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PLC梯形圖程序的順序控制設(shè)計法
PLC梯形圖程序的順序控制設(shè)計法
一、引言
在設(shè)計可編程控制器的梯形圖時，許多人采用經(jīng)驗法，這種方法沒有固定的步驟可遵循，且有很大的試探性和隨意性。對于各種不同的控制系統(tǒng),，設(shè)計者需重復(fù)設(shè)計。特別是在設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時,，需要大量的中間單元來完成記憶,、聯(lián)鎖、互鎖等功能,，考慮的因素較多,，它們往往又交織在一起，分析起來比較困難,，很容易遺漏一些應(yīng)考慮的問題,。且修改某一局部電路時，經(jīng)常是“牽一發(fā)而動全身",，對控制系統(tǒng)其他部分產(chǎn)生意想不到的影響,。另外，用經(jīng)驗法設(shè)計出的梯形圖往往比較復(fù)雜,，程序維護人員很難讀懂,，給PLC控制系統(tǒng)的維護和改進帶來很大困難。本文通過實例介紹一種根據(jù)順序功能圖完成PLC梯形圖程序的順序控制設(shè)計法,。
二,、順序功能圖描述和梯形圖的形成
合理的控制程序取決于正確梯形圖的構(gòu)成，而梯形圖形成的*化的方法是通過順序功能圖的轉(zhuǎn)換來實現(xiàn),。首先根據(jù)控制過程的要求,，給出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖畫出梯形圖,，用圖形編程器將梯形圖(或轉(zhuǎn)換成指令代碼)寫入PLC,。
1、順序功能圖描述
順序功能圖(Sequential Function Chart)也稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖,，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形,，是設(shè)計PLC控制程序的有利工具,。它并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù),，是一種通用的技術(shù)語言，可供進一步設(shè)計和不同專業(yè)人員之間進行技術(shù)交流,。
（1）SFC的結(jié)構(gòu)
SFC主要由步,、有向連線、轉(zhuǎn)換,、轉(zhuǎn)換條件和動作(或命令)組成,。有單序列、選擇序列和并行序列三種基本結(jié)構(gòu),，如圖1所示,。任何復(fù)雜的順序功能圖都可由上述三種序列組合而成。
圖1 SFC基本結(jié)構(gòu)
（a）單序列 （b）選擇序列 （c）并行序列
圖1a所示的單序列由一系列相繼激活的步組成,，每一步后面僅接一個轉(zhuǎn)換,，每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步。在圖1b所示的選擇序列中,，序列的開始稱為分支,，轉(zhuǎn)換條件只能標在水平連線之下，有多少分支就有多少條件,，一般只能同時選擇一個條件對應(yīng)的分支序列,，序列的結(jié)束稱為合并，N個選擇序列合并到一個公共序列時需要相同數(shù)量的轉(zhuǎn)換條件,，且其條件只能標在水平連線之上,。在圖1c所示的并行序列中，其特點是當轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時被激活(分支),，激活后每個序列中活動步的進展將是獨立的,，當并行序列結(jié)束時（合并），只有當合并前的所有前級步(R8,、RA)為活動步,，且轉(zhuǎn)換條件滿足(XB=1)時，才會發(fā)生步R8,、RA到步RB的進展,，為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，在功能圖中水平連線用雙線表示,。
（2）SFC中轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的基本規(guī)則
在SFC中,，步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的。轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)必須同時滿足下列條件,，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步且相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足,。轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)使所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑顾星凹壊蕉甲優(yōu)椴换顒硬健Ｒ陨弦?guī)則可以用于任意結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換,，是設(shè)計梯形圖的基礎(chǔ),。但是，對于不同結(jié)構(gòu),，其區(qū)別如下：
