在生產(chǎn)機(jī)械的自動控制領(lǐng)域，PLC順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用量大面廣。然而，工藝不同的生產(chǎn)機(jī)械要求設(shè)計不同的控制系統(tǒng)梯形圖。目前，不少電氣設(shè)計人員仍然采用經(jīng)驗設(shè)計法來設(shè)計PLC順序控制系統(tǒng)，不僅設(shè)計效率低，容易出差錯，而且設(shè)計階段難以發(fā)現(xiàn)錯誤，需要多次調(diào)試、修改才符合設(shè)計要。本文提出的4種簡易設(shè)計方法，能快速地一次設(shè)計成功PLC順序控制系統(tǒng)。

    順序控制系統(tǒng)的特點及設(shè)計思路

    1．特點順序控制系統(tǒng)是指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)步條件，一步一步進(jìn)行的自動控制系統(tǒng)。其受控設(shè)備通常是動作順序不變或相對固定的生產(chǎn)機(jī)械。這種控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)步主令信號大多數(shù)是行程開關(guān)（包括有觸點或無觸點行程開關(guān)、光電開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾元件開關(guān)等位置檢測開關(guān)），有時也采用壓力繼電器、時間繼電器之類的信號轉(zhuǎn)換元件作為某些步的轉(zhuǎn)步主令信號。

    為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠，通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)。所謂步進(jìn)式順序控制，是指控制系統(tǒng)的任一程序步（以下簡稱步）的得電必須以前一步的得電并且本步的轉(zhuǎn)步主令信號已發(fā)出為條件。對生產(chǎn)機(jī)械而言，受控設(shè)備任一步的機(jī)械動作是否執(zhí)行，取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號及其受控機(jī)械動作是否已完成。若前一步的動作未完成，則后一步的動作無法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密，即便轉(zhuǎn)步主令信號元件失靈或出現(xiàn)誤操作，亦不會導(dǎo)致動作順序錯亂。

    2．設(shè)計思路本文提出的4種簡易設(shè)計方法都是先設(shè)計步進(jìn)階梯，在步進(jìn)階梯實現(xiàn)由轉(zhuǎn)步主令信號控制輔助繼電器得失電；然后根據(jù)步進(jìn)階梯設(shè)計輸出階梯，在輸出階梯實現(xiàn)由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設(shè)計法所設(shè)計的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的指令應(yīng)適用于大多數(shù)PLC機(jī)型，具有通用性。

    由于各種PLC機(jī)型的編程元件代號及其編號不盡相同，為便于闡述，本文約定：所有梯形圖中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（又稱內(nèi)部繼電器）的代號分別為：X、Y、M。設(shè)計中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復(fù)位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號，用十進(jìn)制數(shù)表示。用這些方法設(shè)計實際的控制系統(tǒng)時，應(yīng)將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機(jī)型對應(yīng)的代號和編號。

圖6 程序2

    程序2程序調(diào)試結(jié)果．X0接通3次，Y3接通瞬間即斷開。

    上面兩個程序中，輸出Y3、計數(shù)器CTl02及內(nèi)部通用繼電器R0前面的邏輯條件均相同，僅僅是計數(shù)器CTl02所在語句位置發(fā)生了變化，而兩段程序的運行結(jié)果就截然不同。這是因為CTl02對輸出Y3的影響方式發(fā)生了變化。執(zhí)行*段程序時，將首先判斷輸出Y3的狀態(tài)，再判斷CTl02的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化只能在下一個掃描周期對Y3產(chǎn)生影響；而執(zhí)行第二段程序時，將首先判斷CTl02的狀態(tài)，再判斷輸出Y3的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化將在該掃描周期直接影響Y3的狀態(tài)。

從以上討論可以得出，由于PLC采用"串行"工作方式，所以即使是同一元件，在梯形圖中所處的位置不同，其工作狀態(tài)也會有所不同，因此在利用梯形圖進(jìn)行控制程序編制時，應(yīng)對控制任務(wù)進(jìn)行充分分析，合理安排各編程元件的位置，才能夠更為準(zhǔn)確地實現(xiàn)控制。

    三、PLC的編程元件

    PLC的各種功能主要是通過運行控制程序來實現(xiàn)。編制程序時，需要合理使用PLC提供的編程元件（即軟元件）。FPO型PLC中常用的編程元件有兩種：位元件（bit）和字元件（word）。位元件實際上是PLC內(nèi)存區(qū)域所提供的一個二進(jìn)制位單元，又被稱為軟繼電器，主要用作基本順序指令的編程元件，如輸入繼電器Xn、輸出繼電器Yn、內(nèi)部通用繼電器Rn、定時（計數(shù)）器等，其參與控制的方式主要是通過對應(yīng)觸點的通斷狀態(tài)改變影響邏輯運算結(jié)果即輸出。

    字元件則為PLC內(nèi)存區(qū)域內(nèi)的一個字單元（16bit），主要用作功能指令和高級指令的編程元件，通常用以存放數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)寄存器DTn，定時(計數(shù))器的設(shè)定值SVn、經(jīng)過值EVn等。字元件沒有觸點，通常以整體內(nèi)容參與控制。

    值得注意的是內(nèi)存中的輸入（X）區(qū)、輸出（Y）區(qū)和內(nèi)部通用（R）區(qū)，該區(qū)中的每個bit均可用作位元件，而且每16bit可構(gòu)成一個字元件，如WRIO即是由16個位元件R100～R10F構(gòu)成的字元件，該字元件中的內(nèi)容一旦發(fā)生變化，這16個位的狀態(tài)也隨之發(fā)生改變。如：

    圖7所示程序中，WR0即為字元件，是左移位指令SR的編程元件，而Y0為輸出軟繼電器的線圈，X0、X1、X2、X3則為輸人軟繼電器的觸點，其中第4步的R4觸點為位元件R4的常開觸點，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其狀態(tài)受限于WR0的移位結(jié)果。

    四、順序控制多步同輸出的編程方法

    順序控制是生產(chǎn)現(xiàn)場常見的一類控制任務(wù)，步進(jìn)指令是PLC指令庫中于順序控制的。步進(jìn)指令編程時，根據(jù)工藝流程將程序劃分為一個個獨立的程序段，執(zhí)行時，CPU嚴(yán)格按梯形圖編程順序，只有執(zhí)行完前一段程序后才能激活下一段程序，并在下一段程序執(zhí)行之前，將前面程序段復(fù)位。并且在語法上要求各程序段所使用的輸出不允許重復(fù)。這在解決順序控制任務(wù)中有多步同輸出的情況時，就帶來了一定的困難。借助于內(nèi)部通用繼電器可方便解決這一難題。如某一順序控制任務(wù)如以下流程圖（圖8）所示。