在PLC發展的初期，沿用了設計繼電器電路圖的方法來設計梯形圖程序，即在已有的些典型梯形圖的基礎上，根據被控對象對控制的要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復地調試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和觸點，后才能得到一個較為滿意的結果。這種方法沒有普遍的規律可以遵循，設計所用的時間、設計的質量與編程者的經驗有很大的關系，所以有人把這種設計方法稱為經驗設計法。它可以用于邏輯關系較簡單的梯形圖程序設計。

    用經驗設計法設計PLC程序時大致可以按下面幾步來進行：分析控制要求、選擇控制原則；設計主令元件和檢測元件，確定輸入輸出設備；設計執行元件的控制程序；檢查修改和完善程序。下面通過例子來介紹經驗設計法。

    一、設計舉例

    1．送料小車自動控制的梯形圖程序設計

    （1）被控對象對控制的要求如圖1a所示送料小車在限位開關X4處裝料，20s后裝料結束，開始右行，碰到X3后停下來卸料，25s后左行，碰到X4后又停下來裝料，這樣不停地循環工作，直到按下停止按鈕X2。按鈕X0和X1分別用來起動小車右行和左行。

    a）小車運行示意圖b）梯形圖

    （2）程序設計思路以*的電動機正反轉控制的梯形圖為基礎，設計出的小車控制梯形圖如圖1b所示。為使小車自動停止，將X3和X4的常閉觸點分別與Y0和Y1的線圈串聯。為使小車自動起動，將控制裝、卸料延時的定時器T0和T1的常開觸點，分別與手動起動右行和左行的X0、X1的常開觸點并聯，并用兩個限位開關對應的X4和X3的常開觸點分別接通裝料、卸料電磁閥和相應的定時器。

    （3）程序分析設小車在起動時是空車，按下左行起動按鈕X1，Y1得電，小車開始左行，碰到左限位開關時，X4的常閉觸點斷開，使Y1失電，小車停止左行。X4的常開觸點接通，使Y2和T0的線圈得電，開始裝料和延時。20s后T0的常開觸點閉合，使Y0得電，小車右行。小車離開左限位開關后，X4變為“0”狀態，Y2和T0的線圈失電，停止裝料，T0被復位。對右行和卸料過程的分析與上面的基本相同。如果小車正在運行時按停止按鈕X2，小車將停止運動，系統停止工作。

    2．兩處卸料小車自動控制的梯形圖程序設計

    兩處卸料小車運行路線示意圖如圖2a所示，小車仍然在限位開關X4處裝料，但在X5和X3兩處輪流卸料。小車在一個工作循環中有兩次右行都要碰到X5，*次碰到它時停下卸料，第二次碰到它時繼續前進，因此應設置一個具有記憶功能的編程元件，區分是*次還是第二次碰到X5。

    a）小車運行示意圖b）梯形圖

    兩處卸料小車自動控制的梯形圖如圖2b所示，它是在圖1b的基礎上根據新的控制要求修改而成的。小車在*次碰到X5和碰到X3時都應停止右行，所以將它們的常閉觸點與Y0的線圈串聯。其中X5的觸點并聯了中間元件M100的觸點，使X5停止右行的作用受到M100的約束，M100的作用是記憶X5是第幾次被碰到，它只在小車第二次右行經過X5時起作用。為了利用PLC已有的輸入信號，用起保停電路來控制M100，它的起動條件和停止條件分別是小車碰到限位開關X5和X3，即M100在圖2a中虛線所示路線內為ON，在這段時間內M100的常開觸點將Y0控制電路中X5常閉觸點短接，因此小車第二次經過X5時不會停止右行。

    為了實現兩處卸料，將X3和X5的觸點并聯后驅動Y3和T1。調試時發現小車從X3開始左行，經過X5時M100也被置位，使小車下一次右行到達X5時無法停止運行，因此在M100的起動電路中串入Y1的常閉觸點。另外還發現小車往返經過X5時，雖然不會停止運動，但是出現了短暫的卸料動作，為此將Y1和Y0的常閉觸點與Y3的線圈串聯，就可解決這個問題。系統在裝料和卸料時按停止按鈕不能使系統停止工作，請讀者考慮怎樣解決這個問題。

    二、經驗設計法的特點

    經驗設計法對于一些比較簡單程序設計是比較奏效的，可以收到快速、簡單的效果。但是，由于這種方法主要是依靠設計人員的經驗進行設計，所以對設計人員的要求也就比較高，特別是要求設計者有一定的實踐經驗，對工業控制系統和工業上常用的各種典型環節比較熟悉。經驗設計法沒有規律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，往往需經多次反復修改和完善才能符合設計要求，所以設計的結果往往不很規范，因人而異。

