江西省九江學(xué)院電子工程學(xué)院 王 萍

PLC的順序控制設(shè)計(jì)法教學(xué)心得

江西省九江學(xué)院電子工程學(xué)院 王 萍

可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握PLC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。其中，PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是教學(xué)重點(diǎn)，本文以S7-200PLC為教授對(duì)象，主要介紹順序控制設(shè)計(jì)法的編程特點(diǎn)以及順序功能圖向梯形圖程序的轉(zhuǎn)換方法，提出各種不同轉(zhuǎn)換方法應(yīng)注意的關(guān)鍵問(wèn)題，應(yīng)用比較總結(jié)法，把理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融為一體，使學(xué)生容易理解記憶，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

PLC 順序功能圖 梯形圖

一、前言

PLC系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法主要是：用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法直接編寫(xiě)梯形圖程序的方法和順序控制設(shè)計(jì)法。由于經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)沒(méi)有固定的方法，具有很大的試探性和隨意性。尤其是設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，要用大量的中間單元完成記憶和連鎖功能，很容易遺漏一些問(wèn)題，修改也比較麻煩。順序控制設(shè)計(jì)法只要分析清楚系統(tǒng)控制要求，按照一個(gè)步驟一個(gè)狀態(tài)的思想，很容易就可以畫(huà)出順序功能圖，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的順序控制梯形圖，其順序功能圖比較容易設(shè)計(jì)，且可讀性很強(qiáng)。

二、順序控制設(shè)計(jì)法與順序功能圖

順序控制設(shè)計(jì)法是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干順序相連的階段，每個(gè)階段稱(chēng)為一步。步與步之間由轉(zhuǎn)換分隔，相鄰的步具有不同的動(dòng)作。PLC在某一步工作時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件得到滿(mǎn)足就實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，即上一步的動(dòng)作結(jié)束而下一步的動(dòng)作開(kāi)始。順序功能圖是設(shè)計(jì)PLC順序控制程序的圖形方法，由步和有向連線組成閉環(huán)，描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性，它本身并不是程序，需要轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的順序控制梯形圖程序。設(shè)計(jì)順序功能圖時(shí)，要注意它的三個(gè)主要因素：步、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作。

第一步：順序功能圖中，步用矩形方框表示，方框內(nèi)用M或S連同其編號(hào)進(jìn)行注釋?zhuān)ㄈ鏜0.0、S0.0等）。當(dāng)PLC通電時(shí)，所有步均處于OFF狀態(tài)，這時(shí)只需用開(kāi)機(jī)時(shí)接通一個(gè)掃描周期的SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)，就可將初始步M0.0或S0.0置為活動(dòng)步，否則因?yàn)轫樞蚬δ軋D沒(méi)有活動(dòng)步而無(wú)法工作，所以至少應(yīng)該有一個(gè)初始步，用雙線方框表示初始步。

第二步轉(zhuǎn)換條件：與轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的條件是使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)，可以是外部的輸入信號(hào)（如按鈕、限位開(kāi)關(guān)的接通或斷開(kāi)等）；也可以是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)（如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等觸點(diǎn)的接通）；還可以是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非的邏輯組合。

第三步動(dòng)作：系統(tǒng)處于某一步時(shí)需要完成的工作，用矩形方框中的編號(hào)表示動(dòng)作。該矩形框與它所在步的對(duì)應(yīng)方框相連。當(dāng)該步為活動(dòng)步時(shí)，執(zhí)行該步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，某一步可以有幾個(gè)動(dòng)作，也可以沒(méi)有動(dòng)作。

三、順序功能圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的順序控制梯形圖的方法

根據(jù)系統(tǒng)控制要求，我們可以很方便地設(shè)計(jì)出順序功能圖。若順序功能圖用的是位存儲(chǔ)器M代表步，則將順序功能圖轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的順序控制梯形圖的方法一般有兩種：

1.使用起保停電路的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法

使用起保停電路轉(zhuǎn)換梯形圖程序的關(guān)鍵是找出每一步的起動(dòng)條件和停止條件。起動(dòng)條件是該步的前級(jí)步為活動(dòng)步并且相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿(mǎn)足，即將前級(jí)步的編程元件的常開(kāi)觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)串聯(lián)實(shí)現(xiàn)；停止條件是其后續(xù)步對(duì)應(yīng)的常閉觸點(diǎn)；保持條件是本步的常開(kāi)觸點(diǎn)。按照這個(gè)思路很容易轉(zhuǎn)換出對(duì)應(yīng)的梯形圖程序。

2.使用置位復(fù)位指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法

使用置位復(fù)位指令的轉(zhuǎn)換思想是，每一步變?yōu)榛顒?dòng)步都采用置位指令S置位該步，同時(shí)用復(fù)位指令R復(fù)位前級(jí)步。每一個(gè)轉(zhuǎn)換都對(duì)應(yīng)一個(gè)這樣的控制置位和復(fù)位的電路塊，有多少個(gè)轉(zhuǎn)換就有多少個(gè)這樣的電路塊，這種設(shè)計(jì)方法很有規(guī)律，很容易掌握。

若順序功能圖用的是順序控制繼電器S代表步，則使用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。使用SCR指令的轉(zhuǎn)換思想是將順序控制程序的每一步用一個(gè)SCR段表示。用SCR指令表示一個(gè)SCR段的開(kāi)始；用SCRE指令表示SCR段的結(jié)束；用SCRT指令實(shí)現(xiàn)SCR段之間的轉(zhuǎn)換，即步的活動(dòng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)SCRT線圈“得電”時(shí)，SCRT指令將順序功能圖中的后續(xù)步置位為ON，同時(shí)將當(dāng)前步復(fù)位為OFF，這種方法初學(xué)者極易掌握。

四、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生利用多種方法實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生在掌握各種不同編程方法的同時(shí)體會(huì)各種編程方法的優(yōu)缺點(diǎn)，找出自己在編程時(shí)的思維有哪些問(wèn)題，哪種編程方法更容易掌握，哪種方法更易實(shí)現(xiàn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和總結(jié)記憶的能力。

順序控制設(shè)計(jì)法用輸入量I（或定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）的觸點(diǎn)，控制代表各步的編程元件（如M或S），再由它們控制輸出量Q（或定時(shí)器、計(jì)數(shù)器線圈等），步是根據(jù)輸出量Q的狀態(tài)劃分的。所以，順序控制設(shè)計(jì)法具有簡(jiǎn)單易學(xué)，容易理解，通用規(guī)范的特點(diǎn)，是PLC程序設(shè)計(jì)方法中位居首位的編程方法。

［1］廖常初.S7-200PLC編程及應(yīng)用（第2版）［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014

［2］潘海鵬，張益波.電氣控制系統(tǒng)與S7-200系列PLC［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014

ISSN2095-6711/Z01-2015-12-0086