第2章可編程控制器編程方法及常用子程序2.1編程方法

2.2常用子程序

2.1編

程

方

法

2.1.1接觸器?繼電器法

(1)讀懂現有設備的接觸器?繼電器控制線路原理圖。

(2)對照PLC的輸入/輸出(I/O)接線端，將現有接觸器?繼電器控制線路圖上的控制器件(如按鈕、行程開關、光電開關、其它傳感器等)進行編號并換成對應的輸入點，將現有接觸器?繼電器控制線路圖上的被控制器件(如接觸器線圈、電磁閥、指示燈、數碼管等)進行編號并換成對應的輸出點。(3)將現有設備接觸器?繼電器控制線路圖中的中間繼電器、定時器用PLC的輔助繼電器、定時器代替。(4)完成“翻譯”后，將梯形圖進行簡化和修改。

例2-1有4臺電動機分別為M1～M4，其控制要求如下：前級電動機不啟動時，后級電動機也無法啟動，如電動機M1不啟動，則電動機M2也無法啟動；依此類推，前級電動機停止時，后級電動機也停止，如電動機M2停止，則電動機M3、M4也停止。試用接觸器?繼電器法設計該線路的PLC控制程序。本例的接觸器?繼電器控制線路原理圖如圖2-1所示。

圖2-1電動機順控接觸器?繼電器控制線路原理圖

在圖2-1所示的原理圖中，接觸器KM1控制電動機M1，接觸器KM2控制電動機M2，接觸器KM3控制電動機M3，接觸器KM4控制電動機M4。接觸器KM1～KM4線圈作為PLC的輸出元件，并定義Y1、Y2、Y3、Y4分別對應于接觸器KM1、KM2、KM3、KM4。控制線路中，按鈕SB1?1至SB4?2八個按鈕均為控制器件，作為PLC的輸入元件，并定義X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7分別對應于SB1?1、SB1?2、SB2?1、SB2?2、SB3?1、SB3?2、SB4?1、SB4?2。在圖2-1所示的控制線路中，接觸器KM1、KM2、KM3、KM4所對應的常開觸點作為梯形圖中PLC所對應的Y1、Y2、Y3、Y4的常開觸點。

表2-1電動機順控PLC控制輸入輸出點分配表

圖2-2電動機順控PLC接線圖

圖2-3電動機順控PLC梯形圖

2.1.2順序控制法

1．順序控制概述順序控制就是在生產控制過程中，按照生產工藝所要求的動作規(guī)律，在各個輸入控制信號的作用下，根據所需要的狀態(tài)和時間順序，使生產過程中的各個輸出執(zhí)行機構自動地按照預先規(guī)定的順序有步驟地進行操作。順序控制是由若干個步驟組成的，每一個步驟稱為一個工步或工作狀態(tài)，而順序控制在任何時刻只能處于一種工作狀態(tài)。在FX2系列PLC中，狀態(tài)繼電器元件S0～S899作為順序控制元件，其中S0～S9定義為初始狀態(tài)的專用繼電器，S10～S19定義為回零狀態(tài)的專用繼電器，S20～S899為通用狀態(tài)繼電器。一般情況下，通用狀態(tài)繼電器可以按順序連續(xù)使用。

順序控制有以下特點：(1)每個工步或工作狀態(tài)都應有一個控制元件進行控制，以便順序控制過程能順利進行。(2)每個工步或工作狀態(tài)都具有帶負載的能力。(3)每個工步或工作狀態(tài)當向下一步轉換的條件滿足時，都能轉移到下一個工步或工作狀態(tài)，而舊的工步或工作狀態(tài)自動復位消失。

2．狀態(tài)流程圖狀態(tài)流程圖就是用狀態(tài)來描述控制過程的流程圖形。在順序控制中，每一個工步就是一個狀態(tài)。一個完整的狀態(tài)必須包括以下內容：(1)該狀態(tài)的控制元件。(2)對應于該狀態(tài)所驅動的元件，這些元件可以是輸出繼電器Y，也可以是輔助繼電器M、定時器T或計數器C等。(3)當前狀態(tài)向下一狀態(tài)轉移的條件，這些轉移條件可以是單獨的常開觸點或是各類繼電器常開常閉觸點的組合。(4)向下一狀態(tài)轉移時應有明確的轉移方向。

