合自己要求的控制程序。

2.3.2 顺序控制法

所谓顺序控制，就是按照生产工艺规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序在生产过程中各个执行机构自动地、有序地进行动作。它将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，弄清各个状态的功能以及每个状态之间的顺序关系，将这些状态联系起来，形成状态转移图，进而根据状态转移图编写出梯形图或指令表。

2.3.3 解析法

PLC的逻辑控制，实际是逻辑问题的综合，可根据组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解；然后，根据求解的结果，或画成梯形图，或直接编写指令。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，并可避开编程的盲目性，是较有效的方法。

采用这种方法改造继电控制电路，即根据继电原理图搞清设备的控制原理和动作过程后，自行设计符合控制要求的程序，这要求设计人员具有丰富的程序设计经验。同时，由于对操作人员的安全及生产设备的安全运行要求很高，而工业现场的环境又很复杂，所以要求设计人员要有丰富的现场设备维护经验，在设计时要充分考虑到各种意外情况的发生。本章节将重点介绍经验法。

2.3.4 程序设计的基本步骤

要改造编写一个PLC的控制程序，可按以下步骤进行。

1.设备动作、工艺要求分析

根据原有的继电控制原理图分析设备的控制原理，搞清主电路上几个接触器的动作规律。确定输入、输出信号的点数和性质。

2.输入/输出的分配

1）PLC的输入点数与控制对象的输入信号总是相对应的，输出点数与输出的控制回路也是相对应的。故通道分配实际是把PLC的输入点号分配给实际的输入电路，给输出电路分配一定的PLC输出点号。编程时按点号建立逻辑或控制关系，接线时按点号“对号入座”进行接线。这样，PLC才可能正确地实现控制。

2）通道分配在硬件上应注意防止输出信号对输入信号的干扰，并做到便于布线。

3）在软件上，分配输入/输出点号最好能按一定的规律，便于使用字指令或子程序编程，提高程序的效率。

4）在个别情况下，也可能出现实际输入点数比PLC的输入点数多，或输出控制的动作数比PLC的输出点数多。这时，对输入信号可在进入PLC前，用接线做些逻辑组合，把一个点号给两个或多个经串联或并联后的输入信号，或用一个点号分别给两个点，用输出点在其间做切换。输出点不够，也可做相应组合，只是这样靠外部接线去组合不能太多，否则就失去了PLC的灵活性。点数不够，还是要先用点数更多的PLC为好。

3.画梯形图

1）画梯形图，也就是编写PLC程序。用户可以选择自己熟悉的编程方法（经验法、顺序控制法、解析法、图解法等）编程。

2）PLC的程序要合理组织，特别是程序较复杂的，要力争模块化，分成模块编写。

4.装载与调试程序

1）编好的程序要装入PLC后才能进行调试。装载可以通过手持编程器、图形编程器或个人计算机来完成。为了使用手持编程器，还需要将梯形图转化成语句表形式。如果使用计算机或图形编程器编程，则直接用梯形图形式即可。

2）脱机设计的程序不可能没有问题，而这些问题也只有在联机调试过程中，才能得到解决。调试要借助编程器或计算机，或通过一些信号显示，使控制对象的状态便于观察，使PLC的工作尽可能“透明”；同时，还要能对PLC的一些状态进行强制，使某点为“ON”或“OFF”。这样，才便于找出问题、分析问题及解决问题，进而使程序不断完善，以达到预期的目的。

2.3.5 经验编程法设计梯形图

“经验编程法”顾名思义是依据设计者经验进行设计的方法。经验编程法用设计继电器电路的方法来设计比较简单的开关量控制系统的梯形图，即在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，增加一些触点或中间编程元件，最后才能得到一个较为满意的结果。

这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果也不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系，一般用于较简单的控制系统的设计。在一些教材和手册中给出了大量常用的继电器控制电路，在用经验编程法设计梯形图时可以参考这些电路。当您的设计经历多起来时，经验编程法就会得心应手。

