基于時序控制系統(tǒng)的PLC程序設計策略

田玉瑛

摘要：基于時序的程序設計策略，對初學者而言，基于對時序理解的差異，在進行流程圖或算法設計時，總會與一般過程性流程混淆，本文借助十字路口交通燈典型的時序控制特征，總結了基于時序的PLC程序設計策略，以定時器為時序軸進行定量或變量設計，給出不同的算法結構，對初涉生產設計的人員及職業(yè)院校相關專業(yè)學習者有積極的指導意義。

關鍵詞：時序周期；控制系統(tǒng)；程序設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）02-0031-02

1 問題源起

在進行PLC編程項目交通燈控制系統(tǒng)的教學實踐中，學生在不同的學習層面有不同的程序展現(xiàn)出來。十字路口交通燈控制系統(tǒng)，作為典型的并行性分支結構流程程序設計，通過時序圖展現(xiàn)被控對象的時序關系，有助于準確、簡潔、直觀地理解控制要求，但初學者在編程的過程中，往往將精力投注于系統(tǒng)控制要求的實現(xiàn)，較少思考程序設計背后的主導要素：基于時序的PLC程序設計策略對時序控制系統(tǒng)的程序固化方式的實踐意義。

2 時序控制系統(tǒng)的特點

2.1 時序控制系統(tǒng)功能特征：自啟動循環(huán)

時序控制系統(tǒng)是為提高生產效率，節(jié)約人力成本，實現(xiàn)精準工步控制而設計的，因此，在控制算法設計時，要求系統(tǒng)具有自啟動循環(huán)功能。

2.2 時序控制系統(tǒng)設計特征：依時序區(qū)間交替變化實現(xiàn)邏輯控制

時序控制系統(tǒng)，是在一定時序區(qū)間內，依時實現(xiàn)某些控制對象的邏輯關系，因此，依時序區(qū)間交替變化實現(xiàn)邏輯控制是時序控制系統(tǒng)的設計特征。

3 使用PLC實現(xiàn)時序控制系統(tǒng)的程序設計策略

基于時序的PLC程序設計，關鍵點在于處理控制系統(tǒng)在控制周期內，不同時序區(qū)間被控對象之間的邏輯關系，因此，運用定時器作為不同被控對象的驅動信號，以變量或常量的形式去實現(xiàn)，成為基本的設計策略。

3.1 多個定時器連續(xù)推進的時序設計策略

由定時器作為常量去驅動被控對象，使用多個定時器劃分多個連續(xù)時序區(qū)間，采用逐級驅動的方式對定時器進行設計，配合輔助繼電器實現(xiàn)對被控對象的邏輯控制。

3.1.1 通用程序的時序設計

圖1a中，南北向綠燈常亮時序區(qū)間為T0，閃爍時序區(qū)間為T1、南北向黃燈常亮時序區(qū)間為T2，東西向綠燈常量時序區(qū)間為T3、閃爍時序區(qū)間為T4、東西向黃燈常亮時序區(qū)間為T5，東西向、南北向紅燈常亮時序區(qū)間分別為T0+T1+T2和T3+T4+T5，程序設計時，T0的常開觸點觸發(fā)T1，T1的常開觸點觸發(fā)T2，以此類推，實現(xiàn)時序控制的邏輯推進，在輸出驅動控制時，借助各時序區(qū)的輔助繼電器M0、M1、M2……進行邏輯關系編輯控制。

3.1.2 步進程序的時序設計

在使用步進指令的設計方法中，由于程序步的激活和停止，可以依靠轉移條件是否滿足得以實現(xiàn)，因此，紅綠燈工作的不同時序區(qū)間，輸出的每個狀態(tài)可以作為步進程序中的一個狀態(tài)工作步，而工作步間的轉化通過定時器確定的時序區(qū)間約定（如圖1 b所示）。

3.2 單一定時器分段推進的時序設計策略

將時序系統(tǒng)的運行周期使用一個定時器進行計時，并將定時器當前值作為觸點比較指令的一個可變操作數(shù)，與另一常操作數(shù)依照控制系統(tǒng)的時序要求構成一序列時序區(qū)間，對被控對象進行控制。如，將系統(tǒng)運行周期通過觸點比較指令構成不同時序區(qū)間，輔以邏輯控制關系實現(xiàn)對交通燈工作狀態(tài)的控制（如圖2a所示），k1

4 程序設計中需要注意的主要問題及解決策略

（1）基于時序的雙線圈輸出的問題，需要借助輔助繼電器的“橋梁”功能，進行邏輯關系轉化處理。在使用SFC程序設計的方法進行設計時，初始程序和結束程序塊都使用了梯形圖的輸出方式，對系統(tǒng)在路口進行事故處理需要封閉路口的控制要求：南北、東西方向的紅燈同時點亮，這一控制要素在結束程序塊中使用梯形圖進行了輸出設計。事實上，在SFC程序塊中，紅燈已經作為正常的流程進行輸出（如圖3a所示）。在進行系統(tǒng)仿真監(jiān)控時發(fā)現(xiàn)，正常流程情況下，紅燈不能被點亮，識別為雙線圈輸出。此時，在SFC程序塊中，通過控制相應的輔助繼電器，并在結束程序塊中進行邏輯編輯后輸出Y2、Y3驅動紅燈點亮，將問題得以解決（如圖3b所示）。

（2）基于時序的閃爍控制設計，時序區(qū)間的準確識別是閃爍設計的關鍵，不論使用專用的輔助繼電器還是定時器組成的閃爍電路結構，時序區(qū)間的邏輯關系要與被控對象達成一致。（如圖1、圖2所示）

（3）基于時序的循環(huán)、啟停控制設計，在使用單一定時器設計的十字路口交通燈程序中，通過定時器對系統(tǒng)運行周期進行定義，采用自激活設計。而在基于時序的多個定時器設計中，直接使用最后一步定時器去激活第一步運行，實現(xiàn)自氣動循環(huán)。而停止設計，通常使用區(qū)間復位指令、傳送零指令、或邏輯斷開指令來實現(xiàn)，如果有特殊要求，可以做特殊處理。

參考文獻

[1]蘇家健，石秀麗.《PLC技術與應用實訓》[J].電子工業(yè)出版社，2013年8月第2版.

[2]張偉林.《三菱PLC、變頻器與觸摸屏》[J].中國電力出版社，2011年7月第1版.