引言
   可編程控制器(PLC)作為新一代的工業控制裝置，由于其具有通用性好、適用性強，硬件配套齊全，編程方法簡單易學等特點而廣泛應用于工業領域。PLC控制系統的設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分，而程序的設計是控制系統中工作量最大、最重要的一項工作。一個好的程序不僅可以減少I／O點數，節省硬件成本，而且還可以減少PLC程序步驟和占用的空間，收到事半功倍的效率；而設計好程序的關鍵是掌握一定的編程技巧，因此，討論PLC程序設計的技巧具有十分重要的意義。
2  根據控制方式設計程序
2．1  集中與分散控制
   在多臺單機組成的自動線，有在總操作臺上的集中控制和在單機操作臺上的分散控制。這兩種控制必須實行聯鎖，如在多工位組合機床上，有各工位的聯合控制，也有各工位的分別控制，其控制梯形圖如圖1所示。
   在圖1中，X2為選擇開關，以其觸點為集中控制與分散控制的聯鎖觸點。當X2＝l時，為單機分散起動控制；當X2＝0時，為集中總起動控制，在兩種情況下，單機和總操作臺均可發出停止命令。
2．2  自動控制與手動調整控制
在自動或半自動工作機械上，常常有自動工作和手動調整的控制，其梯形圖如圖2所示。當自動／手動開關X400接通時，CJP751的跳步條件滿足，將跳過自動程序，執行手動程序；反之，將跳過手動程序，執行自動程序。

圖1  集中與分散控制
3  按控制狀態設計程序
生產機械或生產過程的自動化往往需要根據生產工藝過程的特點及它們的各種不同的狀態來進行控制，如行程、時間等。
3．1  按行程原則控制
根據運動行程或極限位置的要求，通過檢測元件(如行程開關，接近開關等)發出控制信號來實現自動控制。最典型的如機加工動力頭的快進，工進，快退控制，動力頭從原始位置開始，快進向前運動，到一定位置轉為工進向前，到達終點位置時轉為快退，回到原始快進位置時停止，其梯形圖如圖3所示。


圖2  手動／自動程序


圖3  行程控制梯形圖
3．2  按時間原則
這種原則在PLC的保護程序設計中非常有效，且經常使用。由于生產機械在工作循環中的各工步運動在執行時需要一定的時間，且這些時間都有一定的限度，因此可以以這些時間為參考，在要檢測的工步動作開始的同時，起動一個定時器，定時器的時間設定值比正常情況下該動作要持續的時間長20％～30％，而定時器的輸出信號可以用于報警或自動停機裝置。當生產機械某工步動作的時間超過規定時間，達到對應的定時器預置時間，還未轉入下一工步動作時定時器發出故障信號，該信號停止正常工作循環程序，起動報警或停機程序，這就是我們常說的超節拍保護。
4  數值和定時值范圍的擴展
每一種PLC的計數器的計數范圍和定時器的定時范圍都有一定的限度，而在實際應用中有時需要的設定值大于這個限度，這時我們可以采取級聯組合的方法來實現。
4．1  計數值范圍的擴展
圖4為兩個計數器級聯組合擴展電路。X401每斷／通一次，C460計數一次。當X401斷／通50次時，C460的常開觸點接通，C461計數一次，與此同時，C460另一對常開觸點動作，使C460復位，重新從0開始對X40l的斷／通進行計數。每當C460計數50次時，C461計數一次，當C461計數到40次時，此時X401總計接通50x 40＝2000次。C461常開觸點閉合，Y431接通，可見本電路計數值為兩個計數器計數值的乘積。


圖4  兩個計數器級聯擴展
4．2  定時值范圍的擴展
用定時器與計數器進行級聯組合，可以實現定時范圍的擴展。圖5是這種級聯組合的擴展電路圖。圖中T451形成一個設定值為20s的自復位定時器。當X401接通，在T451線圈接通20s后，其常閉觸點斷開，T451定時器線圈斷開自復位，待下一次掃描時，T451常閉觸點才閉合，T451線圈又重新接通。T451延時20s，其常開觸點閉合，為計數器輸入一個脈沖信號，計數器C461計數一次；當C461計數100次時，其常開觸點接通Y431線圈，所以從X401接通到Y431接通，延時時間為定時器和計數器設定值之積，本電路延時時間為2000s。


圖5  定時器與計數器級聯擴展
5  用單按鈕控制起動和停止
通常我們用兩個按鈕控制電動機的起動和停止，但多點控制時，需要按鈕和引線較多，利用一個按鈕多點遠程控制電動機制的起停，則可減少控制線路且節省I／O點數，其梯形圖如圖6所示。
當X401接通時，M103停電，M103觸點閉合，且使M100動作并自鎖，M100常開觸點閉合，Y430線圈接通并自鎖。Y430的常開觸點閉合，為M101接通作準備。注意：X401斷開后，M103的線圈和觸點均斷開。M100和M101線圈斷開。當X401第二次接通時，M101線圈接通，其常閉觸點斷開，Y430線圈被斷電，電機停止。當然，用單按鈕控制電動機起停的程序設計方法有很多。用圖7所示的梯形圖程序同樣可以實現這一功能。


圖6  單按鈕起停電機梯形圖


圖7
6  邏輯錯誤檢測編程法
PLC控制系統在正常的情況下各輸入、輸出信號，中間記憶裝置之間存在著確定的邏輯關系，一旦出現異常邏輯關系，必定是控制系統出了故障。因此，我們可以事先編制好一些常見故障的異常邏輯程序加進用戶程序中，當這種邏輯關系實現狀態為“1”，就必然出現了相應的設備故障，即可將異常邏輯關系的狀態輸出作為故障信號，用來實現報警、停機等控制。例如某工作裝置有X0、Xl兩個輸入，Y0、Y1、Y2、Y3共4個輸出，其正常邏輯關系有以下3種：

其邏輯錯誤檢測程序如圖8所示，M400，M401，M402為合法狀態標志，Y4為報警、停機輸出觸點。


圖8  邏輯錯誤檢測程序梯形圖
7  對常閉觸點的處理
對于輸入外部控制信號的常閉觸點，在編制梯形用時要特別小心，否則可能導致編程錯誤。以電動機常用的起動和停止控制線路為例，其繼電器控制線路如圖9(a)所示。
當停止按鈕SB2(X402)是以常閉觸點接入PLC的輸入端時，由于在PC內部電源作用下輸入繼電器X402線圈已接通，所以需要用圖9(C)所示的梯形圖，否則，電機不能起動。如果SB2是以常開觸點接入X402端，則可用圖9(b)所示的梯形圖。這一點在設計梯形圖時我們一定要注意。


圖9
8  結束語可編程控制器的程序設計技巧還有很多，如對復雜電路的等效變換，高速計數器和特殊功能指令的使用等。這些設計技巧只要我們編程時注意使用，將會使我們設計的軟件更加合理、簡單，且滿足生產機械的工藝流程要求。當然，也只有積累了一定的編程技巧，我們設計程序才會更加容易、方便、快捷。