1.经验编程法设计梯形图主要基于以下几点

1）PLC的编程从梯形图来看，其根本点是找出符合控制要求的系统各个输出的工作条件，这些条件又总是以机内各种器件的逻辑关系出现的。

2）梯形图的基本模式为启、保、停电路。每个启、保、停电路一般只针对一个输出，这个输出可以是系统的实际输出，也可以是中间变量。

3）梯形图编程中有一些约定俗成的基本环节，它们都有一定的功能，可以像积木一样在许多地方应用。

图2-37 继电器控制和PLC程序对比

2.常闭触点的输入处理

在输入的开关量信号中，有些用常开触点输入，有些输入信号只能由常闭触点提供（如限位保护触点或热保护触点），在这种情况下，在编辑梯形图时应做出相应的处理。如图2-37a是控制电动机运行的继电器控制电路，SB₁和SB₂分别是起动按钮和停止按钮，如果将它们的常开触点接到PLC的输入端，如图2-37b所示，则梯形图2-37c中的触点的类型与图2-37a完全一致。

如果接入PLC的是SB₂的常闭触点，如图2-38a所示，而梯形图仍然是图2-37c，则当PLC一通电X1的常闭触点断开，Y0线圈是不会得电的。要想让程序正常运行，应将梯形图改为图2-38b所示的程序。

图2-38 PLC硬件接线和梯形图

2.3.6 经验编程法应用实例

例：三相异步电动机Y-△起动能耗制动控制电路如图2-39所示，将其改造成用PLC程序控制。

图2-39 星三角起动能耗制动控制电路

1.控制原理分析

制动过程：

2.主电路动作分析

起动过程：

1）按下起动按钮后，KM₁得电、KM₃得电、KT得电，电动机开始星形起动。

2）等时间继电器KT计时时间到后，KM₃失电、KM₂得电，电动机△运行。

停止过程：按下停止按钮后，KM₄得电、KM₃得电，电动机在Y形联结下进行能耗制动。

在任何时候都不允许KM₂和KM₃同时得电，否则将导致两相短路，KM₁和KM₄也不能同时吸合。

3.分配PLC的输入点和输出点（I/O分配）并画出PLC硬件接线图（见表2-1和图2-40）

图2-40 硬件接线图

表2-1 I/O分配表

4.梯形图设计

（1）起动和停止控制程序设计 当按下起动按钮X2后，X2常开触点闭合，使输出继电器Y1得电并自锁。同时Y3得电，通过主电路使电动机处于Y形联结；定时器T0开始计时，设定时间为5s。停止信号是X1的常闭触点。梯形图如图2-41所示。

（2）星-三角转换控制程序的设计 当定时器T0计时时间到达后，利用T0的常闭触点切断输出继电器Y3，同时利用T0的常开触点接通输出继电器Y2，通过主电路把电动机切换到三角形运行状态。至此定时器T0已完成计时任务，可利用Y2的常闭触点切断它。为了防止T0失电后其触点复位而断开Y2通路，所以应该在Y2通路上加上自锁。同时Y2和Y3通路应进行联锁。梯形图如图2-42所示。

图2-41 梯形图

图2-42 梯形图

（3）能耗制动控制程序的设计 按下停止按钮X1后，X1的常闭触点断开，切断Y1和Y2通路，通过主电路切断电动机的交流电源。然后利用X1的常开触点闭合，接通Y4通路，通过主电路把交流进行整流后送入电动机中，同时接通Y3通路使电动机处于Y形联结。此时电动机在Y形联结下进行能耗制动。为了防止Y4触点闭合后接通Y1、T0和Y2回路，故在Y1、T0和Y2回路中串入Y4的常闭触点。梯形图如图2-43所示。

（4）过载保护和联锁保护程序的设计 当电动机在运行过程中发生过载时应能及时切断电动机的电源，对电动机进行保护。热继电器的常闭触点已分配给X0，故只需在回路中串入X0的常开触点即可。同时为了防止Y1和Y4同时吸合，所以在Y4通路中串入Y1的常闭触点。完整的梯形图如图2-44所示。

图2-43 梯形图

图2-44 完整的梯形图