PLC順序功能圖設計方法淺析

河南 孫漢卿 劉征

PLC順序功能圖設計方法淺析

河南 孫漢卿 劉征

PLC是電類專業的一門應用性很強的基礎課，其常用的編程方法有三種，就初學者來說比較抽象，難以理解，為了提高初學者的學習積極性和縮短學習周期，本文介紹了四步法設計PLC順序功能圖的方法，實際教學效果表明“四步法”能提高學生的認知能力，能幫助學生較快的學會PLC編程方法，而且此方法有很好的移植性，具有很高的借鑒作用。

PLC；編程語言；順序功能圖

引言

可編程控制器（Programmable Logic Controller簡稱PLC）以其具有的可靠性高、抗干擾能力強；編程簡單、操作方便；體積小、能耗低；系統設計、安裝、調試工作量小和維護方便等優點[1]，已經取代了傳統的繼電器接觸器控制系統，幾乎完全占據了整個工業控制領域。國外專家預言，PLC技術將在工業自動化的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）中躍居首位。PLC課程是各類學校各種電類專業的一門專業課程，同時也是一門應用性很強的課程。具備設計、調試和維護可編程控制器控制系統的能力，是現代工業對電氣技術人員和工科學生的基本要求。

1 PLC編程語言介紹

PLC是一種工業控制計算機，不光有硬件，軟件也必不可少，PLC提供了完整的編程語言[2]，以適應其在各種工業控制系統中的應用。其編程語言可分為指令語句表、梯形圖、順序功能圖[1]。

指令語句表編程語言是一種與計算機匯編語言類似的助記符編程語言方式，是可編程控制器最基礎的編程語言。它由一系列操作指令組成的語句將控制流程描述出來，用一個或幾個字符（指令）來代表可編程控制器的某種操作功能，并通過編程器寫到PLC中。但是這種編程方法不直觀，初學者難以掌握。

梯形圖編程語言又叫梯形圖，它沿襲了繼電器控制電路的形式，它與繼電器控制系統原理圖相呼應，基本思想一致，只是在使用符號和表達方式上有一定區別。但這種編程方法需要有一定的繼電器等基礎知識，且在較復雜的控制系統中，初學者很難掌握。

順序功能圖編程語言是一種位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編制順序控制程序。是一種先進的設計方法，是用功能圖來表達一個順序控制過程。它提供了一種組織程序的圖形方法，不需要其它的編程基礎，而且編程方法直觀易懂，應用廣泛，很容易被初學者接受，程序調試、修改和閱讀也很容易，而且可以大大縮短設計周期，提高設計效率。本文就是針對該方法展開討論。

2 PLC順序功能圖編程方法及過程

根據筆者的教學與實踐經驗，就實際工業控制系統的順序功能圖的設計，總結了四步法，即抓主要矛盾、設計主要矛盾、添枝加葉、轉換成型，下面我們用一個實際工業控制系統來說明：

例：某工業現場有一自動清洗機，工作時將要清洗的部件放到小車上，按動啟動按鈕后，小車自動進入清洗位置A，加入清洗液，小車繼續前行到B處，然后再返回A處，打開排液閥門將清洗液放出，小車回到原來的位置，等待下次啟動信號。

2.1 抓主要矛盾

對于任何一個復雜的工業控制系統來說，都是由一個個狀態按照時間先后順序連續的轉換來完成控制的。而且必通過一個器件的狀態轉換來控制整個系統，這就是我們所找的主要矛盾。分析本例中的整個自動清洗機的工作過程，不難發現小車的運行是整個控制的中心，這就是我們要找的主要矛盾。

2.2 設計主要矛盾

找出主要矛盾后，分析其運動或者工作狀態，根據其工作狀態，寫出圖。在上例中，我們知道小車的運動狀態是：按下開始按鈕X0，小車向前到A停車、向前到B后返回到A、停車、返回原點。給出運動狀態轉換圖如圖1所示：

2.3 添枝加葉

在設計出主要的運動狀態轉換圖后，分析每一個運動狀態的枝葉是什么，為每一個運動狀態加上枝葉。本例中，不難找到每一狀態的枝葉，如圖2所示。其中Y0是向前，Y1是向后，K1是加清洗液，K2去清洗液，T是加清洗液和去清洗液的時間。

圖1 小車運動狀態

圖2 添枝加葉

圖3 順序功能圖

2.4 轉換成型

經過以上三步后，整個控制過程就設計出來了，最后按照PLC的程序法則，將主器件的運動狀態用相應的輔助繼電器M或者狀態器S表示，初始狀態用雙方框表示，為了PLC開機運行時能正常工作，需要在初始狀態前加上一個特殊功能的M8002的常開觸點。這樣就可得到完整的PLC順序功能圖。如圖3所示：

3 結論

四步法編寫PLC順序功能圖直觀易懂，筆者在課堂教學中發現按照上述的四個步驟，初學者很容易掌握PLC的順序功能圖的設計方法。通過PLC編程語言的轉換也可獲得相應的語句表和梯形圖。本文介紹的四步法編寫PLC順序功能圖也可移植到其他廠家及不同型號的PLC順序功能圖的編程中，對于初學編程人員有很高的借鑒作用。

［1］孫振強.可編程控制器原理及應用教程［M］.北京:清華大學出版社，2008．

［2］陳立定.電氣控制與可編程序控制器［M］.北京:機械工業出版社，2004.

（作者單位：河南商業高等專科學校計算機系）

（編輯 王旸）