圖2-4畫出了某組合機床液壓動力滑臺的工作狀態(tài)流程圖。當PLC接上電源時，初始脈沖輔助繼電器M8002接通一個掃描周期，工作狀態(tài)轉移到初始狀態(tài)S0。當輸入繼電器X0閉合時，狀態(tài)轉移到S20，S20驅動Y1、Y3。當輸入繼電器X1閉合時，狀態(tài)轉移到S21，S21驅動Y1，而上一狀態(tài)S20驅動的Y3自動復位。當輸入繼電器X2閉合時，狀態(tài)轉移到S22，S22驅動Y1、Y4。當輸入繼電器X3閉合時，狀態(tài)轉移到S23，S23驅動Y1、Y4、T0。經過20?s后，T0常開觸點閉合，狀態(tài)轉移到S24，S24驅動Y2，上一狀態(tài)S23驅動的Y1、Y4、T0自動復位。當輸入繼電器X4閉合時，狀態(tài)又轉移到初始狀態(tài)S0，程序完成一個狀態(tài)流程。

圖2-4某組合機床液壓動力滑臺的工作狀態(tài)流程圖

3．PLC順序控制編程PLC順序控制編程的主要依據是狀態(tài)流程圖，運用STL和RET步進指令進行編程。利用SET置位指令將某狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件置位后，該狀態(tài)的步進接點閉合，這時順序控制進入該狀態(tài)。當轉移至下一狀態(tài)的條件滿足時，利用SET置位指令又將下一狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件置位，這時順序控制進入下一個狀態(tài)，而上一個狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件自動復位。

順序控制編程的步驟如下：(1)列出PLC輸入輸出點分配表。(2)根據系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。(3)根據狀態(tài)流程圖編出相應的梯形圖。(4)寫出對應的指令語句表。(5)調試程序。

例2-2根據圖2-4所示的狀態(tài)流程圖編出相應的梯形圖并寫出相應的指令語句表。解

根據圖2-4所示的狀態(tài)流程圖，編出相應的梯形圖及指令語句表，如圖2-5所示。

圖2-5某組合機床液壓動力滑臺梯形圖及指令語句表

2.1.3其它編程方法

1．邏輯設計法邏輯設計法以邏輯代數為理論基礎，根據生產過程中各工步之間各個檢測元件(輸入元件)狀態(tài)的不同變化，列出檢測元件表和中間各記憶元件，再根據各輸出的動作情況列出各輸出元件的動作表或工作順序表，然后根據以上輸入元件、輸出元件狀態(tài)的表格，列出檢測元件(輸入元件)、中間各記憶元件和輸出元件的邏輯表達式，最后轉換成梯形圖。這種方法的優(yōu)點是邏輯嚴密，但當系統(tǒng)較為復雜，難以用列表法表示各元件狀態(tài)變化關系時，這種方法就顯示不出其優(yōu)越性了，且設計周期也較長。

2．經驗法經驗法是指設計者根據平時積累的經驗進行編程設計的方法。經驗法要求設計者博學多知，在各學科具有廣泛的見識，例如要求設計者在電氣控制線路、電子技術、液壓傳動等方面有較高的造詣。同時，經驗法還要求設計者在平時的設計中要不斷積累經驗，不斷積累程序，例如在2.2節(jié)將要講述的PLC常用子程序等。

2.2常

用

子

程

序

2.2.1啟、停控制程序啟、停控制是各種控制電路的基礎，不論何種電路都離不開啟、停控制電路。啟、停控制電路的控制要求是：對于某控制電路，當按下啟動按鈕時，系統(tǒng)連續(xù)工作；當按下停止按鈕時，系統(tǒng)停止工作。啟、停控制程序如圖2-6所示。圖2-6啟、停控制程序

2.2.2脈沖產生程序

1．單脈沖產生程序單脈沖產生程序在有控制信號時只產生一個脈沖。實際上，利用PLS上升沿指令和PLF下降沿指令很容易產生一個單脈沖。單脈沖產生程序如圖2-7所示。

圖2-7單脈沖產生程序(a)上升沿指令；(b)下降沿指令

2．連續(xù)脈沖產生程序有規(guī)律、不間斷產生脈沖的程序叫做連續(xù)脈沖產生程序。1)脈沖周期為兩個掃描周期的連續(xù)脈沖脈沖周期為兩個掃描周期的連續(xù)脈沖控制程序如圖2-8所示。在圖2-8中，當輸入繼電器X1閉合時，M0閉合并自鎖，串接在輸出繼電器Y0線圈回路中的M0常開觸點閉合，Y0線圈通電。經過一個掃描周期后，Y0常閉觸點斷開，Y0線圈斷開，Y0常閉觸點復位。又經過一個掃描周期，Y0線圈又接通。如此反復進行，則可輸出脈沖周期為兩個掃描周期的連續(xù)脈沖。按下停止按鈕，輸入繼電器X2閉合，系統(tǒng)停止工作。

