plc順序控制系統(tǒng)的特點及設計方案思路

1、pic順序控制系統(tǒng)的特點及設計思路目前，不少電氣設計人員仍然采用經(jīng)驗設計法來設計 pic順序控制系 統(tǒng)，不僅設計效率低，容易出差錯，而且設計階段難以發(fā)現(xiàn)錯誤，需 要多次調(diào)試、修改才符合設計要。本文提出的 4種簡易設計方法，能 快速地一次設計成功PLC順序控制系統(tǒng)。1 .特點順序控制系統(tǒng)是指按照預定的受控執(zhí)行機構(gòu)動作順序及相應 的轉(zhuǎn)步條件，一步一步進行的自動控制系統(tǒng)。其受控設備通常是動作 順序不變或相對固定的生產(chǎn)機械。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

2、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，通常采用步進式順序控制電路結(jié)構(gòu)。 所謂步進式順序控制，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)機械而言，受控設備任一步的機械動作是否執(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，亦不會導致動作順序錯2.設計思路本文提出的4種簡易設計方法都是先設計步進階梯， 在 步進階梯實現(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 階梯設計輸出

3、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種設計法所設計的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應的指令應適用于 大多數(shù)PLC機型，具有通用性。由于各種PLC機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設計中所用到的某些功能 指令，如置位指令約定為SX,復位指令為RX；移位指指令為S&。 其中的“X”表示編程元件的編號，用十進制數(shù)表示。用這些方法設 計實際的控制系統(tǒng)時，應將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機型對應的代號和編號。jUv-4J>4X Mli_ J_i H2

4、HJMB=* h U J tM ilI*1T I13 ¥4 鞫 圖1順序控制流程F面分別介紹各種設計方法。其中，前 3種方法的設計依據(jù)都是圖1所示的順序控制流程。圖中，步1的轉(zhuǎn)步主令信號X0為連接啟動 按鈕的輸入繼電器（為簡明起見，后述的轉(zhuǎn)步主令信號均省去“輸入 繼電器”幾個字，只提輸入信號），X1為原位開關(guān)信號，X2、X3、X4 分別為步2、3、4的轉(zhuǎn)步主令開關(guān)信號。MLM5分別為各步的受控 輔助繼電器。Y1丫4分別為各步受控的輸出繼電器。一、逐步得電同步失電型步進順序控制系統(tǒng)設計法如圖2所示，這種設計方法是根據(jù)“與”、“或”、“非”的基本邏輯關(guān)系，設計成串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)復合的

5、電路結(jié)構(gòu)。愉出虻様圖2逐步得電同步失電步進順控梯形圖1 .步進階梯的設計步進階梯的結(jié)構(gòu)如圖2a所示。步1的M1得電條件是受控機械原位開關(guān) X1處于壓合狀態(tài)（若受控機械有多個執(zhí)行機構(gòu)，則要求每個執(zhí)行機構(gòu)的原位開關(guān)均處于壓合狀態(tài)），滿足原位條件后按起動按鈕 X0才能得電。M1得 電后自鎖，并為步2提供步進條件信號（M1的常開觸點）。步1的執(zhí) 行動作完成時觸發(fā)的行程開關(guān)信號 X2作為步2的轉(zhuǎn)步條件信號。步 2的M2的輸入滿足其步進條件和轉(zhuǎn)步條件后得電自鎖，并為步 3提 供步進條件信號。按此規(guī)律即可實現(xiàn)后續(xù)每一工作步輔助繼電器的得 電和自鎖。停止步M5的步進條件信號和轉(zhuǎn)步條件信號分別為：最后 一個工作

6、步M4發(fā)出的步進條件信號（M4的常開觸點）和該步動作完 成時所觸發(fā)的轉(zhuǎn)步信號X1。由于M5的得電信號令控制系統(tǒng)失電，所 以M5的回路不自鎖，而且要將其常閉觸點串聯(lián)在步1回路的最左端。 從步2起后續(xù)各個步的回路構(gòu)成分支回路。一旦 M5得電便使整個系 統(tǒng)失電。如不用分支回路的結(jié)構(gòu)，也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點分別串聯(lián)在每步輔助繼電器的回路上。應該注意的是： 無論工作步還是停止步，如果某步的轉(zhuǎn)步主令信號有多個，則應將多 個轉(zhuǎn)步主令信號互相串聯(lián)。圖3逐步得電同步失電梯形圖2 .輸出階梯的設計輸出階梯如圖2b所示。其設計方法是：（1）在控制流程圖中，找出某輸出繼 電器M在哪一步開始得電和在哪

