摘 要: 要成为优秀的PLC程序设计师,掌握一定编程技巧是通往成功的捷径。PLC控制系统的控制要求对各种控制系统而言虽各有不同,但绝大多数PLC控制系统的基本控制环节均设有停止环节部分。本文针对停止环节控制方案的设计,结合简单示例,提出了几种典型设计方案,进行了细致的分析讲解。
关键词: 工程应用 PLC 停止环节 控制方案
1.引言
目前,国内外可编程控制器(以下均简称PLC)已广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,越来越被大家所熟悉,要想成为优秀的PLC程序设计师,除了通过长期的实践锻炼累积经验之外,掌握一定的编程技巧是通往成功之路的捷径,自然也是程序设计人员必不可少的看家本领。
2.PLC程序设计方法介绍
PLC控制系统的程序设计方法大体分为以下几大类:经验设计法、解析法和图解法。
2.1经验设计法
所谓经验设计法,是在一些典型电路的基础上,根据被控对象对控制系统的具体要求,不断修改和完善梯形图程序,最后得到一个较为满意的结果。这种设计方法需要编程人员通过长期实践,并不断总结和归纳,从而获得良好的收效。其最大的弊端在于,如果遇到一个稍微复杂的控制系统,则耗时较长,甚至有可能导致程序经过长时间的修改、调试,最终还是无法可靠运行。但此设计方法对于控制要求相对简单的控制系统,最大的优势体现在程序相对简单,可大大缩短程序的扫描时间。
2.2解析法
解析法是一种根据控制关系,列出逻辑运算式,再将其转化为梯形图或指令表程序,以完成控制要求的方法。此法要求编程人员具备一定的逻辑关系求解能力。
例:M1=(M0・X0+M1)・,将其转化为对应的梯形图程序则为:
2.3图解法
2.3.1梯形图法。这是最基本的图形编辑方法。是一种将各控制元件之间的逻辑关系用阶梯形图表表示的方法。对于熟悉传统继电接触器控制系统知识的相关人员来说,更容易掌握。
2.3.2波形图(时序图)法。先将输入、输出相关条件的波形画出,再据时间顺序用逻辑关系组合。适用于设计与时间控制有关的控制系统。
2.3.3状态转移图(顺序功能图或顺序功能流程图)法。这是用框图来表示程序的过程和输入条件与输出响应之间的关系。也就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自动有序的进行操作。此设计方法关键需要掌握控制系统的工艺流程,但容易被初学者接受,对于有经验的工程师,也能提高设计的效率,程序的调试、修改和阅读也相对方便,但若用于简单的控制系统,程序会相对较长。
3.几种常见停止环节控制方案
尽管PLC种类繁多,对于不同控制系统的控制要求也千差万别,但绝大部分控制系统都设有停止环节。
大部分控制系统,对停止的要求可分为以下几类:1.即时停止,之后再发出启动信号,系统从头开始运行;2.即时停止,之后再发出启动信号,系统接着停止瞬间的状态继续往后执行;3.周期可停:发出停止要求后,系统需继续运行至完成整个控制周期才停止;4.周期可停:程序需要运行到一定程度后,发出停止信号才有效。而上述所说的每一类停止控制,其实现方法也并不是唯一的,在此各给出一种以供参考。
3.1即时停止,之后再发出启动信号,系统从头开始运行。
由图2可知,当控制系统有时间规律可循,便可运用SFC图方法进行程序设计。在程序运行过程中的任意时刻均可有效执行停止信号,使程序返回至初始步,等待再次发出新一轮的启动信号,程序从头开始执行新一轮的运行工作。
3.2即时停止,之后再发出启动信号,系统接着停止瞬间的状态继续往后执行。
由图3可知,X1为即时停止信号,一旦此端口所接外部的停止信号按钮被按下,则M0线圈得电,并实现自保持,程序中的M0常闭点保持断开状,从而即时切断当前步的动作。
由于其只是使当前步之后的控制电路被断开,并未断开表示当前步的状态寄存器S,故当停止信号撤消时,当重新按下与X0所接的外部启动按钮时,M0线圈断电,程序中的M0常闭触点闭合,重新接通停止信号有效时,那一个时刻已接通的当前步,程序表现为接着断开时状态继续往下运行。
3.3周期可停:发出停止要求后,系统需继续运行至完成整个控制周期才停止。
由图4可知,X1为停止信号,一旦X1所接外部停止信号按钮被按下,程序中M0线圈得电,并实现自保持,程序中的M0常闭点保持断开状,常开触点保持闭合状,但并不实现即时停止,直至程序运行至具备“停止与否”条件选择的那一步时,则选择“停止条件成立”支路,继续往下执行(图中为SFC图中的右侧支路部分)。
此类方案的特点是,程序运行过程中,不管何时发出停止信号,均需执行完整个周期才可以实现停止操作。
3.4程序需要运行到一定程度后,发出停止信号才有效。
将图5和图2进行比对,由图5可知,图中X3即为停止信号,但受顺序控制设计的影响,程序只有运行到第S35步时,按下X3外部所接停止按钮才能使程序返回至初始步,等待再次按下X0端子所接外部启动信号按钮,才能开始新一轮的动作。程序步在依次往下执行,直至第S35成为当前步之前的过程中,任意时刻按下停止按钮均无效。
4.结语
以上借用三菱公司FX-2N系列PLC,用最简单的控制系统,对停止控制环节的设计提出几种较为典型的控制方案,以便大家理解,并希望能对PLC编程有兴趣的人士提供一些有实际意义的帮助。
参考文献:
[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆:重庆大学出版社,2001.
[2]林庭双等.电气控制与PLC[M].郑州:黄河水利出版社,2008.8.
[3]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX-PCS/WIN-C软件手册,1997.
[4]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX系列编程手册,2001.
[5]MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION.FX2N编程手册,2000.
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