圖2-8兩個掃描周期的連續(xù)脈沖控制程序

2)脈沖周期可調的控制程序圖2-8可以產生脈沖周期為兩個掃描周期的連續(xù)脈沖，但這種脈沖在實際應用中沒有太大的意義，這主要是因為不知道一個程序的掃描周期到底有多寬，而且一個程序的掃描周期是隨著程序的大小變化的。圖2-9所示為連續(xù)脈沖周期可調的控制程序。在圖2-9中，當輸入繼電器X1閉合時，M0閉合并自鎖，串接在時間繼電器T0線圈回路中的M0常開觸點閉合，T0線圈通電。經過t?(1≤t≤3276.7)?s后，時間繼電器T0動作，T0常閉觸點斷開，T0線圈斷開，T0常閉觸點復位。經過一個掃描周期，T0線圈又接通。如此反復進行，則可輸出脈沖周期為(t?－掃描周期)的連續(xù)脈沖。由于掃描周期遠遠小于t，故可忽略不計地認為輸出的脈沖周期為t。按下停止按鈕，輸入繼電器X2閉合，系統(tǒng)停止工作。

圖2-9脈沖周期可調的控制程序

2.2.3時間控制程序

1．1秒脈沖控制程序利用1秒脈沖控制程序，在控制元件接通后，輸出繼電器可產生脈沖周期為1?s的連續(xù)脈沖，如圖2-10所示。當輸入繼電器X1閉合時，時間繼電器T0線圈通電，同時Y0線圈通電。經過0.5?s后T0動作，串接在時間繼電器T1線圈回路中的T0常開觸點閉合，時間繼電器T1線圈通電，而串接在輸出繼電器線圈回路中的T0常閉觸點斷開，Y0線圈斷電。又經過0.5?s后，時間繼電器T1動作，串接在時間繼電器T0線圈回路中的T0常閉觸點斷開，T0線圈失電，繼而T1線圈失電。時間繼電器T0、T1均失電后，又重復以上過程，產生脈沖周期為1秒的連續(xù)脈沖。

圖2-101秒脈沖控制程序

圖2-11通電延時控制程序

2．通電延時控制程序控制元件接通，經過約定的延時時間后，輸出繼電器(或其它元件)接通并動作，從而達到某種控制目的。通電延時控制程序如圖2-11所示。當輸入繼電器X1閉合時，時間繼電器T0線圈通電，經過8?s后，串接在Y0線圈回路中T0的常開觸點閉合，Y0動作，達到了通電延時控制的目的。時間繼電器T0的延時時間可在1～3276.7?s間任意設置。

3．斷電延時控制程序控制元件接通后，輸出繼電器(或其它元件)接通。控制元件斷開后，輸出繼電器(或其它元件)經過約定的時間后斷開。斷電延時控制程序如圖2-12所示。

圖2-12繼電延時控制程序

4．計數器時間控制程序利用FX2系列PLC內部的特殊輔助繼電器M8011、M8012、M8013、M8014等產生時鐘脈沖信號，然后再利用計數器進行計數，也可以起到時間控制的作用。圖2-13為計數器時間控制程序。

圖2-13計數器時間控制程序

5．最大限時控制程序系統(tǒng)啟動后，若工作時間未達到設定的最大時間，系統(tǒng)可繼續(xù)工作；當系統(tǒng)的工作時間達到設定的最大工作時間時則自動停止工作。最大限時控制程序如圖2-14所示。

圖2-14最大限時控制程序

6．最小限時控制程序系統(tǒng)啟動后，若工作時間未達到設定的最小時間，系統(tǒng)不可停止工作；當系統(tǒng)的工作時間達到或大于設定的最小工作時間時，系統(tǒng)才可停止工作。最小時限控制程序如圖2-15所示。

