逻辑设计法在PLC应用程序设计中的应用

曹丽苹

(保定职业技术学院，河北 保定 071002)

1 逻辑设计法

逻辑设计法简称逻辑法，其理论基础是逻辑代数。它继承传统的继电器逻辑设计方法，经过适当的改进以适合于PLC应用程序的设计。逻辑设计法的基本设计思想是：分析系统控制要求，将控制电路中的元件作为逻辑变量，元件的通断状态对应逻辑变量的“1”和“0”，列输入输出状态表，并化简得到逻辑函数。将逻辑表达式用PLC的逻辑指令转换成梯形图。逻辑设计法主要适用于对开关量进行控制的场合。

2 逻辑设计法的编程步骤

使用逻辑法设计PLC梯形图的一般设计步骤如下：

(1)用逻辑变量表示各输入、输出信号，并设定对应状态的逻辑值。

(2)根据控制要求，列出输入、输出状态表。

(3)根据状态表写出相应的逻辑函数表达式，并化简。

(4)根据化简后的逻辑函数表达式，画出梯形图。

(5)对梯形图合并整理，进行规则检查并调试。

3 逻辑设计法应用案例

根据以上介绍的逻辑设计法编程步骤，以车间排风机运行状态监控为例，介绍逻辑设计法在开关量程序控制系统中的具体应用。

3.1 明确控制要求，分配PLC的输入、输出端子，画出PLC硬件原理图

3.1.1 系统控制要求分析

某车间排风系统由3台排风机组成，对排风机工作状态进行监控，利用指示灯进行状态指示，具体要求如下：

(1)系统中有2台或2台以上排风机工作时，指示灯保持连续发光。

(2)系统中只有1台排风机工作时，指示灯以0.5Hz频率闪烁报警。

(3)当3台排风机都不工作时，指示灯以2Hz频率闪烁报警。

3.1.2 分配PLC的输入、输出端子

分析输入、输出设备数量，进行I/O端子分配。PLC以三菱FX2N-48MR为例，该控制系统共3台排风机，所以分配3个输入端子，输出有一个状态指示灯，需要一个端子。输入、输出端子分配表如表1所示，PLC硬件原理图图1所示。

表1 排风机状态监控系统的PLC输入、输出端子分配表

图1 PLC控制系统接线图

3.2 编制控制系统状态表

排风机各种运行情况所对应的显示状态是唯一的，若用“1”表示排风机开机，用“0”表示排风机停止，灯的亮与闪使用同一输出，闪是在亮的基础上串联时钟脉冲，可列出控制系统状态表如表2所示。

3.3 写出输入、输出逻辑表达式

表2中前4行表示有2台或3台排风机正常工作，逻辑表达式为Y0=X1X2+X0X2+X0X1。

表2 排风机状态监控系统的状态表

3.4 将逻辑函数转换成梯形图

按系统控制要求，将逻辑函数转换成梯形图并将三种情况综合在一起，即可得到总的梯形图。需要注意的是，汇总以后的梯形图要符合梯形图设计规则。因为3种工作状态用一个指示灯指示，为了避免程序出现双线圈的错误，将指示灯3种工作状态分别用内部辅助继电器表示，用定时器的不同定时值组合实现不同频率闪烁，用3个内部辅助继电器共同驱动指示灯工作。排风机状态监控系统的梯形图如图2所示。

4 结语

逻辑设计法的最大优点是设计思路清晰、所编程序易于优化、方法实用、可靠。逻辑法的难点在于列出输入、输出状态表后，能正确写出逻辑表达式，并且能合理选用适当方法(如卡诺图)对原始表达式进行化简。当输入开关量较多时，写出的逻辑表达式往往比较复杂。

图2 排风机状态监控系统的梯形图