杜秀芳

山東勞動職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造系 山東濟南 250300

在PLC程序設(shè)計中，如果有多個時間段的定時要求，除了可以選擇多個定時器實現(xiàn)多種定時之外，還可以選擇用比較指令配合一個定時器實現(xiàn)。用比較指令配合定時器實現(xiàn)多種定時，可以使復(fù)雜的梯形圖程序變得簡單易懂，所以在教學(xué)過程中，十分有必要帶著學(xué)生去實驗一下比較指令加定時器實現(xiàn)多種定時的設(shè)計方案。本文就以PLC控制按指定時間間隔變化的交通燈為例，簡單介紹四種不同的程序設(shè)計方案，希望能啟發(fā)學(xué)生舉一反三，自主學(xué)習(xí)并完成更復(fù)雜的交通燈控制程序的設(shè)計。

1 應(yīng)用案例：交通燈控制系統(tǒng)

以PLC控制按指定時間間隔變化的交通燈為例，為了便于學(xué)生理解，只分析東西方向的交通燈控制，待學(xué)生掌握了程序設(shè)計思路后，可以自行去擴展。

1.1 交通燈控制時序要求

某路口東西方向的交通燈，按照如圖1所示的時序要求工作。

圖1 交通燈控制的時序圖

按下啟動按鈕，綠燈亮3s后熄滅，接著黃燈亮2s后熄滅，接著紅燈亮5s后熄滅，然后綠燈亮3s后熄滅，接著黃燈亮2s后熄滅，接著紅燈亮5s后熄滅……依次循環(huán)。

1.2 PLC的輸入/輸出地址分配

PLC的I/O(輸入/輸出)地址分配如表1所示。

表1 PLC的I/O地址分配表

1.3 程序設(shè)計方案

根據(jù)交通燈的時序要求可知，定時時間段有三個：3s、2s、5s。如何實現(xiàn)這三個時間段的定時要求呢？本文共討論了四種不同的程序設(shè)計方案：用三個定時器實現(xiàn)；用數(shù)據(jù)比較指令CMP配合一個定時器實現(xiàn)；用區(qū)間較指令ZCP配合一個定時器實現(xiàn)；用觸點比較指令配合一個定時器實現(xiàn)。

2 采用多個定時器的解決方案

三個時間段3s、2s、5s的定時可以分別用三個通用定時器T0、T1、T2完成。定時器T0、T1、T2的時鐘脈沖是100ms，那么三個定時器的設(shè)定值分別為K30、K20、K50。梯形圖程序如圖2所示。

圖2 多個定時器實現(xiàn)的交通燈控制系統(tǒng)梯形圖

用三個定時器實現(xiàn)三個時間段的定時，程序雖然簡單，但需要的定時器數(shù)量較多。

3 采用數(shù)據(jù)比較指令CMP加一個定時器的解決方案

數(shù)據(jù)比較指令CMP的格式如圖3所示。CMP指令是兩數(shù)比較指令，[S1·]和[S2·]表示源操作數(shù)，[D·]表示目標操作數(shù)。CMP將兩個源操作數(shù)進行比較，并將比較結(jié)果傳送到以目標操作數(shù)為首地址的三個位元件中。

圖3 CMP的指令格式

采用數(shù)據(jù)比較指令CMP加一個定時器實現(xiàn)的系統(tǒng)梯形圖程序如圖4所示。

圖4 CMP加一個定時器實現(xiàn)的交通燈控制系統(tǒng)梯形圖

CMP是兩個數(shù)的比較指令，一個CMP指令只能區(qū)分兩個區(qū)間，實現(xiàn)兩個時間段的定時，如果要實現(xiàn)三個時間段的定時，需要用兩個CMP指令。

