關于中職學校PLC編程教學的研究

邱國旺

摘? 要：工業控制中，順序控制的應用極廣。用順序控制的思想來進行程序設計稱順序控制設計法。此方法設計的程序調試、修改和閱讀均很方便。本文以三菱PLC為例，結合具體案例重點介紹如何用順序控制法編寫梯形圖程序。

關鍵詞：PLC，順序控制，功能表圖，步進指令，置位復位指令，移位指令

可編程控制器（PLC）是一種數字運算與操作的控制裝置，它是作為傳統繼電器的替代產品而發展起來的，隨著不斷發展，它已經完全超越了最初的邏輯控制、順序控制的范圍，由于其可靠性高、編程簡單、抗干擾能力強等特點，已被應用于工業生產各個領域，大大推進了機電一體化進程，和CAD/CAM、機器人一起被人們稱為現代工業控制的三大支柱。

對于職業學校電氣、機電類專業學生來說，PLC控制技術已成為繼電器-接觸器控制技術后必須掌握的又一現代控制技術，對于學生而言運用PLC實現簡單控制系統和PLC的簡單維護已經成為一項必備技能。

PLC在控制系統中的應用，外圍設備的接線較為簡單，關鍵是PLC程序的編寫，程序設計的好壞，直接影響整個系統的性能。不少學生在剛學習PLC編程，對于編程的思路和方法難易把握，在本文中，本人將重點以一個簡單具體案例來介紹三菱PLC的順序控制編程方法，并將其優缺點進行梳理，以便學生更好地理解和選擇。

PLC在邏輯控制系統中的程序設計方法主要有經驗設計法、繼電器控制電路移植法和順序控制設計法三種。

一、經驗設計法

經驗設計法沿用了傳統繼電器系統電氣原理圖的設計方法，即在一些典型單元電路梯形圖的基礎上，根據被控對象對控制系統的具體要求，不斷的修改和完善梯形圖。如：采用起保停結構來編程。

例：SB1、SB2是運料小車右行和左行的啟動按鈕，SQ1、SQ2為運料小車左右終點的行程開關。運料小車在SQ1處裝料，20S后裝料過程結束，開始右行，當碰到SQ2后停下來卸料，15S后左行，碰到SQ1后又停下來裝料，這樣不停的循環工作。按下停止按鈕SB3，運料小車停止工作。系統示意圖見圖1。圖3為通過經驗設計法編寫的完整梯形圖程序。

從以上經驗法的設計過程可知，經驗法的設計存在以下一些問題：1.考慮不周、設計麻煩、設計周期長，2.梯形圖的可讀性差、系統維護困難。故經驗設計法只能用來設計一些簡單的梯形圖程序或復雜系統的某一局部程序（如手動程序、公共程序等）。

二、繼電器控制電路移植法

PLC是在繼電接觸器控制系統基礎上發展而來的，使用與繼電器電路圖極為相似的梯形圖語言來編程稱繼電器控制電路移植法。按照繼電器控制電路元件與梯形圖編程元件的對應關系，經過直接轉換后得到類似“原樣”的圖，這種轉換方法直觀簡便，但是得到的梯形圖層次結構復雜，相互間的邏輯關系不明確，編譯程序時經常會出現語法錯誤而無法執行。同時，職業學校學生對于繼電器電路圖理解的不夠深入，繼電器控制電路移植法很難被掌握。

三、順序控制設計法

順序控制設計法最基本的思想是將系統的一個工作周期劃分成若干個相連的階段，這些階段稱為步。通過外部輸入、內部定時信號等作為步的轉移條件，可以將這些步按照一定的順序來執行。

可編程控制器的設計者開發了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，功能表圖又稱為功能流程圖，我國早在1986年就頒布了功能表圖的國家標準（GB6899-86）。由功能表圖可以非常清晰地看出控制系統的邏輯關系，編程者可以輕易編制出與之對應的程序，完成系統的控制要求。

順序控制設計法設計的基本步驟為：布的劃分、轉換條件的確定、功能表圖的繪制、程序的編制。

例題中小車送料系統的功能表圖如下圖4所示（已與三菱PLC編程元件關聯）。可以將小車的工作過程分成5步（第0步為初始步），第1-4步分別控制右行、卸料、左行和裝料。轉換條件分別有按鈕開關、行程開關和內部定時器觸點開關接通來實現。

下面我們將介紹梯形圖的3種常見編制方式。

1.步進指令編程方式

步進指令又稱STL指令，FX系列PLC還有一條使STL指令復位的RET指令，利用這兩條指令對功能表圖進行編程的方法稱為步進指令編程。需要注意的是STL指令必須與狀態繼電器配合使用才具有步進功能，用狀態繼電器S0表示初始步，S10-S13分別表示控制過程中的4步。下圖5所示為步進功能表圖，下圖6所示為對應的步進梯形圖程序。

用步進指令編制梯形圖時，存在以下特點：（1）置位下一狀態寄存器時，上一步自動斷開，（2）在不同的步程序中允許雙線圈的出現，（3）三菱PLC步進指令只有2條，易掌握，（4）方法簡單、規律性強、修改程序方便，能夠提高編程效率。

2.置位復位指令編程方式

置位（SET）指令是使操作保持ON的指令，復位（RST）是使操作保持OFF的指令。在圖7中，用M10-M13分別代表了右移、卸料、左移、裝料4步。若M10=“1”時，小車右行執行，當條件滿足（X4常開觸點閉合），通過RST指令復位M10，同時通過SET指令置位M11，程序將轉移到下一步執行。

該編程方法轉換關系明確，編寫的程序容易理解。控制比較靈活，程序修改方便，特別適合用于初學者。

3.移位指令的編程方式

單序列功能表圖中的各步總是順序的接通和斷開，并且同時只能有一步是活動步。因此經常使用移位寄存器的功能來實現這種控制。在圖8中使用了位左移（SFTL）指令編程來實現了順序控制。同樣M10-M13分別代表了右移、卸料、左移、裝料4步。若第1步處于進行過程中（M10=“1”），當條件（行程開關X4常開接通）得到滿足時，執行位左移指令（M13將“0”移除，M12將“0”移入M13，M11將“0”移入M12，M10將“1”移入M11，M75將“0”移入M10）后，第2步將進行（M11=“1”），而第1步將停止，依次順序執行。

使用移位寄存器編程時，步的順序接通/斷開是用移位功能來實現的，這部分程序比較簡單，易用于系統的功能表圖為單序列結構，步數多的場合，并且步數越多，移位指令編制出的程序越精煉。

參考文獻

[1]? 陳金艷，王浩，等.可編程序控制器技術及應用（三菱）[M].機械工業出版社，2010（8）.

[2]? 廖常初.PLC基礎及應用（第2版）[M].機械工業出版社，2007.