    經驗設計法一般適合于設計一些簡單的梯形圖程序或復雜系統的某一局部程序（如手動程序等）。如果用來設計復雜系統梯形圖，存在以下問題：

    1．考慮不周、設計麻煩、設計周期長

    用經驗設計法設計復雜系統的梯形圖程序時，要用大量的中間元件來完成記憶、聯鎖、互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，它們往往又交織在一起，分析起來非常困難，并且很容易遺漏一些問題。修改某一局部程序時，很可能會對系統其它部分程序產生意想不到的影響，往往花了很長時間，還得不到一個滿意的結果。

    2．梯形圖的可讀性差、系統維護困難

    用經驗設計法設計的梯形圖是按設計者的經驗和習慣的思路進行設計。因此，即使是設計者的同行，要分析這種程序也非常困難，更不用說維修人員了，這給PLC系統的維護和改進帶來許多困難。

  PLC采用典型的計算機結構，單元電路包括CPU、RAM、ROM和輸入、輸出接口電路等，內部采用總線結構迸行數據指令的傳輸。如果把PLC：整體電路看作是一個中間處理器或轉換器的話，它根據編程者的意圖，將各種輸入變量(各種輸入的開關量信號等)轉變為輸出變量(各種輸出的幵關量信號等)，從而實施對輸出設備的控制。

    程式輸入裝置：負責提供操作者輸入、修改、程式用作的功能

    *處理單元(CPU)：負責PLC管理、執行、運算、控制等功能.

    程式記憶體：負責儲存使用者設計的順序程式參數及注解等.

    資料記憶體：負責儲存輸入、輸出裝置的狀態及順序程式的轉換資料.

    系統記憶體：儲存PLC執行順序控制所需的系統程式.

    輸入回路：負責接收外部輸入元件信號.

    輸出回路：負責接收外部輸出元件信號.

    在工業用途非常廣泛，如半導體晶圓廠的各種自動化設備的控制大樓電梯機械停車設備；路邊的紅綠燈變換；控制自動化生產線。

    結合圖1-1簡介各部分的作用：

    1.CPU

    PLC的核心器件為CPU，它是*處理器的簡稱，起著神經中樞的作用。PLC中所用CPU多為微控制器，又稱為單片機，功能與結構日益完善，將*處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、中斷系統、定時器/計數器以及I/O接口電路等主要微型機部件集成在一塊芯片上。由于PLC功能的特殊性，在微控制器之外，另外擴展了大容量存儲器和相應的I/O接口電路。

    CPU所完成的任務包括：將輸入信號送入存儲器存儲起來;按存放的先后順序取出用戶指令，進行編譯;完成用戶指令規定的各種操作，將結果送到輸出端;響應各種外部設備(編程器、打印機等)的請求。

    2.存儲器

    存儲器用來存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其他信息，用于存放各種暫存數據、中間結果及用戶程序：一類為RAM,隨機存取存儲器)，可以隨時由CPU對其進行讀出與寫入;另一類為ROM(只讀存儲器)，CPU只能讀取而不能寫入。用來存放監控程序及系統內部數據，這些程序及數據已由PLC廠商作出廠時固化在ROM芯片中.不能為用戶更改。

    3.I/O接口電路

    PI.C通過輸入接口電路將開關、按鈕等輸入信號轉換成CPU能接收和處理的電壓(或頻率)信兮，輸出接口是將CPU輸出的電壓信號(弱電)轉換為觸點信號(或其他形式的輸出信號)，供外部控制電路取用。i/o接口電路起到plc和外部設備之間信號傳遞的作用。為減小電磁干擾，提高抗干擾性能，i/o接門電路常采用光耦合電路。

    4.i/o擴展接口

    I/o擴展接門的作用夯兩個：若主機(帶有CPU)單元的丨/0點數不夠用，再增上一臺主機或換用一臺i/o點數多的主機，在成本上核算不夠經濟，則通過i/o擴展接口電纜與擴展單元相連，以擴展丨/0接口;PLC主機的輸入..輸出電路，只能傳輸數字開關貴信號(端口可傳輸高速脈沖信號)，何不能傳輸模擬信號，若需采集和傳輸模擬信號，則應加裝A/D、D/A模塊或模塊，如溫度檢測模塊等，也通過I/0擴展接口與主機相連。

    5.電源

    PIC的電源供給是取自交流220V市電，經內部整流、濾波后變為300V左右直流電，加至幵關電源電路，開關電源電路輸出24V.,5V兩路直流電壓，供給CPU、存儲器和I/0接口電路。

    6.編程器連接控

    利用編程工具(如筆記本電腦)，可以輸入、檢查、修改和調試用戶程序，還可以PLC的工作狀態，只需通過--根編程電纜與PLC主機連接即可。另外，圖形器(文年顯示屏、觸摸屏等。也經編程器連接口與PLC相連。

    通過對PLC內部電路構造的了解，我們知道PLC是一個具有微型計算機結構的智能化控制器。對內部電路的結構與工作原理只要了解一些，就可以了。我們的注意力應該放在外部接口電路上。明白各接口電路的功能和作用，尤其是I/O接控電路的功能和特點，以根據生產控制要求選用PLC的I/O點數和類型。