邏輯設(shè)計(jì)法在PLC應(yīng)用程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

曹麗蘋

(保定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 保定 071002)

1 邏輯設(shè)計(jì)法

邏輯設(shè)計(jì)法簡稱邏輯法，其理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。它繼承傳統(tǒng)的繼電器邏輯設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)以適合于PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。邏輯設(shè)計(jì)法的基本設(shè)計(jì)思想是：分析系統(tǒng)控制要求，將控制電路中的元件作為邏輯變量，元件的通斷狀態(tài)對(duì)應(yīng)邏輯變量的“1”和“0”，列輸入輸出狀態(tài)表，并化簡得到邏輯函數(shù)。將邏輯表達(dá)式用PLC的邏輯指令轉(zhuǎn)換成梯形圖。邏輯設(shè)計(jì)法主要適用于對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的場合。

2 邏輯設(shè)計(jì)法的編程步驟

使用邏輯法設(shè)計(jì)PLC梯形圖的一般設(shè)計(jì)步驟如下：

(1)用邏輯變量表示各輸入、輸出信號(hào)，并設(shè)定對(duì)應(yīng)狀態(tài)的邏輯值。

(2)根據(jù)控制要求，列出輸入、輸出狀態(tài)表。

(3)根據(jù)狀態(tài)表寫出相應(yīng)的邏輯函數(shù)表達(dá)式，并化簡。

(4)根據(jù)化簡后的邏輯函數(shù)表達(dá)式，畫出梯形圖。

(5)對(duì)梯形圖合并整理，進(jìn)行規(guī)則檢查并調(diào)試。

3 邏輯設(shè)計(jì)法應(yīng)用案例

根據(jù)以上介紹的邏輯設(shè)計(jì)法編程步驟，以車間排風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控為例，介紹邏輯設(shè)計(jì)法在開關(guān)量程序控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。

3.1 明確控制要求，分配PLC的輸入、輸出端子，畫出PLC硬件原理圖

3.1.1 系統(tǒng)控制要求分析

某車間排風(fēng)系統(tǒng)由3臺(tái)排風(fēng)機(jī)組成，對(duì)排風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，利用指示燈進(jìn)行狀態(tài)指示，具體要求如下：

(1)系統(tǒng)中有2臺(tái)或2臺(tái)以上排風(fēng)機(jī)工作時(shí)，指示燈保持連續(xù)發(fā)光。

(2)系統(tǒng)中只有1臺(tái)排風(fēng)機(jī)工作時(shí)，指示燈以0.5Hz頻率閃爍報(bào)警。

(3)當(dāng)3臺(tái)排風(fēng)機(jī)都不工作時(shí)，指示燈以2Hz頻率閃爍報(bào)警。

3.1.2 分配PLC的輸入、輸出端子

分析輸入、輸出設(shè)備數(shù)量，進(jìn)行I/O端子分配。PLC以三菱FX2N-48MR為例，該控制系統(tǒng)共3臺(tái)排風(fēng)機(jī)，所以分配3個(gè)輸入端子，輸出有一個(gè)狀態(tài)指示燈，需要一個(gè)端子。輸入、輸出端子分配表如表1所示，PLC硬件原理圖圖1所示。

表1 排風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC輸入、輸出端子分配表

圖1 PLC控制系統(tǒng)接線圖

3.2 編制控制系統(tǒng)狀態(tài)表

排風(fēng)機(jī)各種運(yùn)行情況所對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)是唯一的，若用“1”表示排風(fēng)機(jī)開機(jī)，用“0”表示排風(fēng)機(jī)停止，燈的亮與閃使用同一輸出，閃是在亮的基礎(chǔ)上串聯(lián)時(shí)鐘脈沖，可列出控制系統(tǒng)狀態(tài)表如表2所示。

3.3 寫出輸入、輸出邏輯表達(dá)式

表2中前4行表示有2臺(tái)或3臺(tái)排風(fēng)機(jī)正常工作，邏輯表達(dá)式為Y0=X1X2+X0X2+X0X1。

表2 排風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)表

3.4 將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成梯形圖

按系統(tǒng)控制要求，將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換成梯形圖并將三種情況綜合在一起，即可得到總的梯形圖。需要注意的是，匯總以后的梯形圖要符合梯形圖設(shè)計(jì)規(guī)則。因?yàn)?種工作狀態(tài)用一個(gè)指示燈指示，為了避免程序出現(xiàn)雙線圈的錯(cuò)誤，將指示燈3種工作狀態(tài)分別用內(nèi)部輔助繼電器表示，用定時(shí)器的不同定時(shí)值組合實(shí)現(xiàn)不同頻率閃爍，用3個(gè)內(nèi)部輔助繼電器共同驅(qū)動(dòng)指示燈工作。排風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的梯形圖如圖2所示。

4 結(jié)語

邏輯設(shè)計(jì)法的最大優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)思路清晰、所編程序易于優(yōu)化、方法實(shí)用、可靠。邏輯法的難點(diǎn)在于列出輸入、輸出狀態(tài)表后，能正確寫出邏輯表達(dá)式，并且能合理選用適當(dāng)方法(如卡諾圖)對(duì)原始表達(dá)式進(jìn)行化簡。當(dāng)輸入開關(guān)量較多時(shí)，寫出的邏輯表達(dá)式往往比較復(fù)雜。

圖2 排風(fēng)機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的梯形圖