PLC順序控制設(shè)計(jì)法編制梯形圖的四種方式 1 引 言
可編程控制器PLC外部接線簡(jiǎn)單方便，它的控制主要是程序的設(shè)計(jì)，編制梯形圖是最常用的編程方式，使用中一般有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)法，繼電器控制電路移植法和順序控制設(shè)計(jì)法，其中順序控制設(shè)計(jì)法也叫功能表圖設(shè)計(jì)法，功能表圖是一種用來(lái)描述控制系統(tǒng)的控制過程功能、特性的圖形，它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、箭頭線和動(dòng)作組成。這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，可以節(jié)約60%~90%的設(shè)計(jì)時(shí)間.我國(guó)1986年頒布了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6988.6-86)。有了功能表圖后，可以用四種方式編制梯形圖，它們分別是:起保停編程方式、步進(jìn)梯形指令編程方式、移位寄存器編程方式和置位復(fù)位編程方式。本文以三菱公司F1系列PLC為例，說明實(shí)現(xiàn)順序控制的四種編程方式。 例如:某PLC控制的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)控制鉆孔的過程是:當(dāng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)不轉(zhuǎn)且鉆頭回轉(zhuǎn)時(shí)，若傳感器X400檢測(cè)到工件到位，鉆頭向下工進(jìn)Y430當(dāng)鉆到一定深度鉆頭套筒壓到下接近開關(guān)X401時(shí)，計(jì)時(shí)器T450計(jì)時(shí)，4s后快退Y431到上接近開關(guān)X402，就回到了原位。功能表圖見圖1:圖1 功能表圖
2 使用起保停電路的編程方式
起保停電路僅僅使用與觸點(diǎn)和線圈有關(guān)的指令，無(wú)需編程元件做中間環(huán)節(jié)，各種型號(hào)PLC的指令系統(tǒng)都有相關(guān)指令，加上該電路利用自保持，從而具有記憶功能，且與傳統(tǒng)繼電器控制電路基本相類似，因此得到了廣泛的應(yīng)用。這種編程方法通用性強(qiáng)，編程容易掌握，一般在原繼電器控制系統(tǒng)的PLC改造過程中應(yīng)用較多。如圖2為使用起保停電路編程方式編制的與圖1順序功能圖所對(duì)應(yīng)的梯形圖，圖2中只有常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)及輸出線圈組成。圖2 起保停電路實(shí)現(xiàn)順序控制
3 使用步進(jìn)梯形指令的編程方式
步進(jìn)梯形指令是專門為順序控制設(shè)計(jì)提供的指令，它的步只能用狀態(tài)寄存器S來(lái)表示，狀態(tài)寄存器有斷電保持功能，在編制順序控制程序時(shí)應(yīng)與步進(jìn)指令一起使用，而且狀態(tài)寄存器必須用置位指令SET置位，這樣才具有控制功能，狀態(tài)寄存器S才能提供STL觸點(diǎn)，否則狀態(tài)寄存器S與一般的中間繼電器M相同。在步進(jìn)梯形圖中不同的步進(jìn)段允許有雙重輸出，即允許有重號(hào)的負(fù)載輸出，在步進(jìn)觸點(diǎn)結(jié)束時(shí)要用RET指令使后面的程序返回原母線。把圖1中的0-3用狀態(tài)寄存器S600-S603代替，代替以后使用步進(jìn)梯形指令編程，對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖3所示。這種編程方法很容易被初學(xué)者接受和掌握，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易，使用方便，程序也較短，在順序控制設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮，該法在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用較多。圖3 步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)順序控制
4 使用移位寄存器的編程方式
從功能表圖可以看出，在0-3各步中只有一個(gè)步在某時(shí)刻接通而其他步都在斷開，把各步用中間繼電器M200-M203代替，就很容易用移位寄存器實(shí)現(xiàn)控制。圖4為用移位寄存器編程時(shí)的梯形圖，采用移位寄存器M200-M217的前四位M200-M203代表4個(gè)步，組成1個(gè)環(huán)形移位寄存器。用移位寄存器主要是對(duì)數(shù)據(jù)、移位、復(fù)位3個(gè)輸入信號(hào)的處理。該方法設(shè)計(jì)的梯形圖看起來(lái)簡(jiǎn)潔，所用指令也較少，但對(duì)較復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)就不方便，使用過程中在線修改能力差，在工業(yè)控制中使用較少，大多數(shù)應(yīng)用在彩燈順序控制電路中。圖4 移位寄存器實(shí)現(xiàn)順序控制
5 使用置位復(fù)位指令的編程方式
如圖5為使用置位復(fù)位編程方式編制的與圖1順序功能圖所對(duì)應(yīng)的梯形圖。在以置位復(fù)位指令的編程方式中，用某一轉(zhuǎn)換所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器的常開觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路串聯(lián)，作為使所有后續(xù)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器置位和使所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的輔助繼電器復(fù)位的條件。對(duì)簡(jiǎn)單順序控制系統(tǒng)也可直接對(duì)輸出繼電器置位或復(fù)位。該方法順序轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，編程易理解，一般多用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制程序的編程。圖5 置位復(fù)位指令實(shí)現(xiàn)順序控制
以上四種順序控制編程方式各有特點(diǎn)，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇一種來(lái)編制梯形圖，它們的一般比較見附表。教學(xué)實(shí)踐表明這些編程方式很容易被初學(xué)者接受和掌握，用它們可以得心應(yīng)手地設(shè)計(jì)出任意復(fù)雜的順序控制程序。 6 結(jié)束語(yǔ)
采用功能表圖的四種方式來(lái)編制梯形圖，可適應(yīng)于不同場(chǎng)合，供工程技術(shù)人員視工藝要求決定。它是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)，能節(jié)省(60~90)%的時(shí)間。
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