袁學(xué)琦

摘 要：可編程序控制器（PLC）是在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不可或缺的設(shè)備，是支撐工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要部件之一。在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)和機(jī)電一體化專業(yè)的中職學(xué)生中，可編程序控制器也是一門主干專業(yè)課。對(duì)于20世紀(jì)的老電工而言，他們還依賴于繼電控制系統(tǒng)，對(duì)于現(xiàn)在的中職生而言，學(xué)好可編程序控制器課程意味著在企業(yè)有生存空間和發(fā)展提升空間。本文詳細(xì)講解了中職學(xué)校PLC的教學(xué)方法和途徑。

關(guān)鍵詞：SFC圖 可編程序控制器（PLC） 中職學(xué)生 GX Developer軟件

一、可編程序控制器的特點(diǎn)及工作過(guò)程

20世紀(jì)60年代末，美國(guó)汽車制造工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為了適應(yīng)不斷更新的生產(chǎn)工藝，1968年美國(guó)通用汽車公司（GM）首先公開(kāi)招標(biāo)。1969年，第一臺(tái)可編程序控制器的出現(xiàn)，給自動(dòng)化控制帶來(lái)了一場(chǎng)革命。

1.PLC軟件簡(jiǎn)單易學(xué)

PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，但人們常用的還是梯形圖和指令語(yǔ)句表。我們可以通過(guò)采用梯形圖，輕易地把繼電器控制系統(tǒng)改裝為PLC控制系統(tǒng)。為了形成一套完整體系，我們把梯形圖中的圖形符號(hào)對(duì)應(yīng)出指令語(yǔ)句形成表格，這就是指令語(yǔ)句表。

2.使用和維護(hù)方便

PLC的安裝、使用和維護(hù)都很方便，可編程序控制器（PLC）在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了多層次抗干擾和精選元件措施，可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作，能夠安全可靠地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)這些是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。PLC也集成了電子設(shè)備電路，內(nèi)部處理不依賴接點(diǎn)，所以元件的使用壽命多半為永久性。

3.可編程序控制器（PLC）的基本工作過(guò)程

可編程序控制器的品牌眾多，型號(hào)也眾多，但它們的工作方式完全相同，都是按三個(gè)階段每次掃描循環(huán)執(zhí)行。

輸入采樣階段：這個(gè)階段是PLC首先對(duì)輸入端子進(jìn)行掃描，并將各輸入狀態(tài)保存于對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中，直至下一個(gè)掃描開(kāi)始，映像寄存器中的數(shù)據(jù)是不會(huì)變化的。

程序執(zhí)行階段：這個(gè)階段也是PLC工作的階段，PLC按照程序員事先寫好的程序，按從上到下、從左到右的循序逐句掃描程序。如果有輸入或輸出狀態(tài)時(shí)，就從對(duì)應(yīng)的映像寄存器“讀取”上一階段的狀態(tài)，然后進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果存入元件映像寄存器中。

輸出刷新階段：當(dāng)用戶程序執(zhí)行結(jié)束后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)，在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

完成在以上三個(gè)階段一次，我們稱之為一個(gè)掃描周期，PLC的掃描周期很短一般為幾十毫秒之幾百毫秒。

二、可編程序控制器的特點(diǎn)

1.PLC通用編寫方法

PLC有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，但人們常用的還是梯形圖和指令語(yǔ)句表。使用中可以通過(guò)采用梯形圖的方法，把繼電器控制系統(tǒng)改裝為PLC控制系統(tǒng)。為了形成一套完整體系，可把梯形圖中的圖形符號(hào)對(duì)應(yīng)出指令語(yǔ)句形成表格，這就是指令語(yǔ)句表。

2.使用和維護(hù)方便

PLC的安裝、使用和維護(hù)都很方便?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中采取了多層次抗干擾和精選元件措施，可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境下與強(qiáng)電設(shè)備一起工作，能夠安全可靠地長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，而傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。PLC也集成了電子設(shè)備電路，內(nèi)部處理不依賴接點(diǎn)，所以元件的使用壽命多半為永久性。

三、PLC的開(kāi)關(guān)量與模擬量的應(yīng)用

1.開(kāi)關(guān)量的控制

對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，掌握開(kāi)關(guān)量的控制是重中之重，因?yàn)樵赑LC中，開(kāi)關(guān)量的控制是最為基礎(chǔ)且運(yùn)用最廣的一種量的控制，適用于單一設(shè)備控制。在傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中大部分就是開(kāi)關(guān)量的控制，這也是PLC能取代的原因之一。

