一、引言
可編程控制器是將繼電器控制的概念和設計思想與計算機技術(shù)及微電子技術(shù)相結(jié)合而形成的 專門從事邏輯控制的微機系統(tǒng)。在pc系統(tǒng)應用中，梯形圖的設計往往是最主要的問題。梯形圖不但沿用和發(fā)展了電氣控制技術(shù)，而且其功能和控制指令已遠遠超過電氣控制范疇。它不僅可實現(xiàn)邏輯運算，還具有算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，是具有工業(yè)控制指令的微機系統(tǒng)。由于梯形圖的設計是計算機程序設計與電氣控制設計思想結(jié)合的產(chǎn)物，因此，在設計方法上與計算機程序設計和電氣控制設計既有著相同點，也有著不同點。本文對開關(guān)量控制系統(tǒng)梯形圖的設計，提出了四種常用方法。
二、替代設計法
所謂替代設計法，就是用pc機的程序，替代原有的繼電器邏輯控制電路。它的基本思想是： 將原有電氣控制系統(tǒng)輸入信號及輸出信號做為pc的i/o點，原來由繼電器—接觸器硬件完成的邏輯控制功能由pc機的軟件—梯形圖及程序替代完成。
例如，電動機正反轉(zhuǎn)控制電路，原電氣控制線路圖如圖1所示。由pc控制替代后，其i/o接線 圖和梯形圖分別如圖2、3所示。
圖1 繼電器控制線路圖
圖2 pc i/o接線圖
圖3 pc梯形圖
這種方法，其優(yōu)點是程序設計方法簡單，有現(xiàn)成的電氣控制線路作依據(jù)，設計周期短。一般 在舊設備電氣控制系統(tǒng)改造中，對于不太復雜的控制系統(tǒng)常采用。
三、邏輯代數(shù)設計法
由于電氣控制線路與邏輯代數(shù)有一一對應的關(guān)系，因此對開關(guān)量的控制過程可用邏輯代數(shù)式 表示、分析和設計。
基本設計步驟如下：
1、根據(jù)控制要求列出邏輯代數(shù)表達式。
2、對邏輯代數(shù)式進行化簡。
3、根據(jù)化簡后的邏輯代數(shù)表達式畫梯形圖。
下面舉一簡單例子來具體說明。
某一電動機只有在三個按鈕中任何一個或任何兩個動作時，才能運轉(zhuǎn)，而在其他任何情況下 都不運轉(zhuǎn)，試設計其梯形圖。
將電動機運行情況由pc輸出點0500來控制，三個按鈕分別對應pc輸入地址為a、b、c。根據(jù)題意，三個按鈕中任何一個動作，pc的輸出點0500就有輸出。其邏輯代數(shù)表達式為
當三個按鈕中有任何兩個動作時，輸出點0500的邏輯代數(shù)表達式為
因兩個條件是“或”關(guān)系，所以電動機運行條件應該為
簡化該式得
根據(jù)邏輯代數(shù)表達式，畫梯形圖，如圖4所示。
圖 4
利用這種方法設計，最大的特點是可以把很多的邏輯關(guān)系最簡化。
當然出于可靠和安全性角度考慮的冗余設計是另外一個問題。
四、程序流程圖設計法
pc采用計算機控制技術(shù)，其程序設計同樣可遵循軟件工程設計方法，程序工作過程可用流程 圖表示。由于pc的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計算機程序框圖不同點是，pc程序框圖在進行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行。
下面以全自動洗衣機控制為例，說明這種設計方法的應用。
首先畫出洗衣機工藝流程圖，如圖5所示。
圖5 洗衣機工藝流程圖
第二步選擇pc機型，設置i/o點編號。其i/o點編號分配如下：
i/o點分配計時/計數(shù)器分配
00起動開關(guān) t600正轉(zhuǎn)計時
01停止開關(guān) t601暫停計時
02手動排水開關(guān) t602反轉(zhuǎn)計時
03高水位開關(guān) t603暫停計時
04低水位開關(guān) t604脫水計時
20起動洗衣機 t605報警計時
21進水 c606洗滌次數(shù)
22正轉(zhuǎn)洗滌 c607脫水次數(shù)
23反轉(zhuǎn)洗滌
25排水
26脫水
27停止、報警
第三步，根據(jù)流程圖，設計梯形圖，如圖6所示
圖6 洗衣機梯形圖
五、功能模塊設計法
根據(jù)模塊化設計思想，可對系統(tǒng)按控制功能進行模塊劃分，依次對各控制的功能模塊設計梯 形圖。
例如，在pc電梯控制系統(tǒng)中，對電梯控制按功能可分為：廳門開關(guān)控制模塊，選層控制模塊，電梯運行控制模塊，呼梯顯示控制模塊等。按電梯功能進 行梯形圖設計，可使電梯相同功能的程序集中在一起，程序結(jié)構(gòu)清晰，便于調(diào)試，還可以根 據(jù)需要靈活增加其他控制功能。
當然，在設計中要注意模塊之間的互相影響時、時序關(guān)系，以及聯(lián)鎖指令的使用條件。同一 種控制功能可有不同的軟件實現(xiàn)方法，應根據(jù)具體情況采用簡單實用的方案，并應充分利用 不同機型所提供的編程指令，使程序盡量簡潔。
六、結(jié)束語
本文介紹了pc梯形圖的四種設計方法，除此之外，還有其他一些方法，如經(jīng)驗法。在系統(tǒng)設 計中對不同的環(huán)節(jié)，可根據(jù)具體情況，采用不同的設計方法。通常在全局上采用程序框圖及功能模塊方法設計；在舊設備改造中，采用替代法設計；在局部或具體功能的程序設計上，采用邏輯代數(shù)法和經(jīng)驗法。