編制PLC時(shí)序控制程序的方法及典型應(yīng)用介紹

一、前言

可編程序控制器（PLC）的時(shí)序控制程序，是指能夠?qū)崿F(xiàn)PLC各輸出端信號(hào)的狀態(tài)在時(shí)間上按一定的順序要求進(jìn)行變化的用戶程序。通常，對(duì)于時(shí)序控制系統(tǒng)，用戶通過(guò)分析各輸出狀態(tài)發(fā)生變化的時(shí)刻和相應(yīng)的條件，依據(jù)輸出與輸入的時(shí)序邏輯關(guān)系，采用多個(gè)定時(shí)器，來(lái)編制相應(yīng)的PLC時(shí)序控制程序。由于程序中使用了較多的定時(shí)器，涉及到多個(gè)定時(shí)器的啟動(dòng)信號(hào)、時(shí)間設(shè)定、觸點(diǎn)動(dòng)作方式等諸多因素，因此這種時(shí)序控制程序往往存在著邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序過(guò)長(zhǎng)、不易讀懂、調(diào)試麻煩等問(wèn)題。

這里以三菱Fx2N系列PLC為例，介紹一種PLC的時(shí)序控制程序的簡(jiǎn)明編制方法。

二、定時(shí)器與觸點(diǎn)比較指令

1、定時(shí)器PLC內(nèi)部具有大量的軟定時(shí)器，在程序中用作時(shí)間控制

每一個(gè)定時(shí)器除了有一個(gè)供其他元件軟觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的軟線圈外，還有一個(gè)設(shè)定值寄存器、一個(gè)當(dāng)前值寄存器和無(wú)限個(gè)軟觸點(diǎn)。

FX 系列PLC定時(shí)器進(jìn)行計(jì)數(shù)定時(shí)的時(shí)基信號(hào)，是機(jī)內(nèi)提供的lms、10ms、lOOms等時(shí)鐘脈沖，由于設(shè)定值寄存器和當(dāng)前值寄存器均為16位二進(jìn)制（字）存儲(chǔ)器，F(xiàn)X 系列PLC規(guī)定這些寄存器中為16位二進(jìn)制非負(fù)數(shù)，其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)為0～32767，因此單個(gè)定時(shí)器的最大計(jì)時(shí)值為3276.7s。Fx1 系列PLC定時(shí)器的軟觸點(diǎn)都是“通電” 延時(shí)動(dòng)作的。FX2N系列PLC普通定時(shí)器的基本特性有：

（1）定時(shí)器在其軟線圈被驅(qū)動(dòng)而“得電” 時(shí)才啟動(dòng)定時(shí)，在軟線圈保持“得電”狀態(tài)下定時(shí)器的當(dāng)前值為相應(yīng)時(shí)基脈沖個(gè)數(shù)的當(dāng)前累計(jì)值，定時(shí)工作過(guò)程就是其當(dāng)前值與設(shè)定值的不斷地進(jìn)行比較過(guò)程。一旦當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值，定時(shí)器自身的狀態(tài)發(fā)生變化，定時(shí)器的軟觸點(diǎn)便開(kāi)始動(dòng)作（常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)），而定時(shí)器此時(shí)的當(dāng)前值將保持不變。

（2）在定時(shí)器已啟動(dòng)定時(shí)而其當(dāng)前值尚未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，若其軟線圈“失電”， 普通定時(shí)器的當(dāng)前值將復(fù)位清0（軟觸點(diǎn)仍為原始狀態(tài)）。

（3）在定時(shí)器當(dāng)前值達(dá)到設(shè)定值而其軟觸點(diǎn)已動(dòng)作后，若軟線圈“失電”， 普通定時(shí)器的當(dāng)前值將清0（軟觸點(diǎn)恢復(fù)為原始狀態(tài)）。

定時(shí)器的這些基本特性是編制PLC時(shí)間控制程序的依據(jù)，這也使得時(shí)序控制程序中多個(gè)不同的定時(shí)時(shí)間一般需要用多個(gè)定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2、觸點(diǎn)比較指令