7、一步開始失電， 以此確定其得電信號（步進階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點） 和失電信號（步 進階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點）；（2）將得電信號、 失電信號和受控輸出繼電器線圈串聯(lián)。如果某個輸出繼電器在一個工 作循環(huán)中多次得電失電，則將每次得失電的串聯(lián)信號互相并聯(lián)即可。 例如，圖1中輸出繼電器Y1要求在步1和步3得電，在其余步失電。 在圖2b畫其控制回路時，將圖1所示的第一次得電信號 M1和第一次 失電信號M2串聯(lián)，第二次得電信號M4和第二次失電信號串聯(lián)，然后 將二者并聯(lián)起來，再與Y1的線圈串聯(lián)便構(gòu)成Y1的控制回路。其余依 此類推。二、逐步得電逐步失電型步進順序控制系統(tǒng)設計法1

8、.步進階梯設計按圖1所示的控制流程，采用逐步得電逐步失電型順序控制系統(tǒng)設 計法設計的步進階梯如圖4a所示，其電路結(jié)構(gòu)與圖3的不同點之一 是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點控制；之二是步1回路 必須串聯(lián)步2至最后工作步4的輔助繼電器常閉觸點。以防電路工作 時，因誤操作再次起動而導致控制順序錯亂。 其余的電路結(jié)與圖3相2.輸出階梯設計輸出階梯如圖4b所示，輸出繼電器的控制回路根據(jù) 控制流程直觀確定。例如，輸出繼電器 Y1要求在步1、3得電，則將 步1、3的輔助繼電器Ml M3的常開觸點并聯(lián)，再與 Y1的線圈串聯(lián) 即可。其余輸出繼電器的控制回路構(gòu)成方法與此相同。圖4逐步得電逐步失電型順控系統(tǒng)梯

9、形圖圖5置位/復位指令型順序控制電路四、移位指令型順序控制系統(tǒng)設計1 .步進階梯設計設計依據(jù)如圖6所示。圖7a為按圖6所示要求采 用移位指令設計法設計的順序控制系統(tǒng)步進階梯， 這種步進階梯由一 個8位移位寄存器（由移位指令定義輔助繼電器 M20- M27而成）作 為控制元件。該移位寄存器中的IN為移位數(shù)據(jù)輸入端，CP為移位脈 沖輸入端，R為復位端。這三個輸入端的輸入信號均為脈沖上升沿有 效。對順序控制系統(tǒng)來說，輸入IN的信號必須是一個單脈沖信號， 即移位數(shù)據(jù)為“ 1”。起動步1時，IN和CP同時輸入按鈕信號X0的 脈沖上升沿后，在IN端生成的移位數(shù)據(jù)“1”便移入移位寄存器的 M20位，此時該位

10、有輸出（即輸出 M20的常開觸點閉合信號），建立 步1程序，并為步2提供步進條件信號；M20的常閉觸點即時斷開IN 輸入端和CP的步1輸入端，完成數(shù)據(jù)“ 1”輸入和移位脈沖輸入。從 步2起，本步的轉(zhuǎn)步主令信號一發(fā)出（X2接通），便輸入一個移位脈 沖上升沿，使原來移入 M20位的數(shù)據(jù)“ 1”移入M21位，建立步2程 序，并為步3提供步進條件信號。移位后，M20位的狀態(tài)變?yōu)?,即 其相應的步1被撤銷，輸出為0。依此類推便可實現(xiàn)整個步進階梯逐 步得電和逐步失電。最后一步完成并回到原位（ X1接通）時，接通 移位寄存器的復位端R,使移位寄存器復位清零，整個控制系統(tǒng)失電 停止。on圖5置位/復位指令型順

