谈谈顺序控制设计法及编程

　谈谈顺序控制设计法及编程

严俊高　(苏州市职业大学,215104)

摘要:本文讨论了针对开关量顺序控制的五种方法,指出了每种编程方法的结构特点和适用的场合,分析和比较,对从事P LC顺序控制设计会有一定帮助。

关键词:P LC;顺序功能图;顺序控制设计法

中图分类号:T M571.6+1 文献标识码:B 文章编号:1004-0420(2009)03-0035-02

0　引言

现在P LC的应用已遍布国民经济的各个领域,并几乎涉及到工业界所有领域的中、大型设备的自动控制中,形成了满足各种需要的P LC应用系统。包括先进的DCS或FCS系统。但开关量的顺序控制仍然是P LC应用的主流。近年国际电工协会(I EC)大力推广的新编程标准-顺序功能图,其设计方法也称顺序控制设计法。就顺序控制设计法而言,笔者认为顺序功能图是顺序控制设计法的一种。下面谈谈顺序控制设计法中的几种编程方法。

1　顺序控制设计法可以利用SET指令的编程来实现

图1是利用SET指令的编程实现顺序控制设计法的一个实例。它是对输出元件Y0、Y1、Y2、Y3进行顺序接通控制。由Y0转换到Y1、由Y1转换到Y2、由Y2转换到Y3都是由换接开关对应的输入元件X1、X2、X3、X4完成的。因此顺序控制的转换条件是按“行程原则”进行的。这种编程方法清晰直观,编程很有规律,阅读通俗易懂,比较适合单序列形式按“行程原则”进行顺控的方案。

但对于复杂序列的顺控方案编程也不很简单,程序阅读起来也不够明了。

2　顺序控制设计法可以利用定时指令的编程来实现

图2是利用定时指令的编程实现顺序控制设计法的一个实例。它是对输出元件Y0、Y1、Y2进行顺序接通控制。由Y0转换到Y1、由Y1转换到Y2是由定时器T0、T1完成的。因此顺控的转换条件是按“时间原则”进行的。这种编程方法方便直观,编程也很有规律,阅读通俗易懂,比较适合按“时间原则”进行的顺控方案。利用定时指令的顺控编程有时也可插入按“行程原则”的转换条件

。

图1　利用SET指令的编程

实现顺序控制设计法

图2　利用定时指令的编程

实现顺序控制设计法

3　顺序控制设计法还可以利用移位指令的编程来实现

图3是利用移位指令的编程实现顺控的方案,它也是对输出元件Y0、Y1、Y2进行顺序接通控制。它使用了一条移位指令SFTR,其控制原理是:当输入元件X1闭合后X0的1信号移到M0中,控制Y0接通,做相应的工作;当代表行程元件的输入元件X2、X3……相继闭合,1信号分别移向M1、M2……之中,Y1、Y2……相继接通,达到顺序控制的目的。在利用移位指令编程实现顺序控制时,其转换条件可以按“行程原则”进行,也可以按“时间原则”进行。这种编程方法不很直观,程序的调试、修改和阅读不很方便。

用以上三种指令编程实现顺序控制可以看出没有—套固定的方法和步骤可以遵循具有很大的试探性,对于不同的控制系统,没有一种通用的易于掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时需用大量的中间单元来完成记忆、联锁等功能,而且需要考虑的因素很多,分析起来非常困难,梯形图的编制和修改也很麻烦,往往花了很长的时间还得不到一个满意的结果。

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计算机・P LC应用———谈谈顺序控制设计法及编程机床电器200913

国际电工协会(I EC )大力推广的新编程标准-顺序功能图可使以上难题得以解决。顺序功能图又称为功能表图或状态转移图,它是将一个完整的控制过程分解

为若干个阶段(状态),各阶段有不同的动作或其他各种控制内容,各阶段之间有一定的转换条件,一旦条件满足就实现状态的自动转移,上一阶段结束,下一阶段动作开始直至完成整个过程的控制要求。顺序功能图编程也有两种模式。先介绍第一种模式:用实现SFC 编程功能的专用编程软器件-状态器编程

。

图3　利用移动指令的编程实现顺序控制设计法

4　用凸轮和限位开关来实现运动控制

的方案

图4是旋转工作台用凸轮和限位开关工作示意图,其工作过程是:在初始状态时左限位开关X003为

ON ,按下起动按钮X000,Y000变为ON ,电机驱动工作

台沿顺时针正转,转到右限位开关X004所在位置时

暂停5s (用T0定时),定时时间到时Y001变为ON ,工作台反转,转到左限位开关X003所在的初始位置时停止转动,系统回到初始状态。

对于此运动过程首先画出功能图。图5是此实例的功能图。此功能图共有四步即:S0步、S20步、S21步、S22步(S 表示的是状态器);S0步为起始步,S0步转到S20步的转换条件是启动按钮X000闭合;S20步转到S21步的转换条件是碰到右限位开关X004;S21步转到S22步的转换条件是暂停时间到T0触点闭合;

S22步转到S0步的条件是碰到左限位开关X003。此

外S20步所做的工作是工作台沿顺时针正转;S21步所做的工作是工作台暂停5s;S22步所做的工作是工作台反转。

按功能图编程的最大优点有三个:其一功能图本身清楚的反映出了这项工作共分几步,每一步做什么事,步与步之间的转换及转换的条件是什么;其二功能图除了本例的单序列结构外,

还有选择序列和并行序

　图4　旋转工作台用凸轮和

限位开关工作示意图

图5　旋转工作台

工作的功能图

列等且能很方便地适合于各种复杂的控制情况;其三由功能图编制梯形图非常容易,功能图与梯形图之间有一一对应关系。基于以上优点顺序功能图编程特别适合比较复杂的顺控系统,对于程序的调试、修改和阅读都会带来很大的方便。图6是该实例功能图对应的梯形图

。

图6　旋转工作台工作功能图对应的用步进指令编写的梯形图

5　用一般基本指令进行编程

值得注意的是顺序功能图编程还有第二种模式:

即针对功能图不用步进指令(即不用状态器)编程,而是根据功能图中各元件的连接关系用一般基本指令进行编程。图6是本实例的功能图对应的梯形图的编程中用到了步进指令。图7是本实例的功能图对应的梯形图的编程中没有用步进指令。这两种模式的区别是用步进指令编写的程序在执行时当正在执行时的程序步转入到下一个还未执行的程序步时,上一个程序步对应的状态器会自动复位,这样带来的好处是程序步与程序步之间对应的动作不需要进行互锁,另外正在被执行的状态器不需要进行自锁。所以编写的程序既清晰又简洁。图7是功能图所对应的用一般指令编写的梯形图(意味着不用状态器而用一般辅助继电器编程)。其步与步之间对应的辅助继电器的动作还需要

考虑互锁,正在被执行的辅助继电器

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63—机床电器200913计算机・P LC 应用———谈谈顺序控制设计法及编程