第一個CMP指令：

當(dāng)T0當(dāng)前值小于30時，M10接通，驅(qū)動綠燈亮3s；

當(dāng)T0當(dāng)前值等于30時，M11接通，驅(qū)動黃燈亮；

當(dāng)T0當(dāng)前值大于30時，M12接通，驅(qū)動黃燈亮。

第二個CMP指令：

當(dāng)T0當(dāng)前值小于50時，M13接通，配合M11、M12驅(qū)動黃燈亮2s；

當(dāng)T0當(dāng)前值等于50時，M14接通，驅(qū)動紅燈亮；

當(dāng)T0當(dāng)前值大于50時，M15接通，驅(qū)動紅燈亮；

當(dāng)T0當(dāng)前值等于設(shè)定值100時，定時器復(fù)位，此時紅燈亮了5s。

定時器復(fù)位后重新開始定時，交通燈按時序要求循環(huán)工作。

與用三個定時器實現(xiàn)三個時間段的定時比較，CMP指令的應(yīng)用沒什么優(yōu)勢。

4 采用區(qū)間比較指令ZCP加一個定時器的解決方案

CMP主要用來比較兩個數(shù)，如果比較一個數(shù)和一個區(qū)間范圍，用區(qū)間比較指令ZCP會更容易設(shè)計程序。

區(qū)間比較指令ZCP的格式如圖5所示。ZCP指令是區(qū)間比較指令，[S1·]和[S2·]表示比較區(qū)間的起點和終點，[S·]表示比較軟元件，[D·]表示目標操作數(shù)。ZCP將[S·]與比較區(qū)間[S1·]和[S2·]的內(nèi)容進行比較，并將比較結(jié)果傳送到以目標操作數(shù)[D·]為首地址的三個位元件中。

圖5 ZCP的指令格式

采用區(qū)間比較指令ZCP加一個定時器實現(xiàn)的系統(tǒng)梯形圖程序如圖6所示。

圖6 ZCP加一個定時器實現(xiàn)的交通燈控制系統(tǒng)梯形圖

ZCP是區(qū)間比較指令，可以區(qū)分三個區(qū)間，容易實現(xiàn)三個時間段的定時：

當(dāng)T0當(dāng)前值小于30時，M10接通，驅(qū)動綠燈亮3s。

當(dāng)T0當(dāng)前值在30和50之間時，M11接通，驅(qū)動黃燈亮2s。

當(dāng)T0當(dāng)前值大于50時，M12接通，驅(qū)動紅燈亮；當(dāng)定時器T0當(dāng)前值等于設(shè)定值100時，定時器復(fù)位，此時紅燈亮了5s。

定時器復(fù)位后重新開始定時，交通燈按時序要求循環(huán)工作。

與前面的兩種設(shè)計方案相比，用區(qū)間比較指令加一個定時器實現(xiàn)，程序看起來比較簡潔。

5 采用觸點比較指令加一個定時器的解決方案

觸點比較指令可以分為三類：LD類、AND類、OR類。每類指令以其中一個為例，LD>指令格式如圖7所示，當(dāng)T0的當(dāng)前值比10小時，Y000置位。AND<指令格式如圖8所示，當(dāng)X000為ON，并且T0的當(dāng)前值比10大時，Y000置位。OR=指令格式如圖9所示，當(dāng)X000為ON時，或T0的當(dāng)前值等于10時，Y000置位。

圖7 LD>指令格式

圖8 AND<指令格式

圖9 OR=指令格式

采用觸點比較指令加一個定時器實現(xiàn)的系統(tǒng)梯形圖程序如圖10所示。

圖10 觸點比較指令加一個定時器實現(xiàn)的交通燈控制系統(tǒng)梯形圖

用觸點指令可以組合出不同的比較區(qū)間，以實現(xiàn)不同時間段的定時，用起來比較靈活。

結(jié)語

以上四種梯形圖程序，筆者在PLC仿真軟件和PLC試驗臺上試驗過了，也帶著學(xué)生練習(xí)過這個內(nèi)容，學(xué)生的完成情況也很不錯。

從以上交通燈控制系統(tǒng)的四種不同程序設(shè)計方案可以看出，同一個控制系統(tǒng)，它的實現(xiàn)方法不止一種，巧妙運用比較指令，往往可以減少控制系統(tǒng)使用的定時器數(shù)量，讓程序變得簡潔直觀。

教師可以打開思路，引導(dǎo)學(xué)生、啟發(fā)學(xué)生去嘗試各種解決方案，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的潛力。