圖2-15最小限時控制程序

7．長延時控制程序在FX2系列可編程控制器中，使用時間繼電器所設定的時間范圍為0.1～3276.7?s，也就是說，使用時間繼電器設定的最大時間為3276.7?s。但在實際工作中，有時程序設計需要設定的時間遠遠大于3276.7?s，這時需要采用長延時控制程序。長延時控制程序如圖2-16和圖2-17所示。

圖2-16時間繼電器串級長延時控制程序

圖2-16所示為時間繼電器串級長延時控制程序。在圖2-16中，當X1閉合時，輔助繼電器M0線圈通電，其常開觸點閉合，時間繼電器T0線圈通電開始計時。當計時至3276?s時，T0動作，其常開觸點閉合，時間繼電器T1線圈通電開始計時。當計時至3276?s時，T1動作，其常開觸點閉合，接通輸出繼電器Y0線圈，輸出繼電器Y0動作，達到長延時控制的目的。圖2-16中采用了兩級時間繼電器串級延時。第一級延時3276?s，第二級延時3276?s，其總的延時時間為3276×2＝6552?s≈109?min。同理，如果在圖2-16中采用N級時間常數設置為K32760的時間繼電器串級延時，則其延時時間為3276×N?s。

圖2-17所示為計數器串級長延時控制程序。在圖2-17中，當輸入繼電器X1閉合時，輔助繼電器M0線圈通電，其常開觸點閉合，特殊輔助繼電器M8012產生周期為0.1?s的連續(xù)脈沖，計數器C0對其進行計數。當計數器C0計數至32?767個脈沖時C0動作，C0的常開觸點閉合，一方面給計數器C0產生一個計數脈沖，另一方面給C0產生一個復位脈沖，C0復位，而C1計數一次。如此不斷重復進行，當C1計數至32?767時C1動作，其常開觸點閉合，輸出繼電器Y0線圈接通，系統(tǒng)開始工作，達到了長延時控制的目的。

圖2-17計數器串級長延時控制程序

圖2-18電動機Y?△降壓啟動控制狀態(tài)流程圖

2.2.4單流程順序控制程序單流程順序控制程序所控制的流程是單一的。例如，對于三相異步電動機Y?△降壓啟動控制來說，如果采用順序控制，其控制程序就是一個單流程控制程序，具體步驟如下：按下啟動按鈕SB1，電動機接成Y接法降壓啟動；經過一定的時間后，電動機接成△接法運轉。按下停止按鈕SB2，電動機停止運轉。設接觸器KM為電源接通接觸器，KMY為電動機接成Y接法降壓啟動接觸器，KM△為電動機接成△接法全壓運轉接觸器。其控制順序為：停止狀態(tài)→按啟動按鈕SB1→KM得電→繼而KMY得電(電動機Y接法降壓啟動)→時間繼電器KT通電延時(并經過一定的時間后)→KMY失電→KM△得電(電動機全壓運轉)→按停止按鈕SB2→電動機停止運轉。

電動機Y?△降壓啟動控制狀態(tài)流程圖如圖2-18所示。三相異步電動機Y?△降壓啟動單流程順序控制梯形圖如圖2-19所示。根據圖2-19很容易寫出三相異步電動機Y?△降壓啟動順序控制程序的指令語句表。

圖2-19Y?△降壓啟動單流程順序控制梯形圖

2.2.5多流程順序控制程序

1．選擇性分支與匯合順序控制程序所謂選擇性分支與匯合順序控制，是指在多個流程順序控制中，如果A條件符合，則控制程序按A流程進行；如果B條件符合，則控制程序按B流程進行……任何時刻只能有一個條件符合。但不管按哪個流程進行，最后的流程應匯合在一起。選擇性分支與匯合順序控制狀態(tài)流程示意圖如圖2-20所示。

圖2-20選擇性分支與匯合順序控制狀態(tài)流程示意圖

在圖2-20中，任何時刻X0、X4、X7只能有一個符號轉移條件，即初始狀態(tài)后只能從三個分支中選擇一個流程分支。當X0閉合時，程序從S0至S20這條分支執(zhí)行；當X4閉合時，程序從S0至S23這條分支執(zhí)行；當X7閉合時，程序從S0至S25這條分支執(zhí)行。但不管按哪條分支執(zhí)行，最后都會匯總到S28狀態(tài)，而當X13閉