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PLC 的逻辑控制是工业自动化的核心，本质是通过可编程逻辑控制器（PLC）执行预设的逻辑规则，实现对设备的自动控制（如启停、顺序动作、条件判断等）。其核心是用程序模拟继电器控制电路的逻辑关系，但相比传统继电器电路，具有灵活性高、修改方便、抗干扰强等优势。以下从逻辑控制的核心要素、基本逻辑关系、编程方法、典型案例四个维度详细介绍。

一、PLC 逻辑控制的核心要素

PLC 逻辑控制的实现依赖于 “输入信号→逻辑运算→输出信号” 的闭环过程，涉及三个关键要素：

1. 输入信号（DI）来自外部设备的开关量信号（通 / 断），是逻辑控制的 “触发条件”。

• 典型输入设备：按钮（常开 / 常闭）、限位开关、接近开关、传感器（光电、压力等）、继电器触点等。

• 信号特点：PLC 通过输入模块将外部电压信号（如 DC24V）转换为内部逻辑信号（ON/OFF，对应 1/0），存储在输入寄存器（如三菱 FX 系列的 X0、X1，西门子 S7 的 I0.0、I0.1）。

2. 逻辑运算（程序）PLC 根据输入信号的状态，按照预设的逻辑规则（如与、或、非、时序关系等）进行运算，是控制的 “大脑”。

• 运算载体：梯形图（Ladder Diagram）、指令表（Instruction List）、结构化文本（ST）等编程语言（梯形图最常用，类似继电器电路图）。

• 核心：通过编程元件（如线圈、触点、定时器、计数器等）构建逻辑关系。

3. 输出信号（DO）逻辑运算的结果，用于控制外部执行机构，是控制的 “执行动作”。

• 典型输出设备：接触器、电磁阀、指示灯、继电器线圈等。

• 信号特点：PLC 通过输出模块将内部逻辑信号（ON/OFF）转换为外部电压信号（如 DC24V 或 AC220V），驱动执行机构，输出状态存储在输出寄存器（如三菱的 Y0、Y1，西门子的 Q0.0、Q0.1）。

二、PLC 逻辑控制的基本逻辑关系

PLC 的逻辑控制基于布尔代数，核心是 “与（AND）、或（OR）、非（NOT）” 三种基本逻辑，以及由此衍生的 “互锁、自锁、时序控制” 等复合逻辑。

1. 三种基本逻辑（以梯形图为例）

• 与逻辑（AND）：所有条件同时满足（ON），结果才成立（输出 ON）。例：两个常开按钮 X0 和 X1 同时按下，输出 Y0 才动作。

  ladder

• X0  X1  Y0
  |   |   |
  -------( )

  逻辑表达式：Y0 = X0 ∧ X1

• 或逻辑（OR）：任一条件满足（ON），结果就成立（输出 ON）。例：常开按钮 X0 或 X1 按下，输出 Y0 动作。

  ladder

• X0      Y0
  |       |
  -----( )
  X1      |
  |       |
  -----( )

  逻辑表达式：Y0 = X0 ∨ X1

• 非逻辑（NOT）：条件满足（ON）时，结果不成立（输出 OFF）；条件不满足（OFF）时，结果成立（输出 ON）。例：常闭按钮 X0 未按下（ON）时，输出 Y0 动作；按下 X0（OFF）时，Y0 断开。

  ladder

• X0非  Y0
  |     |
  ----( )

  逻辑表达式：Y0 = ¬X0

2. 常用复合逻辑（工业控制核心）

• 自锁逻辑：启动信号消失后，输出仍保持 ON 状态（通过输出自身的常开触点反馈锁定）。例：按下启动按钮 X0（常开），Y0 动作；松开 X0 后，Y0 通过自身常开触点 Y0 保持 ON，直到按下停止按钮 X1（常闭）。

  ladder

• X0    Y0    X1非
  |     |      |
  -----( )------
       |
       ---------

  逻辑：X0 触发 Y0 后，Y0 常开触点闭合，替代 X0 维持回路，实现 “启动 - 保持 - 停止”。

• 互锁逻辑：两个输出不能同时 ON（避免冲突，如电机正反转）。例：正转输出 Y0 和反转输出 Y1 通过对方的常闭触点互锁，确保 Y0 动作时 Y1 无法动作，反之亦然。

  ladder

• X0（正转）  Y1非  Y0
  |           |     |
  -------------( )
      
  X1（反转）  Y0非  Y1
  |           |     |
  -------------( )

  逻辑：Y0 的常闭触点串联在 Y1 回路中，Y1 动作时 Y0 回路自动断开，反之同理。

• 时序逻辑：按时间顺序执行动作（通过定时器 T 实现）。例：按下 X0 后，Y0 延时 5 秒动作；松开 X0，Y0 立即断开。

  ladder

• X0        T0（5s）  Y0
  |         |         |
  ----[TON T0, K50]----( )
       |
       ------------( )

