2.2 PLC的工作原理與用戶程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

2.2.1 邏輯運(yùn)算

在數(shù)字量（或稱開關(guān)量）控制系統(tǒng)中，變量?jī)H有兩種相反的工作狀態(tài)，例如高電平和低電平、繼電器線圈的通電和斷電，可以分別用邏輯代數(shù)中的1和0來(lái)表示這些狀態(tài)，在波形圖中，用高電平表示1狀態(tài)，用低電平表示0狀態(tài)。

使用數(shù)字電路或PLC的梯形圖都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量邏輯運(yùn)算。用繼電器電路或梯形圖可以實(shí)現(xiàn)基本的邏輯運(yùn)算，觸點(diǎn)的串聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)“與”運(yùn)算，觸點(diǎn)的并聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)“或”運(yùn)算，用常閉觸點(diǎn)控制線圈可以實(shí)現(xiàn)“非”運(yùn)算。多個(gè)觸點(diǎn)的串、并聯(lián)電路可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯運(yùn)算。圖2-3中上面是PLC的梯形圖，下面是對(duì)應(yīng)的函數(shù)塊圖。

圖2-3中的I0.0～I(xiàn)0.4為數(shù)字量輸入變量，Q4.0～Q4.2為數(shù)字量輸出變量，它們之間的“與”“或”“非”邏輯運(yùn)算關(guān)系見(jiàn)表2-1。表中的0和1分別表示輸入點(diǎn)的常開觸點(diǎn)斷開和接通，或表示線圈斷電和通電。

圖2-4是用交流接觸器控制異步電動(dòng)機(jī)的主電路、控制電路和有關(guān)的波形圖。按下起動(dòng)按鈕SB1，它的常開觸點(diǎn)接通，電流經(jīng)過(guò)SB1的常開觸點(diǎn)和停止按鈕SB2的常閉觸點(diǎn)，流過(guò)交流接觸器KM的線圈，接觸器的銜鐵被吸合，使主電路中KM的3對(duì)常開觸點(diǎn)閉合，異步電動(dòng)機(jī)的三相電源接通，電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行，控制電路中接觸器KM的輔助常開觸點(diǎn)同時(shí)接通。

放開起動(dòng)按鈕后，SB1的常開觸點(diǎn)斷開，電流經(jīng)KM的輔助常開觸點(diǎn)和SB2的常閉觸點(diǎn)流過(guò)KM的線圈，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。KM的輔助常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的這種功能稱為“自鎖”或“自保持”，它使繼電器電路具有類似于R-S觸發(fā)器的記憶功能。

在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)按下停止按鈕SB2，它的常閉觸點(diǎn)斷開，使KM的線圈失電，KM的主觸點(diǎn)斷開，異步電動(dòng)機(jī)的三相電源被切斷，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行，同時(shí)控制電路中KM的輔助常開觸點(diǎn)斷開。當(dāng)停止按鈕SB2被放開，其常閉觸點(diǎn)閉合后，KM的線圈仍然失電，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)保持停止運(yùn)行狀態(tài)。圖2-4給出了有關(guān)信號(hào)的波形圖，圖中用高電平表示1狀態(tài)（線圈通電、按鈕被按下），用低電平表示0狀態(tài)（線圈斷電、按鈕被放開）。

圖中的熱繼電器FR用于過(guò)載保護(hù)，電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，F(xiàn)R的常閉觸點(diǎn)斷開，使KM的線圈斷電，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。圖2-4中的繼電器電路稱為起動(dòng)-保持-停止電路，簡(jiǎn)稱為“起保停”電路。

圖2-4中的繼電器控制電路實(shí)現(xiàn)的邏輯運(yùn)算可以用邏輯代數(shù)表達(dá)式表示為

在繼電器電路圖和梯形圖中，線圈的狀態(tài)是輸出量，觸點(diǎn)的狀態(tài)是輸入量。上式左邊的KM與圖中的線圈相對(duì)應(yīng)，右邊的KM與線圈的常開觸點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，上劃線表示作邏輯“非”運(yùn)算，對(duì)應(yīng)于SB2的常閉觸點(diǎn)。上式中的加號(hào)表示邏輯“或”運(yùn)算，小圓點(diǎn)（乘號(hào)）或星號(hào)表示邏輯“與”運(yùn)算。

與普通算術(shù)運(yùn)算“先乘除后加減”類似，邏輯運(yùn)算的規(guī)則為先“與”后“或”。上式為了先進(jìn)行“或”運(yùn)算（觸點(diǎn)的并聯(lián)），用括號(hào)將“或”運(yùn)算式括起來(lái)，括號(hào)中的運(yùn)算優(yōu)先執(zhí)行。