三菱FX2N系列PLC的觸點(diǎn)比較指令，其本身在梯形圖程序中相當(dāng)于提供了一個(gè)比較觸點(diǎn)，其功能是將源數(shù)據(jù)[S1·】與IS2·】（兩者均可為K、H、T、C、D、V、Z、KnX、KnY、KnM、KnS）進(jìn)行兩個(gè)有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的數(shù)值關(guān)系比較，并將比較結(jié)果（成立或不成立）表示為比較觸點(diǎn)的相應(yīng)狀態(tài)（成立時(shí)觸點(diǎn)接通為“ON”狀態(tài)，不成立時(shí)觸點(diǎn)斷開(kāi)為“OFF”狀態(tài)）。用于兩數(shù)比較的關(guān)系運(yùn)算包括等于（=）、大于（>）、小于（<）、不等于（<>）、小于等于（≤）和大于等于（≥）共6種。觸點(diǎn)比較指令依比較觸點(diǎn)在梯形圖中的位囂分為L(zhǎng)D類、AND類和OR類。三菱FX2N系列PLC共有18條觸點(diǎn)比較指令。

顯然，如果我們應(yīng)用觸點(diǎn)比較指令，將一個(gè)基準(zhǔn)定時(shí)器的當(dāng)前值分別與多個(gè)定時(shí)設(shè)定值進(jìn)行比較，利用這些指令所提供的多個(gè)比較觸點(diǎn)，可以獲得多個(gè)定時(shí)器的控制效果。

三、編程方法、使用步驟及使用要點(diǎn)

應(yīng)用觸點(diǎn)比較指令來(lái)編制PLC時(shí)序控制程序時(shí)，同一個(gè)時(shí)序控制過(guò)程僅需要一個(gè)基準(zhǔn)定時(shí)器。因此，使用該方法編程，首先需設(shè)置一個(gè)符合時(shí)序控制要求的基準(zhǔn)定時(shí)器，采用多個(gè)觸點(diǎn)比較指令，把基準(zhǔn)定時(shí)器的當(dāng)前值與期望的多個(gè)定時(shí)設(shè)定值相比較，再利用比較觸點(diǎn)的邏輯組合，形成若干個(gè)時(shí)間段，將PLC的各實(shí)際輸出與有關(guān)時(shí)間段相對(duì)應(yīng)，即可達(dá)到時(shí)序控制的目的。

這種編程方法的主要使用步驟及要點(diǎn)如下：

（1）畫(huà)時(shí)序圖：在分析控制要求的基礎(chǔ)上，明確PLC各輸出和各輸入信號(hào)的時(shí)序關(guān)系，畫(huà)出相應(yīng)的時(shí)序圖。

（2）設(shè)置基準(zhǔn)定時(shí)器：根據(jù)時(shí)序圖，設(shè)置一個(gè)符合整個(gè)時(shí)序控制的基準(zhǔn)定時(shí)器?；鶞?zhǔn)定時(shí)器作為整個(gè)時(shí)序控制的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，其他的任意時(shí)刻均應(yīng)以此為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，而每個(gè)所需的定時(shí)時(shí)間也必須轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的期望定時(shí)設(shè)定值，因此基準(zhǔn)定時(shí)器的定時(shí)設(shè)定值應(yīng)大于或等于整個(gè)時(shí)序過(guò)程所用的時(shí)間（或循環(huán)周期）。

基準(zhǔn)定時(shí)器可以直接采用普通定時(shí)器，也可以由定時(shí)器加上計(jì)數(shù)器構(gòu)成。

（3）時(shí)間段的邏輯表示：根據(jù)PLC每個(gè)輸出端信號(hào)狀態(tài)的變化，將其時(shí)序圖劃分成若干個(gè)相應(yīng)的時(shí)間段。PLC輸出信號(hào)為“ON”的時(shí)間段，簡(jiǎn)稱為作用時(shí)間段。以基準(zhǔn)定時(shí)器為參照時(shí)間，確定每個(gè)作用時(shí)間段的起點(diǎn)、終點(diǎn)及其用觸點(diǎn)比較指令表示的方法。每對(duì)起點(diǎn)和終點(diǎn)的比較觸點(diǎn)的相關(guān)邏輯運(yùn)算（如與邏輯運(yùn)算），形成該作用時(shí)間段。