2.模擬量的控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，不只會(huì)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)量“0，1”，還會(huì)出現(xiàn)一些模糊的、連續(xù)的物理量，如溫度、速度、壓力、液位等等，這都是模擬量。對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，了解這些量的轉(zhuǎn)換即可。

四、通過(guò)SFC步進(jìn)順序控制方法快速有效地學(xué)會(huì)可編程序控制器（PLC）

1.步進(jìn)順序SFC圖與傳統(tǒng)的梯形圖

在傳統(tǒng)PLC編程教學(xué)中，都是讓學(xué)生畫(huà)出梯形圖和指令語(yǔ)句表。殊不知步進(jìn)順序控制更為方便和快捷。梯形圖的掃描方法雖然是從上到下、從左到右的方式進(jìn)行掃描執(zhí)行，但在邏輯思維較為復(fù)雜的情況下，用梯形圖需要花上幾個(gè)課時(shí)的時(shí)間才能完成，所以在最后呈現(xiàn)結(jié)果時(shí)，會(huì)或多或少的有些差異，但這些差異在嚴(yán)格的自動(dòng)化生產(chǎn)線中是絕對(duì)不允許的。

步進(jìn)順序SFC圖在設(shè)計(jì)時(shí)就有嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)則且方式簡(jiǎn)單。對(duì)于較復(fù)雜的、具有一定循環(huán)的動(dòng)作方式，既編寫方便，又能增強(qiáng)程序的閱讀性。當(dāng)每一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，前一個(gè)狀態(tài)中的執(zhí)行情況將會(huì)立即失效（置為SET指令除外），這樣對(duì)于邏輯思維判斷的要求可以大大減少，增加學(xué)生對(duì)PLC軟件編程的興趣。

2.枚舉案例

接下來(lái)，筆者將以一個(gè)十字路口交通燈為例子，說(shuō)明SFC圖編寫程序的方法是否快捷有效。

某十字路口控制要求為：東西綠燈30秒，黃燈3秒，紅燈23秒；南北綠燈20秒，黃燈3秒，紅燈33秒。

根據(jù)交通燈的特性，若東西綠燈時(shí)南北應(yīng)該是紅燈，反之南北綠燈時(shí)東西紅燈。分析控制要求后，選用三菱FX2N-48MR型PLC。

先畫(huà)出I/O分配表，打開(kāi)GX Developer V8.86版本軟件，選擇PLC系列和PLC類型后，程序類型選擇“SFC”（注意：不是梯形圖），在MAIN程序中新建一個(gè)“梯形圖塊”和“SFC塊”。（下圖所示）

根據(jù)控制要求，畫(huà)出了SFC圖后，在圖里填寫內(nèi)容即可。圖中的框?yàn)槟骋粋€(gè)狀態(tài)，框后面的數(shù)字為狀態(tài)S的編號(hào)，框下面的一橫且后面跟著數(shù)字的地方為執(zhí)行以下步驟的條件。在填寫內(nèi)容過(guò)程中，填寫狀態(tài)里的編寫基本和梯形圖沒(méi)有太大區(qū)別，關(guān)鍵在于填寫條件。條件是需要在前一個(gè)狀態(tài)中能體現(xiàn)得到。寫好了條件之后跟上“TRAN”指令即可。

通過(guò)上述例子可以發(fā)現(xiàn)，SFC圖編寫程序就像是一個(gè)填涂游戲一樣簡(jiǎn)單。對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō)，其應(yīng)該是很容易上手的一種方法。同樣的，對(duì)于一些基礎(chǔ)不好或沒(méi)有基礎(chǔ)的中級(jí)技工來(lái)說(shuō)，這樣的編程方法也是一種不錯(cuò)的選擇。

五、小結(jié)

在SFC編制PLC步進(jìn)順序控制程序時(shí)，學(xué)生只要能清晰地分析其順序及規(guī)律，正確地畫(huà)出SFC圖及控制要求，然后把內(nèi)容填寫進(jìn)去，就能完成真正有活力的程序。SFC圖編寫不僅在程序修改方面比基本指令編寫梯形圖方便，在閱讀SFC圖上面也更為簡(jiǎn)潔、直觀。

參考文獻(xiàn)：

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[3]勞動(dòng)和社會(huì)保障部教材辦公室.可編程序控制器及其應(yīng)用（第二版）[M].北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.

（作者單位：江西贛州技師學(xué)院）