11、序控制電路四、移位指令型順序控制系統(tǒng)設計1 .步進階梯設計設計依據(jù)如圖6所示。圖7a為按圖6所示要求采 用移位指令設計法設計的順序控制系統(tǒng)步進階梯， 這種步進階梯由一 個8位移位寄存器（由移位指令定義輔助繼電器M20- M27而成）作為控制元件。該移位寄存器中的IN為移位數(shù)據(jù)輸入端，CP為移位脈 沖輸入端，R為復位端。這三個輸入端的輸入信號均為脈沖上升沿有 效。對順序控制系統(tǒng)來說，輸入IN的信號必須是一個單脈沖信號， 即移位數(shù)據(jù)為“ 1”。起動步1時，IN和CP同時輸入按鈕信號X0的 脈沖上升沿后，在IN端生成的移位數(shù)據(jù)“1”便移入移位寄存器的 M20位，此時該位有輸出（即輸出 M20的常開觸

12、點閉合信號），建立 步1程序，并為步2提供步進條件信號；M20的常閉觸點即時斷開IN 輸入端和CP的步1輸入端，完成數(shù)據(jù)“ 1”輸入和移位脈沖輸入。從 步2起，本步的轉(zhuǎn)步主令信號一發(fā)出（X2接通），便輸入一個移位脈 沖上升沿，使原來移入 M20位的數(shù)據(jù)“ 1”移入M21位，建立步2程 序，并為步3提供步進條件信號。移位后，M20位的狀態(tài)變?yōu)?,即 其相應的步1被撤銷，輸出為0。依此類推便可實現(xiàn)整個步進階梯逐 步得電和逐步失電。最后一步完成并回到原位（ X1接通）時，接通 移位寄存器的復位端R,使移位寄存器復位清零，整個控制系統(tǒng)失電 停止。Xfl - X.L 一 X2 一，X3U _ II2fa

13、a.； |I to| 1. ' r ： .I . _ J_uBY1TLY2Y2也¥3V4 Y4 Y4圖6移位順序控制流程圖圖7移位指令型順序控制電路設計這種步進階梯時要注意以下問題：（1）在一個自動工作循環(huán)內(nèi), 移位寄存器的移位數(shù)據(jù)輸入端IN只允許起動時輸入一個單脈沖信號。也就是說起動時只能輸入移位數(shù)據(jù)“ 1”。步進階梯的工作原理 就是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)“ 1”，在移位寄存器中逐步向高位移位來實現(xiàn) 逐步得電和逐步失電。所以輸入端IN要串聯(lián)每個移位輸出位的常閉 觸點；（2）移位寄存器對移位脈沖輸入端開關(guān)的抖動非常敏感。若開 關(guān)抖動一次，相當于多輸入了一個移位脈沖，移位數(shù)據(jù)“ 1”隨

14、之多 移了一位。由于接點式開關(guān)被觸發(fā)時難免產(chǎn)生抖動。為消除這種影響， 在移位脈沖輸入端的步1輸入回路，必須串聯(lián)移位寄存器0位（本例 為M20的常閉觸點，一旦移位數(shù)據(jù)移入 M20位，便斷開步1的輸入 回路；而從步2開始，每步的輸入回路也要串聯(lián)上一位的常開觸點。 例如步2的輸入回路要串聯(lián)上一位 M20的常開觸點。這樣，當移位到 步2轉(zhuǎn)步主令信號對應的 M21位時，便立即斷開步2的輸入回路。采 用這樣的移位脈沖輸入回路結(jié)構(gòu)，可確保每步的轉(zhuǎn)步輸入信號持續(xù)時 間只有PLC的一個掃描周期（一般只有幾 Ms），因開關(guān)的抖動時間 遠大于PLC的一個掃描周期。所以可有效地消除開關(guān)抖動的影響2 .輸出階梯設計圖7b為輸出階梯，其結(jié)構(gòu)與圖4b相同，只是輔助 繼電器編號不同而已。上述4種PLC順序控制系統(tǒng)設計方法的共同特點是：（1）