（4）綜合：結(jié)合PLC各輸出信號(hào)的時(shí)序圖，依次列出PLC每個(gè)輸出信號(hào)的全部作用時(shí)間段的邏輯組合（或邏輯表達(dá)式），編制完整的梯形圖程序。

值得注意的是， 由于程序中使用的各個(gè)觸點(diǎn)比較指令只在PLC的每個(gè)掃描周期內(nèi)得到執(zhí)行，因此這種程序不能用于定時(shí)精度要求很高的時(shí)序控制場(chǎng)合。

四、應(yīng)用舉例

下面以一個(gè)簡(jiǎn)單例子，來(lái)說(shuō)明應(yīng)用觸點(diǎn)比較指令編制PLC時(shí)序控制程序的方法。

例：某十字路口交通信號(hào)燈的控制要求為：①當(dāng)按下起動(dòng)按鈕時(shí)，交通燈系統(tǒng)開(kāi)始工作。②系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)， 南北紅燈亮并維持40s，其中在南北紅燈亮的同時(shí)東西綠燈也亮但維持35s，到35s時(shí)東西綠燈以1s（熄0.5s、亮0.5s）的閃亮周期在閃亮3s后熄滅，緊接著東西黃燈亮并維持2s，到2s時(shí)，東西黃燈熄而東西紅燈亮，同時(shí)南北紅燈熄而南北綠燈亮；東西紅燈亮并維持30s，其中南北綠燈同時(shí)亮但維持25s，到25s時(shí)南北綠燈閃亮3s后熄滅，南北黃燈亮2s后熄滅而南北紅燈亮，同時(shí)東西紅燈熄而東西綠燈亮，又開(kāi)始第二個(gè)周期的工作循環(huán)。③ 當(dāng)需要交通燈系統(tǒng)停止工作時(shí)，按下停止按鈕即可。

在分析該交通燈的控制要求后，選用三菱FX 2N一48MR型PLC，PLC的I／O點(diǎn)的分配如下：X000、X001為起、?？刂疲籝O00、Y001、Y002用于控制南北向紅、綠、黃燈；Y003、Y004、Y005用于控制東西向紅、綠、黃燈。

通過(guò)對(duì)交通燈工作時(shí)序的分析，可知這是一個(gè)典型的循環(huán)時(shí)序控制過(guò)程。由于交通燈一個(gè)工作循環(huán)的周期時(shí)間不長(zhǎng)，故可以選用普通定時(shí)器TO作為基準(zhǔn)定時(shí)器，并將其設(shè)定值確定為交通燈工作循環(huán)的周期時(shí)間70s，這樣T0在程序中既用作基準(zhǔn)定時(shí)器，又用來(lái)控制交通燈工作循環(huán)。采用觸點(diǎn)比較指令，編制的交通燈的PLC控制程序（已在三菱FX2N 一48MR上通過(guò)）如圖1所示。

圖1 交通信號(hào)燈的PLS控制程序

五、結(jié)束語(yǔ)

采用觸點(diǎn)比較指令編制的PLC時(shí)序控制程序，具有直觀簡(jiǎn)便、思路清晰、編程效率高、易讀、易調(diào)試、易修改、易維護(hù)等顯著特點(diǎn)，尤其是所需的基準(zhǔn)定時(shí)器不但可以是普通定時(shí)器，而且也可以是定時(shí)器加上計(jì)數(shù)器構(gòu)成，因此通過(guò)對(duì)其計(jì)時(shí)或計(jì)數(shù)的當(dāng)前值與期望的若干個(gè)定時(shí)設(shè)定值比較，還可以用PLC實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的時(shí)序控制。