郭志冬

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 河南三門峽 472000)

0 引言

PLC作為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化生產(chǎn)線、木材加工、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、電梯控制、空調(diào)控制、灌裝及包裝機(jī)械等領(lǐng)域。由于PLC自身具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能，還具有極高的抗干擾的可靠性以及靈活簡捷的編程，已經(jīng)成為工業(yè)控制領(lǐng)域的各種控制器的首選[1]。

PLC的編程方法一般有經(jīng)驗(yàn)編程法和順序功能圖法。經(jīng)驗(yàn)編程法有很大的試探性和隨意性，沒有固定的方法和步驟可以遵循。順序功能圖法就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)和時(shí)間信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部的狀態(tài)和時(shí)間順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地、有秩序地進(jìn)行操作。順序功能圖(Sequential Function Chart，SFC)，是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是PLC設(shè)計(jì)順序控制程序的一種編程工具[2]。但是，在用順序功能圖進(jìn)行編程時(shí)，步或狀態(tài)的確定需要進(jìn)行人工分析，因此，編程需要花費(fèi)一定的時(shí)間，并且劃分的步或狀態(tài)有可能是不連續(xù)的或錯(cuò)誤的。本文提出了一種利用時(shí)序圖的邊沿的分割法，來進(jìn)行順序功能圖編程時(shí)步或狀態(tài)的確定，使編程過程變得簡單易行，程序可讀性大大增強(qiáng)，程序結(jié)構(gòu)極大地簡化。此方法針對(duì)單流程和并行流程的順序功能圖的自動(dòng)控制系統(tǒng)有著很好的應(yīng)用，可以快速理清變量間的邏輯關(guān)系，提高編程效率和編程正確率。本文以交通燈控制為例來闡述時(shí)序圖分割法在單流程和并行流程中的應(yīng)用。

1 以十字路口交通燈的控制要求為例進(jìn)行分析

本文以十字路口交通燈的控制要求為控制過程對(duì)象，PLC選取三菱FX3G-40M為控制器，通過對(duì)控制過程的分析，畫出控制過程的時(shí)序圖，以時(shí)序圖的邊沿作為步或狀態(tài)的劃分依據(jù)，最后用順序功能圖進(jìn)行編程。

十字路口交通燈的控制要求為：當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)接通時(shí)，信號(hào)燈系統(tǒng)開始工作，南北紅燈亮30秒，在南北紅燈亮的同時(shí)，東西綠燈亮25秒，然后東西黃燈亮5秒；東西紅燈亮30秒的同時(shí)，南北綠燈亮25秒，南北黃燈亮5秒。如此周而復(fù)始。當(dāng)啟動(dòng)開關(guān)斷開時(shí)，所有信號(hào)燈都熄滅。

根據(jù)控制要求畫出十字燈控制的時(shí)序邏輯圖。如圖1所示。

圖1 十字路口交通燈控制時(shí)序邏輯圖

2 時(shí)序圖邊沿分割法進(jìn)行劃分步或狀態(tài)

時(shí)序圖邊沿分割法是指在時(shí)序圖的邊沿即上升沿(低電平變?yōu)楦唠娖?或下降沿(高電平變?yōu)榈碗娖?，畫出與時(shí)序圖垂直的豎線，將時(shí)序圖劃分為在時(shí)間上從左到右連續(xù)的各個(gè)塊，每個(gè)塊作為順序功能圖的步或狀態(tài)[3]。這樣就把時(shí)序圖劃分為時(shí)間上連續(xù)的單序列，如圖2所示。

圖2 時(shí)序圖連續(xù)的單序列圖

3 用PLC實(shí)現(xiàn)交通燈的控制過程

十字路口交通燈的I/O分配表如表1所示。接線圖設(shè)計(jì)如圖3所示。根據(jù)時(shí)序圖邊沿分割法對(duì)步或狀態(tài)進(jìn)行劃分，找出步與步之間的轉(zhuǎn)換條件，本例中轉(zhuǎn)換條件為定時(shí)器，其他的情況也可以是輸入條件的邊沿作為轉(zhuǎn)換條件[4]，設(shè)計(jì)順序功能圖如圖4所示。

表1 十字路口交通燈的I/O分配表

4 系統(tǒng)調(diào)試

連接好硬件系統(tǒng)，在編程軟件GX developer中寫出程序如圖4的順序功能圖，然后將程序下載到PLC FX3G-40M中，最后進(jìn)行調(diào)試。結(jié)果表明，電路中交通燈的顯示過程和控制要求一致。

圖3 十字路口交通燈的接線圖

圖4 十字路口交通燈的單序列順序功能圖

5 結(jié)束語

十字路口交通燈的PLC編程實(shí)現(xiàn)方法有很多，可以由經(jīng)驗(yàn)編程法實(shí)現(xiàn)，也可以用順序功能圖的并行序列實(shí)現(xiàn)。本文提出的時(shí)序圖分割法設(shè)計(jì)交通燈的控制程序，可以快速地理清輸入和輸出變量之間的邏輯關(guān)系，大大簡化了分析和狀態(tài)劃分的過程，提高了編程效率，增加了程序的可讀性，提升了程序的正確性，縮短了編程的時(shí)間，為編程者提供了一種便捷、快速、高效的編程思路和方法[5]。此方法應(yīng)用時(shí)有其適用范圍，對(duì)于單流程和并行流程的生產(chǎn)工藝和自動(dòng)控制過程有著很好的編程效果，但是對(duì)于復(fù)雜流程的控制過程此方法就會(huì)有局限性，使用時(shí)應(yīng)具體情況具體分析。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔瀚，焦志剛.一種基于PLC的交通燈程序設(shè)計(jì)方法[J].機(jī)電技術(shù)，2016(2)：61-62.

[2] 廖常初.S7-1200PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：76-79.

[3] 潘春玲.仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2014(2)：265，269.

[4] 何冰洋.探析PLC仿真軟件在交通信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2015(1)：81-82.

[5] 吳順華.基于順序功能圖的交通燈PLC控制[J].智慧工廠，2016(6)：61-63.