在單序列中,，一個轉(zhuǎn)換僅有一個前級步和一個后續(xù)步。
在并行序列的分支處,，轉(zhuǎn)換有幾個后續(xù)步,，在轉(zhuǎn)換實現(xiàn)時應(yīng)同時將它們變?yōu)閹讉€活動步(對應(yīng)的編程元件置位)。
在并行序列的合并處,，轉(zhuǎn)換有幾個前級步,，它們均為活動步時才有可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換實現(xiàn)時應(yīng)將它們變?yōu)椴换顒硬?對應(yīng)的編程元件復(fù)位),。
在選擇序列的分支與合并處,，一個轉(zhuǎn)換實際上也只有一個前級步和一個后續(xù)步，但是一個步可能有多個前級步或多個后續(xù)步,，只能選擇其一,。
2、梯形圖的編制
根據(jù)SFC設(shè)計梯形圖時,，通常用編程元件代表步,。當某步為活動步時，對應(yīng)的編程元件為“1"態(tài),，當該步之后的轉(zhuǎn)換條件滿足時,，轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的觸點或電路接通，因此可以將該觸點或電路與代表前級步的編程元件的常開觸點串聯(lián),，作為與轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的兩個條件同時滿足對應(yīng)的電路,，當此電路接通時應(yīng)使代表前級步的編程元件復(fù)位，同時使代表后續(xù)步的編程元件置位(變?yōu)椤?"態(tài))并保持,，即起保停電路,。圖2是圖1b所示選擇序列功能圖對應(yīng)的梯形圖。在圖2中R3之后有一個選擇序列的分支,，設(shè)步R3是活動步,，當它的后續(xù)步R4或R5變?yōu)榛顒硬綍r，它都應(yīng)將R3變?yōu)椴换顒硬?“0"態(tài)),，所以應(yīng)將R4和R5的常閉觸點與R3的線圈串聯(lián),。步R6之前有一個選擇序列的合并，當步R3是活動步且轉(zhuǎn)換條件X6滿足,，或者步R5是活動步且轉(zhuǎn)換條件X7滿足,，步R6都應(yīng)為活動步，對應(yīng)的起動電路由兩條并聯(lián)支路組成，每條支路分別由R4,、X6和R5,、X7的常開觸點串聯(lián)而成,。并行序列和上述選擇序列梯形圖的編制有所不同,，在圖1c中，步R7之后有一個并行序列的分支,，當步R7是活動步且轉(zhuǎn)換條件X9滿足,，步R8、R9應(yīng)同時變?yōu)榛顒硬?，這時用R7和X9的常開觸點串聯(lián)作為R8,、R9的起動電路，與此同時步R7應(yīng)變?yōu)椴换顒硬?，所以只需將R8或R9的常閉觸點與R7的線圈串聯(lián)即可,。對于并行序列的合并(步RB之前)，該轉(zhuǎn)換實現(xiàn)的條件是所有的前級步(步R8,、R9)都是活動步和XB條件滿足,。由此可知，應(yīng)將R8,、R9和XB的常開觸點串聯(lián),，作為控制RB的起保停電路的起動電路。
圖2 圖1b所對應(yīng)的梯形圖
三,、實例
圖3是采用一臺日本松下F0C14RS控制單元和一臺E16RS擴展單元PLC控制一臺輪胎內(nèi)胎硫化機的順序功能圖,。它包含有跳步、循環(huán),、選擇序列等基本環(huán)節(jié),，一周期由初始、合模,、反料,、硫化、放氣,、開模以及報警等七步組成,。它們與輔助繼電器R10～R16相對應(yīng)。在反料和硫化階段,，Y2接通,，蒸氣進入模具。在放氣階段,，Y2斷開,，放出蒸氣。反料階段允許打開模具，硫化階段則不允許,。急停按扭X0可以停止開模操作,，也可以將合模改為開模。
圖3 實例控制順序功能圖
由圖3可知,，初始狀態(tài)步R10有兩個前級步(R15,、R16)和一個起動信號R9013(PLC開始運行時應(yīng)將R10置為“1"態(tài)，否則系統(tǒng)無法工作,，所以將R9013初始閉合繼電器作為起動信號,，即R9013只在程序運行中第一次掃描時合上，從第二次掃描開始斷開并保持斷開狀態(tài)),，因此,，R10的起動電路由三條支路并聯(lián)而成，其起保停電路的邏輯表達式為：
其他各步起保停電路按照梯形圖設(shè)計規(guī)則依此類推,，可得到圖4所示梯形圖,。
圖4 實例梯形圖