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及微電子技術相結合而形成的 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，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，還具有算術運算、數據處理、聯(lián)網通信等功能，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合的產物，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，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、邏輯代數設計法
由于電氣控制線路與邏輯代數有一一對應的關系，因此對開關量的控制過程可用邏輯代數式 表示、分析和設計。
基本設計步驟如下：
1、根據控制要求列出邏輯代數表達式。
2、對邏輯代數式進行化簡。
3、根據化簡后的邏輯代數表達式畫梯形圖。
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，而在其他任何情況下 都不運轉，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的邏輯代數表達式為
因兩個條件是“或”關系，所以電動機運行條件應該為
簡化該式得
根據邏輯代數表達式，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，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/計數器分配
00起動開關 t600正轉計時
01停止開關 t601暫停計時
02手動排水開關 t602反轉計時
03高水位開關 t603暫停計時
04低水位開關 t604脫水計時
20起動洗衣機 t605報警計時
21進水 c606洗滌次數
22正轉洗滌 c607脫水次數
23反轉洗滌
25排水
26脫水
27停止、報警
第三步，根據流程圖，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，程序結構清晰，便于調試，還可以根 據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，如經驗法。在系統(tǒng)設 計中對不同的環(huán)節(jié)，可根據具體情況，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，采用邏輯代數法和經驗法。