plc編程入門的學(xué)習(xí)方法

初學(xué)的時(shí)候，學(xué)校還沒有plc。我和企業(yè)的技術(shù)人員一起，做了一些plc控制的項(xiàng)目，還為企業(yè)翻譯過西門子的s5-135u的技術(shù)資料，對(duì)plc有了比較深入的了解。

對(duì)plc基本上心里有數(shù)后，我準(zhǔn)備在學(xué)校開設(shè)plc課程。當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)還沒有一本plc教材，只有自己編寫。剛開始編寫的時(shí)候心里完全沒數(shù)，連教材大致應(yīng)該有什么樣的結(jié)構(gòu)都不知道。

我在工廠工作的時(shí)候，曾經(jīng)閱讀過一些非常復(fù)雜的控制電路，里面的邏輯關(guān)系七拐八繞，就像一團(tuán)亂麻，如果沒有說明書，休想把它看懂。顯然，復(fù)雜的繼電器控制電路的設(shè)計(jì)更為困難。

plc當(dāng)時(shí)主要用來替代繼電器控制，plc的梯形圖與繼電器非常接近。如果還是沿用繼電器電路的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)梯形圖，程序設(shè)計(jì)將會(huì)成為plc推廣應(yīng)用的最大障礙。因此我在寫教材的時(shí)候，重點(diǎn)放在plc的程序設(shè)計(jì)方法上。

我希望能找到繼電器控制電路的設(shè)計(jì)方法，供plc的程序設(shè)計(jì)參考。當(dāng)時(shí)有關(guān)的書籍極少，我在學(xué)校圖書館只找到一本文革前出版的工廠控制的書籍，里面講了一種繼電器電路的“經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法”。

經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善電路。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改電路，增加一些觸點(diǎn)或，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種設(shè)計(jì)方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是惟一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系。這個(gè)所謂的設(shè)計(jì)方法只能意會(huì)、不能言傳，沒法推廣普及。

后來我閱讀了多個(gè)廠家的plc用戶手冊(cè)和大量的外文資料，一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法浮現(xiàn)在我的眼前，這就是順序控制設(shè)計(jì)法。在美國(guó)的《control engineering》雜志上，找到一篇法國(guó)te公司一個(gè)工程師寫的介紹順序控制的論文。一些plc用戶手冊(cè)也介紹了使用專用指令或?qū)Ｓ?a target="_blank">編程元件的順序控制設(shè)計(jì)法。使用順序控制設(shè)計(jì)法時(shí)，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖。

我在圖書館找到了1986年頒布的順序功能圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（gb 6988.6-86），順序功能圖當(dāng)時(shí)被翻譯為功能表圖（function chart）。

在iec的語言標(biāo)準(zhǔn)（iec 61131-3）中，順序功能圖（sequential function chart）被確定為plc位居首位的編程語言。有的plc有順序功能圖語言，例如s7-300/400的s7-graph。但是有相當(dāng)多的plc（包括s7-200）沒有配備順序功能圖語言，為此我開發(fā)了多種根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)梯形圖的編程方法，包括使用起保停電路的編程方法、使用置位/復(fù)位指令的編程方法、仿stl指令的編程方法、使用鎖存繼電器的編程方式和使用移位寄存器的編程方法，我的教材還介紹了使用s7-200的順序控制繼電器指令和使用三菱的stl指令的編程方法。前3種方法可用于任意型號(hào)的plc。

實(shí)際上只要掌握了一種通用的編程方法就可以了。我比較喜歡使用置位/復(fù)位指令的編程方法，這種編程方法的規(guī)則簡(jiǎn)單，形象直觀，容易掌握。我在德國(guó)發(fā)現(xiàn)德國(guó)的教授編寫的教材也使用這種編程方法。

具有多種工作方式的順序控制程序是設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，在我編寫的教材里用實(shí)例介紹了這種系統(tǒng)的編程方法。此外我還用組態(tài)軟件和西門子的simit軟件開發(fā)了plc的被控對(duì)象的仿真畫面和程序，可用于調(diào)試plc的順序控制程序。

順序控制設(shè)計(jì)法是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。某企業(yè)有經(jīng)驗(yàn)的電氣工程師用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)某控制系統(tǒng)的梯形圖，花了兩周的時(shí)間。我改用順序控制設(shè)計(jì)法，只用了不到半天的時(shí)間，就完成了梯形圖的設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)試車一次成功。

有個(gè)技校的老師告訴我，他用我的教材中的順序控制設(shè)計(jì)法來指導(dǎo)參數(shù)市里的技能競(jìng)賽的學(xué)生的培訓(xùn)，學(xué)生經(jīng)培訓(xùn)后基本上能保證拿到冠軍。

實(shí)際上在plc出現(xiàn)之前，就有順序控制器產(chǎn)品。我在一個(gè)輪胎廠看到過一種用來實(shí)現(xiàn)順序控制的脈沖繼電器。它有點(diǎn)像的換擋開關(guān)，其線圈每接收到一個(gè)脈沖電流，繼電器的活動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)一個(gè)檔的位置。每一檔就是順序控制中的一步，一共有25檔。圓周上的固定觸點(diǎn)上下有4層，每一步可以控制4個(gè)不同的負(fù)載。用順序控制中的轉(zhuǎn)換條件的并聯(lián)電路來產(chǎn)生脈沖，實(shí)現(xiàn)步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。這種產(chǎn)品有兩個(gè)問題：

1）容易出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良的故障。

2）采用焊接的接線方式，更換脈沖繼電器非常麻煩。

在上世紀(jì)70年代，我看到過重慶某儀表廠生產(chǎn)的順序控制器，它由小規(guī)模數(shù)字和分立元件組成，可以用錐形孔和錐形插頭實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“編程”。80年代初我在一個(gè)汽車廠看到在他們?cè)跈C(jī)床上使用這類控制器。plc出現(xiàn)后，上述兩種順序控制器自然成了文物。
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