陸春元

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程系，江蘇 蘇州-215104)

PLC以其使用范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、軟元件系統(tǒng)豐富、編程簡單、使用方便、易于掌握等特點(diǎn)，在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到越來越廣泛應(yīng)用［1］.在PLC的應(yīng)用中，以順序控制的應(yīng)用最為廣泛，特別是在現(xiàn)代制造業(yè)中，幾乎都是利用順序控制來實(shí)現(xiàn)加工的自動循環(huán)，即按照生產(chǎn)工藝預(yù)定的順序，在各輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間順序，各執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動有序地進(jìn)行操作［2］.

1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

PLC實(shí)現(xiàn)順序控制最有效的方法就是狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(順序功能圖)，其設(shè)計(jì)思路:①將生產(chǎn)流程中的每一個工序(或階段)用PLC的一個狀態(tài)繼電器S或輔助繼電器M來代替，簡記為工序→狀態(tài)繼電器;②將流程圖中的每個階段要完成的工作(或動作)用PLC的線圈指令或功能指令來代替;③將流程圖中各個階段之間的轉(zhuǎn)移條件用PLC的觸點(diǎn)或電路塊來代替;④流程圖中的箭頭方向就是PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中的轉(zhuǎn)移方向.這種設(shè)計(jì)方法具有編程效率高，設(shè)計(jì)思路清晰，易于掌握，調(diào)試、修改、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，從設(shè)計(jì)到使用及維護(hù)的周期較經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法明顯縮短［3］.目前，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)方法主要有4種，啟保停電路順序控制梯形圖、置位復(fù)位指令順序控制梯形圖、步進(jìn)指令順序控制梯形圖和位移指令順序控制梯形圖.本文以移位指令順序控制梯形圖為例介紹其在順序控制中的應(yīng)用.

2 移位指令

PLC移位指令包括位右移位指令SFTR和位左移位指令SFTL.例如，位左移位指令是當(dāng)X0由OFF→ON變化時，對n1位［D］所指定的位元件進(jìn)行n2位［S］所指定的位元件的位左移.即當(dāng)X0由OFF→ON變化時，X0～X3中的數(shù)據(jù)移入M0～M3，M0～M15中數(shù)據(jù)向左移位，每次向左移4位［4］.位左移位指令功能說明見圖1.位右移位、位左移位指令要素見表1.

圖1 位左移位指令功能說明

表1 位右移位、位左移位指令要素

3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖基本結(jié)構(gòu)

狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括圖2(a)單序列、圖2(b)選擇序列、圖2(c)并行序列.

圖2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖基本結(jié)構(gòu)

1)單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步［5］.

2)選擇序列的開始稱為分支，轉(zhuǎn)換符號只能標(biāo)在水平連線之下.一般只允許同時選擇一個序列，即選擇序列中的各序列是互相排斥的，其中的任何兩個序列都不會同時執(zhí)行.選擇序列的結(jié)束稱為合并，幾個選擇序列合并到一個公共序列時，用需要重新組合的序列相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換符號和水平連線表示，轉(zhuǎn)換符號只允許標(biāo)在水平連線之上［5］.

3)并行序列的開始稱為分支，當(dāng)轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列.每個序列中活動步的進(jìn)展將是獨(dú)立的.在表示同步的水平雙線之上，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號.并行序列用來表示系統(tǒng)的幾個同時工作的獨(dú)立部分的工作情況［5］.并行序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號.

4 程序設(shè)計(jì)

單序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)時，首先將初始狀態(tài)M0置“1”，然后將未被驅(qū)動的M50顯“0”，在移位指令執(zhí)行條件成立時左移至M0，M0及其它M的值則依次左移，這樣保證M0～M7中只有一個M的值為“1”，即表示該狀態(tài)為活動狀態(tài)，可執(zhí)行相應(yīng)的狀態(tài)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)順序控制，見圖3.另外，為防止“雙線圈”輸出，將兩個或多個相同輸出的狀態(tài)的觸點(diǎn)并聯(lián)，作為驅(qū)動同一個輸出的條件.

圖3 單序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)

對于選擇序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和并行序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)原則是在基于單序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，先集中進(jìn)行分支轉(zhuǎn)移處理，然后按各分支順序進(jìn)行順序驅(qū)動，最后集中向合并狀態(tài)轉(zhuǎn)移.圖4和圖5分別是選擇序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和并行序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的狀態(tài)轉(zhuǎn)移部分程序，各狀態(tài)的任務(wù)驅(qū)動程序略.

圖4 選擇序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)

圖5 并行序列狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖程序設(shè)計(jì)

5 結(jié)論

以三種狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖為例，介紹了用移位指令實(shí)現(xiàn)PLC順序控制程序的編程思路及方法.采用移位指令編制順序控制程序，方法簡單，控制流程結(jié)構(gòu)清晰，規(guī)律性強(qiáng)，且能編寫出比較復(fù)雜的順序控制程序，極大限度地提高了工作效率，所編程序易于分析、調(diào)試與修改.當(dāng)然并不是所有的控制系統(tǒng)都適合使用移位指令，要根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的設(shè)計(jì)方法，在使用移位指令編程時，往往還需要綜合其他的梯形圖設(shè)計(jì)方法，與其他指令相配合應(yīng)用，才能設(shè)計(jì)出功能齊全、精簡易懂的程序［6］.

［1］侯肖霞.PLC順序控制系統(tǒng)的簡易設(shè)計(jì)方法［J］.電氣技術(shù)，2010(5):57-59.

［2］陳果.控制步進(jìn)電機(jī)分度的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)床電器，2008(3):40-41.

［3］吳繼彬，黃偉.可編程控制器梯形圖順序控制設(shè)計(jì)法概述［J］.PLC＆FA，2011(1):31-34.

［4］史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005:228-232.

［5］龔云新，陳淑蘭，解曉飛.三菱PLC實(shí)用技術(shù)教程［M］.北京:北京師范大學(xué)出版社，2007:138-148.

［6］姚燕，姬裕江.PLC移位指令在順序控制中的應(yīng)用［J］.機(jī)床電器，2009(2):31-32.