河南 孫漢卿 劉征

PLC順序功能圖設(shè)計(jì)方法淺析

河南 孫漢卿 劉征

PLC是電類專業(yè)的一門應(yīng)用性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課，其常用的編程方法有三種，就初學(xué)者來(lái)說比較抽象，難以理解，為了提高初學(xué)者的學(xué)習(xí)積極性和縮短學(xué)習(xí)周期，本文介紹了四步法設(shè)計(jì)PLC順序功能圖的方法，實(shí)際教學(xué)效果表明“四步法”能提高學(xué)生的認(rèn)知能力，能幫助學(xué)生較快的學(xué)會(huì)PLC編程方法，而且此方法有很好的移植性，具有很高的借鑒作用。

PLC；編程語(yǔ)言；順序功能圖

引言

可編程控制器（Programmable Logic Controller簡(jiǎn)稱PLC）以其具有的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)；編程簡(jiǎn)單、操作方便；體積小、能耗低；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)[1]，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)，幾乎完全占據(jù)了整個(gè)工業(yè)控制領(lǐng)域。國(guó)外專家預(yù)言，PLC技術(shù)將在工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）中躍居首位。PLC課程是各類學(xué)校各種電類專業(yè)的一門專業(yè)課程，同時(shí)也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)可編程控制器控制系統(tǒng)的能力，是現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。

1 PLC編程語(yǔ)言介紹

PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，不光有硬件，軟件也必不可少，PLC提供了完整的編程語(yǔ)言[2]，以適應(yīng)其在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。其編程語(yǔ)言可分為指令語(yǔ)句表、梯形圖、順序功能圖[1]。

指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言是一種與計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言類似的助記符編程語(yǔ)言方式，是可編程控制器最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。它由一系列操作指令組成的語(yǔ)句將控制流程描述出來(lái)，用一個(gè)或幾個(gè)字符（指令）來(lái)代表可編程控制器的某種操作功能，并通過編程器寫到PLC中。但是這種編程方法不直觀，初學(xué)者難以掌握。

梯形圖編程語(yǔ)言又叫梯形圖，它沿襲了繼電器控制電路的形式，它與繼電器控制系統(tǒng)原理圖相呼應(yīng)，基本思想一致，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。但這種編程方法需要有一定的繼電器等基礎(chǔ)知識(shí)，且在較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，初學(xué)者很難掌握。

順序功能圖編程語(yǔ)言是一種位于其它編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，用來(lái)編制順序控制程序。是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，是用功能圖來(lái)表達(dá)一個(gè)順序控制過程。它提供了一種組織程序的圖形方法，不需要其它的編程基礎(chǔ)，而且編程方法直觀易懂，應(yīng)用廣泛，很容易被初學(xué)者接受，程序調(diào)試、修改和閱讀也很容易，而且可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)效率。本文就是針對(duì)該方法展開討論。

2 PLC順序功能圖編程方法及過程

根據(jù)筆者的教學(xué)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)的順序功能圖的設(shè)計(jì)，總結(jié)了四步法，即抓主要矛盾、設(shè)計(jì)主要矛盾、添枝加葉、轉(zhuǎn)換成型，下面我們用一個(gè)實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)說明：

例：某工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有一自動(dòng)清洗機(jī)，工作時(shí)將要清洗的部件放到小車上，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，小車自動(dòng)進(jìn)入清洗位置A，加入清洗液，小車?yán)^續(xù)前行到B處，然后再返回A處，打開排液閥門將清洗液放出，小車回到原來(lái)的位置，等待下次啟動(dòng)信號(hào)。

2.1 抓主要矛盾

對(duì)于任何一個(gè)復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)來(lái)說，都是由一個(gè)個(gè)狀態(tài)按照時(shí)間先后順序連續(xù)的轉(zhuǎn)換來(lái)完成控制的。而且必通過一個(gè)器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)，這就是我們所找的主要矛盾。分析本例中的整個(gè)自動(dòng)清洗機(jī)的工作過程，不難發(fā)現(xiàn)小車的運(yùn)行是整個(gè)控制的中心，這就是我們要找的主要矛盾。

2.2 設(shè)計(jì)主要矛盾

找出主要矛盾后，分析其運(yùn)動(dòng)或者工作狀態(tài)，根據(jù)其工作狀態(tài)，寫出圖。在上例中，我們知道小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是：按下開始按鈕X0，小車向前到A停車、向前到B后返回到A、停車、返回原點(diǎn)。給出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖1所示：

2.3 添枝加葉

在設(shè)計(jì)出主要的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖后，分析每一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的枝葉是什么，為每一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加上枝葉。本例中，不難找到每一狀態(tài)的枝葉，如圖2所示。其中Y0是向前，Y1是向后，K1是加清洗液，K2去清洗液，T是加清洗液和去清洗液的時(shí)間。

圖1 小車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

圖2 添枝加葉

圖3 順序功能圖

2.4 轉(zhuǎn)換成型

經(jīng)過以上三步后，整個(gè)控制過程就設(shè)計(jì)出來(lái)了，最后按照PLC的程序法則，將主器件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用相應(yīng)的輔助繼電器M或者狀態(tài)器S表示，初始狀態(tài)用雙方框表示，為了PLC開機(jī)運(yùn)行時(shí)能正常工作，需要在初始狀態(tài)前加上一個(gè)特殊功能的M8002的常開觸點(diǎn)。這樣就可得到完整的PLC順序功能圖。如圖3所示：

3 結(jié)論

四步法編寫PLC順序功能圖直觀易懂，筆者在課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)按照上述的四個(gè)步驟，初學(xué)者很容易掌握PLC的順序功能圖的設(shè)計(jì)方法。通過PLC編程語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換也可獲得相應(yīng)的語(yǔ)句表和梯形圖。本文介紹的四步法編寫PLC順序功能圖也可移植到其他廠家及不同型號(hào)的PLC順序功能圖的編程中，對(duì)于初學(xué)編程人員有很高的借鑒作用。

［1］孫振強(qiáng).可編程控制器原理及應(yīng)用教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2008．

［2］陳立定.電氣控制與可編程序控制器［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

（作者單位：河南商業(yè)高等專科學(xué)校計(jì)算機(jī)系）

（編輯 王旸）