PLC程序設計編程技巧

　　摘 要： PLC梯形圖程序設計是可編控制器應用教學中最關(guān)鍵的問題，本文就結(jié)合三菱控制實例介紹PLC程序設計步驟、經(jīng)驗設計法及順序功能圖相結(jié)合的編程技巧。
　　關(guān)鍵詞： PLC 設計步驟 編程技巧
　　
　　可編程控制器是以微處理器為基礎的新型工業(yè)控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各類機械或生產(chǎn)過程。梯形圖程序設計是可編控制器應用中最關(guān)鍵的問題，也是高職學生難以掌握和接受的問題，在教學當中總是會有許多學生遇到PLC程序設計時無從下手的問題。其實只要掌握方法，理清每個控制系統(tǒng)的設計思路，再難的設計項目也能設計出來。我結(jié)合教學經(jīng)驗談談PLC教學中的程序設計技巧。
　　一、程序設計步驟
　　1.分析被控對象及控制工藝要求，確定控制方案，確定系統(tǒng)外部輸入設備和輸出設備的個數(shù)，以確定PLC的I/O點數(shù)。
　　2.對系統(tǒng)進行端口分配，并畫出PLC的I/O接線圖。
　　3.編寫梯形圖。
　　4.將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表后傳送到PLC控制裝置，并根據(jù)端口分配連好外部接線。
　　5.對程序進行修改和調(diào)試，直到滿足控制要求。
　　以上是PLC控制系統(tǒng)設計的步驟，學生往往不按這樣的步驟來執(zhí)行，常常導致端口與程序中的編程元件不對應。其中梯形圖的設計是系統(tǒng)程序設計的重點，也是學生難以掌握的難點，下面就以上PLC程序設計步驟結(jié)合三菱的控制案例進行PLC程序設計技巧的說明。
　　二、系統(tǒng)設計案例說明
　　1.液體混合控制控制要求
　　（1）按下啟動按鈕后，電磁閥Y1、Y2打開，注入液體A與B，液面高度為L2時（此時L2和L3均為ON），停止注入（YI、Y2為OFF）；同時開啟液體C的電磁閥Y3（Y3為ON），注入液體C，當液面升至L1時（L1為ON），停止注入（Y3為OFF）；并同時開啟攪拌機M，攪拌時間為10s，之后自動開始加熱，當溫度達到要求時（手動操作），電磁閥Y4開啟（ON），排出液體，當液面高度降至L3時（L3為OFF），再延時5s，Y4關(guān)閉。接著，電磁閥Y1、Y2打開，重新注入液體A與B，如此循環(huán)動作，直到按下停止按鈕。
　　（2）按下停止按鈕后，系統(tǒng)完成當前的操作后，停止在初始狀態(tài)，按啟動按鈕后可以重新開始工作。
　　（3）當Y1、Y2及Y3閥門分別得電30s后，液面仍沒有變化，表明Y1、Y2和Y3出現(xiàn)故障，這時要求指示燈HL1、HL2分別閃爍報警，5s后將系統(tǒng)立即關(guān)閉停止報警并回到初始狀態(tài)。
　　2.設計原理分析
　　為了用PLC控制器來實現(xiàn)任務，PLC需要6個輸入點，8個輸出點，輸入輸出點分配如下。
　　（1）端口分配。端口分配對于初學者來說是一個難點，他們往往對輸入和輸出設備分不清楚，其實只要記住輸入只是控制系統(tǒng)得以運行的條件就可以了。有開關(guān)量和模擬量，常見的設備有：按鈕、開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)、光電開關(guān)、液位繼電器、壓力繼電器等。而輸出就是控制系統(tǒng)控制過程當中的一些動作，常見的設備有控制電機的接觸器、電磁閥、信號指示燈、蜂鳴器、加熱器等。只有端口分配完成并正確之后，我們才可以利用PLC內(nèi)的編程元件對控制系統(tǒng)進行完整的控制。本例的端口分配表如下：
　　根據(jù)以上端口分配設計出相應的外部I/O接線圖即可進行外部接線。
　　（2）梯形圖設計。PLC程序設計的方法很多，但我們教學當中常用的就是經(jīng)驗設計法和順序功能圖的設計方法。其中經(jīng)驗設計法是在典型電路的基礎上面進行修改而達到控制要求的方法，故這種方法具有很大的試探性和隨意性，通常用于簡單控制系統(tǒng)的設計。而順序功能圖的設計法是按照控制系統(tǒng)工藝流程，用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各輸出繼電器的設計方法。這種設計方法對于設計復雜的控制系統(tǒng)比較簡單，容易被學生所接受。