  说明：TON 为通电延时定时器，K50 表示 5 秒（三菱 PLC 默认 100ms 时基，50×100ms=5s），T0 常开触点在计时结束后闭合，驱动 Y0。

三、PLC 逻辑控制的编程步骤（以梯形图为例）

1. 明确控制需求（核心前提）

• 列出输入设备（信号类型：常开 / 常闭，如启动按钮 X0 常开，急停 X2 常闭）。

• 列出输出设备（动作逻辑：如 Y0 控制正转接触器，Y1 控制反转接触器）。

• 定义控制规则（如：正转启动→延时 2 秒→反转启动；急停优先停止所有输出）。

2. 分配 I/O 地址（硬件映射）

将输入 / 输出设备与 PLC 的 I/O 端子一一对应，形成地址表（示例如下）：

3. 绘制控制逻辑梯形图（核心步骤）

根据控制规则，用基本逻辑和编程元件（触点、线圈、定时器等）构建程序。以 “电机正反转带急停和限位保护” 为例：

ladder

// 1. 正转控制：X0（正转按钮）+ 自锁Y0 + 互锁Y1非 + 保护（X2常闭、X3常闭）
X0    Y0    Y1非    X2    X3    Y0
|     |      |       |     |     |
--------------------------------( )

// 2. 反转控制：X1（反转按钮）+ 自锁Y1 + 互锁Y0非 + 保护（X2常闭、X3常闭）
X1    Y1    Y0非    X2    X3    Y1
|     |      |       |     |     |
--------------------------------( )

// 3. 急停与限位保护：X2或X3断开时，强制复位Y0、Y1（确保安全）
(X2非 OR X3非) RST Y0
(X2非 OR X3非) RST Y1

• 逻辑说明：

• 正转时，需 X0 按下，且 Y1 未动作（互锁），急停 X2 和限位 X3 正常（常闭导通），Y0 通过自身触点自锁。

• 若急停 X2 按下（X2 非 = ON）或限位 X3 触发（X3 非 = ON），立即复位 Y0、Y1，电机停止。

4. 程序调试（验证逻辑）

• 软件仿真：用 PLC 编程软件（如三菱 GX Works2、西门子 TIA Portal）的仿真功能，模拟输入信号（强制 X0=ON/OFF），观察输出 Y0/Y1 是否按预期动作，排查逻辑错误（如互锁失效、自锁不生效）。

• 硬件调试：将程序下载到 PLC，连接实际输入输出设备，通电测试：

• 单步测试：分别按下正转、反转按钮，检查动作是否正确，是否有互锁。

• 异常测试：触发急停或限位，确认输出是否立即停止。

• 时序测试：若含定时器，检查延时是否准确（如调整定时器参数 K 值）。

四、PLC 逻辑控制的典型应用场景

1. 单机设备控制：如传送带启停、包装机封口逻辑、机床主轴正反转等（以传送带为例：启动按钮→电机运行→到达终点触发限位→电机停止）。

2. 顺序控制：多步动作按固定顺序执行（如注塑机：合模→射胶→保压→开模，每步用前一步的完成信号触发下一步）。

3. 保护逻辑：通过急停、过载、超温等信号，强制停止危险动作（如电梯超速时，安全开关触发，PLC 切断电机电源）。

4. 联动控制：多设备协同工作（如生产线：前一设备完成→触发后一设备启动，用中间继电器 M 作为联动信号）。

五、关键注意事项

1. 信号类型区分：输入设备的 “常开 / 常闭” 需在程序中对应处理（如急停常用常闭，程序中直接用 X2 表示 “正常”，X2 非表示 “急停触发”）。

2. 抗干扰设计：输入信号需加滤波（如按钮并联电容），输出感性负载（接触器、电磁阀）需加续流二极管，避免干扰 PLC。

3. 逻辑优先级：安全信号（如急停）必须优先于控制信号，程序中需用 “非” 逻辑或复位指令（RST）强制生效，不能仅靠串联触点（防止触点粘连失效）。

4. 程序可读性：复杂逻辑需分模块（如启动模块、保护模块、时序模块），用注释和中间继电器 M 标注功能（如 M0 = 正转请求，M10 = 系统正常）。

通过以上步骤，即可实现 PLC 的逻辑控制。核心是将实际控制需求拆解为 “输入条件→逻辑运算→输出动作” 的链条，再用梯形图等编程语言将逻辑关系具象化。随着控制复杂度提升，还可引入计数器（C）、数据寄存器（D）、功能指令（如比较、跳转）等，但基础逻辑关系始终是核心。