吕胜杰

（中国传媒大学国家广电总局2021台 黑龙江 齐齐哈尔 161000）

0 引言

PLC是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置，它主要用来代替继电器实现逻辑控制，能够将微型计算机技术、自动化技术和通信技术融为一体的一种应用到工业控制领域的高可靠性控制器。自1969年问世以来，由于其编程简单、可靠性高、使用方便、维护容易、价格适中等特点，使其得到迅猛发展，PLC应用于工业控制系统时，用户须根据各自的控制要求编写各种实用程序，特别是它的梯形图语言来源于继电器控制逻辑中的电气控制线路，为广大电气技术人员所熟悉，也易于接受，因而成为 PLC最常用的一种程序设计语言。

1 PLC基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源、中央处理器、存储器、输入输出接口电路、底板或机架等几大部分：

电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源220VAC或110VAC，一般交流电压波动在+10%范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上；直流电源常用的为24V。

中央处理器（CPU）：中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

存储器：顾名思义，主要用于存放系统软件或应用软件。

输入输出接口电路：输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道；输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

2 PLC的梯形图语言工作原理

无论是传统梯形图还是PLC梯形图其工作原理都相同，只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示，而PLC则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种。

组合逻辑的梯形图是单纯地将单一或一个以上的输入组件组合（串、并联等）后再将结果送到输出组件（线圈、计时、计数器或应用指令等）的回路结构；顺序逻辑为具有回授结构的回路，也就是将回路输出结果拉回当输入条件，这样在相同输入条件下，会因前次状态或动作顺序的不同，而得到不同的输出结果。

3 梯形图语言的编程原则

梯形图是用户根据控制功能编写的程序，它不仅要满足系统控制要求，而且要合理、安全、实时性强，要做到这些，必须要掌握所使用PLC的指令系统，而且要熟悉该型号 PLC的编程原则。不同厂家的PLC编程原则不尽相同，但其一些主要原则是相同的，在编写梯形图程序时，必须严格遵守指令格式和编程原则，否则,程序就无法正常运行，当然也无法满足控制功能，因此，其编程通常依据以下规则：

1）梯形图按照自上而下、从左到右的顺序排列，受本身程序限制，编程时应遵循从上到下、从左到右的顺序，梯形图中的每个符号对应于一条指令，一条指令为一个步序。

2）为了方便，常用“有电流”或“得电”等来形象地描述用户程序解算中满足输出线圈的动作条件。

3）梯形图中的继电器是“软继电器”，为“1”时，表示该继电器处于闭合状态。

4）梯形图中，线圈的右边不能有触点，而左边必须有触点。

5）梯形图中继电器线圈在一个程序中不能重复使用；而继电器的触头，编程中可以重复使用，且使用次数不受限制。

4 梯形图语言的编程方法

PLC梯形图语言程序设计没有固定模式,一般经常采用分析设计法(经验设计法)、逻辑设计法、状态流程图设计法和计算机辅助编程设计法等。

1）分析设计法：这种设计方法主要依靠经验直接用 PLC设计电气控制系统,来满足生产机械和工艺过程的控制要求。

2）逻辑设计法：这种设计方法的基本含义是以逻辑组合的方法和形式设计梯形图，它既有严密可循的规律性和明确可行的设计步骤，又具有简单、直观和十分规范的特点。

3）状态流程图设计法：这种方法主要用于大型顺序控制系统的设计，设计时首先画状态流程图，然后将其改画为梯形图。

4）计算机辅助编程法：计算机辅助编程可以把梯形图直接译成指令形式，是今后PLC程序设计的今后的发展趋势。

5 梯形图语言的基本操作指令

图1 梯形图语言的基本操作指令

一般情况下，X代表输入继电器，Y代表输出继电器，M代表辅助继电器，SPM代表专用辅助继电器，T代表定时器，C代表计数器，S代表状态继电器，D代表数据寄存器，MOV代表传输等。

下面把LD/LDI/OUT/ORB/ANB五条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明（图1）。

6 梯形语言在天线自动控制系统中的应用

以发射台常用的天线交换开关阵列为例，说明梯形语言的实际应用，下图是利用梯形图语言设计的天线被发射机使用情况证实，其中使用的是欧姆龙公司生产的PLC：

图2 A04机上101天线、106天线证实

从图中我们可以看到，如果A04发射机想上106或者101天线进行播音，首先需要判断天线转换开关的具体状态，当K3直通、K4弯曲、K7直通时发射机上106天线；当K7弯曲时，发射机上101天线。

在这个梯形图中，每个开关量事先已经在PLC的存储地址中给予了数值，只要判断这些赋值是否有信号，就可以判断发射机和天线之间的关系，并且可以利用串口与工控机进行连接，从而能够把整个天线系统的情况实时的反映在工控机显示屏上，为值班员的判断提供了可靠的依据。

7 结束语

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。我台使用的是欧姆龙的PLC，该PLC接口容易，编程语言易于我们接受，操作直观，逻辑判断能力强。最主要的是为不熟悉计算机原理和汇编语言的技术人员提供了一种实现设备功能的新方法。

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