　　此實例根據(jù)控制要求的分析，這是一個典型的混合物生產(chǎn)工藝過程，可采用順序功能圖來設計，但是其中有一些特殊的情況，如在控制過程當中需要按停止按鈕，而系統(tǒng)必須要等加工過程全部完成才能停止運行；出現(xiàn)系統(tǒng)故障時要燈光閃爍報警等問題。我們可以采用經(jīng)驗設計法來結(jié)合實現(xiàn)。
　　①第一步順序功能圖設計。根據(jù)控制要求（1），首先將液體混合裝置進行混合的這個工作周期分成注AB液體、注C液體、攪拌、加熱、排出液體、延時排液等6個階段完成，再加上初始步驟，一共有7步完成，這個我們可以采用順序功能圖的單序列列出。但控制要求（3）有注A、B液體和C液體故障時分別閃爍報警延時返回的兩種特殊情況，故有二條支路返回，從而構(gòu)成了選擇序列順序功能圖。再找到每個步之間的轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)液體混合過程當中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件和轉(zhuǎn)換要完成的操作的內(nèi)容，設計出順序功能圖。以下是采用S編程的步進設計法來實現(xiàn)的，只要將該順序功能圖轉(zhuǎn)換成步進梯形圖即可。
　　②經(jīng)驗設計法設計系統(tǒng)停止電路和閃爍電路。在控制要求中，停止按鈕X4的按下并不是按順序進行的，在任何時候都可能按下停止按鈕，而且不管什么時候按下停止按鈕都要等到當前工作周期結(jié)束后才能響應。而停止按鈕X4的操作不能在順序功能圖中直接反映出來，因為停止按鈕是瞬時信號，必須采用具有記憶功能的電路將該停止停號保存起來，故這里采用了M0的自鎖電路（梯形圖如下），可以用M0的常開常閉觸點間接表示出來。如果系統(tǒng)中要求按下停止按鈕后立即停止，按下啟動按鈕后能從該步運行的話，也可采用此電路中的M0的常閉觸點與每步的步進觸點相連即可實現(xiàn)此功能。
　　系統(tǒng)中的閃爍電路可以在閃爍步驟中串入PLC內(nèi)部提供的時鐘脈沖特殊輔助繼電器常開觸點M8013來實現(xiàn)。
　　③編寫梯形圖。將①的順序功能圖轉(zhuǎn)換成步進的梯形圖，再將②的梯形圖放到１的梯形圖的前面，這樣，順序設計法和經(jīng)驗設計法設計的梯形圖就有機的結(jié)合在一起共同實現(xiàn)混合液體裝置的控制過程。我們常常會碰到類似的復雜系統(tǒng)，往往用一種方法不能實現(xiàn)控制要求，我們不妨采用順序功能圖與經(jīng)驗設計結(jié)合的方法來實現(xiàn)。
　　（4）接線并運行調(diào)試。在編程軟件上畫出梯形圖并傳送入PLC內(nèi)部，根據(jù)端口分配連接好外部接線。按控制要求順序進行調(diào)試和修改，直到系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)。
　　三、結(jié)語
　　本文結(jié)合PLC控制系統(tǒng)的設計步驟對PLC程序設計進行了大概的分析，教會初學者掌握程序設計的基本設計思路，在混合液體裝置的梯形圖設計中，合理地采用了學生易接受的順序控制設計法和經(jīng)驗設計法結(jié)合的設計方法，使設計程序更完善、更簡單、直觀。雖然這只是PLC教學眾多實例中的一個，但它具有代表性，包含了PLC教學當中程序設計的全過程及常用設計方法。通過這個實例起到舉一反三、觸類旁通的作用，幫助初學者克服PLC程序設計難題，全面提高設計能力。
　　參考文獻：
　　［1］吳明亮.電氣控制與PLC.黃河水利出版社，2009.
　　［2］廖常初.可編程控制器應用技術(shù).重慶大學出版社，2008.
　　［3］瞿彩萍.PLC應用技術(shù)（三菱）.中國勞動社會保障出版社出版社，2008.
　　［4］張桂香.電氣控制與PLC應用.化學工業(yè)出版社，2008.