邏輯設計法在PLC應用程序設計中的應用

曹麗蘋

(保定職業技術學院，河北 保定 071002)

1 邏輯設計法

邏輯設計法簡稱邏輯法，其理論基礎是邏輯代數。它繼承傳統的繼電器邏輯設計方法，經過適當的改進以適合于PLC應用程序的設計。邏輯設計法的基本設計思想是：分析系統控制要求，將控制電路中的元件作為邏輯變量，元件的通斷狀態對應邏輯變量的“1”和“0”，列輸入輸出狀態表，并化簡得到邏輯函數。將邏輯表達式用PLC的邏輯指令轉換成梯形圖。邏輯設計法主要適用于對開關量進行控制的場合。

2 邏輯設計法的編程步驟

使用邏輯法設計PLC梯形圖的一般設計步驟如下：

(1)用邏輯變量表示各輸入、輸出信號，并設定對應狀態的邏輯值。

(2)根據控制要求，列出輸入、輸出狀態表。

(3)根據狀態表寫出相應的邏輯函數表達式，并化簡。

(4)根據化簡后的邏輯函數表達式，畫出梯形圖。

(5)對梯形圖合并整理，進行規則檢查并調試。

3 邏輯設計法應用案例

根據以上介紹的邏輯設計法編程步驟，以車間排風機運行狀態監控為例，介紹邏輯設計法在開關量程序控制系統中的具體應用。

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 系統控制要求分析

某車間排風系統由3臺排風機組成，對排風機工作狀態進行監控，利用指示燈進行狀態指示，具體要求如下：

(1)系統中有2臺或2臺以上排風機工作時，指示燈保持連續發光。

(2)系統中只有1臺排風機工作時，指示燈以0.5Hz頻率閃爍報警。

(3)當3臺排風機都不工作時，指示燈以2Hz頻率閃爍報警。

3.1.2 分配PLC的輸入、輸出端子

分析輸入、輸出設備數量，進行I/O端子分配。PLC以三菱FX2N-48MR為例，該控制系統共3臺排風機，所以分配3個輸入端子，輸出有一個狀態指示燈，需要一個端子。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 排風機狀態監控系統的PLC輸入、輸出端子分配表

圖1 PLC控制系統接線圖

3.2 編制控制系統狀態表

排風機各種運行情況所對應的顯示狀態是唯一的，若用“1”表示排風機開機，用“0”表示排風機停止，燈的亮與閃使用同一輸出，閃是在亮的基礎上串聯時鐘脈沖，可列出控制系統狀態表如表2所示。

3.3 寫出輸入、輸出邏輯表達式

表2中前4行表示有2臺或3臺排風機正常工作，邏輯表達式為Y0=X1X2+X0X2+X0X1。

表2 排風機狀態監控系統的狀態表

3.4 將邏輯函數轉換成梯形圖

按系統控制要求，將邏輯函數轉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計規則。因為3種工作狀態用一個指示燈指示，為了避免程序出現雙線圈的錯誤，將指示燈3種工作狀態分別用內部輔助繼電器表示，用定時器的不同定時值組合實現不同頻率閃爍，用3個內部輔助繼電器共同驅動指示燈工作。排風機狀態監控系統的梯形圖如圖2所示。

4 結語

邏輯設計法的最大優點是設計思路清晰、所編程序易于優化、方法實用、可靠。邏輯法的難點在于列出輸入、輸出狀態表后，能正確寫出邏輯表達式，并且能合理選用適當方法(如卡諾圖)對原始表達式進行化簡。當輸入開關量較多時，寫出的邏輯表達式往往比較復雜。

圖2 排風機狀態監控系統的梯形圖