編程方法及常用子程序

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(xiàn)有設(shè)備的接觸器?繼電器控制線路原理圖。

(2)對(duì)照PLC的輸入/輸出(I/O)接線端，將現(xiàn)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(guān)、光電開關(guān)、其它傳感器等)進(jìn)行編號(hào)并換成對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)，將現(xiàn)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(shù)碼管等)進(jìn)行編號(hào)并換成對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)。(3)將現(xiàn)有設(shè)備接觸器?繼電器控制線路圖中的中間繼電器、定時(shí)器用PLC的輔助繼電器、定時(shí)器代替。(4)完成“翻譯”后，將梯形圖進(jìn)行簡(jiǎn)化和修改。

例2-1有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別為M1～M4，其控制要求如下：前級(jí)電動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，后級(jí)電動(dòng)機(jī)也無法啟動(dòng)，如電動(dòng)機(jī)M1不啟動(dòng)，則電動(dòng)機(jī)M2也無法啟動(dòng)；依此類推，前級(jí)電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，后級(jí)電動(dòng)機(jī)也停止，如電動(dòng)機(jī)M2停止，則電動(dòng)機(jī)M3、M4也停止。試用接觸器?繼電器法設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)M1，接觸器KM2控制電動(dòng)機(jī)M2，接觸器KM3控制電動(dòng)機(jī)M3，接觸器KM4控制電動(dòng)機(jī)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(duì)應(yīng)于接觸器KM1、KM2、KM3、KM4?？刂凭€路中，按鈕SB1?1至SB4?2八個(gè)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(duì)應(yīng)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(duì)應(yīng)的常開觸點(diǎn)作為梯形圖中PLC所對(duì)應(yīng)的Y1、Y2、Y3、Y4的常開觸點(diǎn)。

表2-1電動(dòng)機(jī)順控PLC控制輸入輸出點(diǎn)分配表

圖2-2電動(dòng)機(jī)順控PLC接線圖

圖2-3電動(dòng)機(jī)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(chǎn)控制過程中，按照生產(chǎn)工藝所要求的動(dòng)作規(guī)律，在各個(gè)輸入控制信號(hào)的作用下，根據(jù)所需要的狀態(tài)和時(shí)間順序，使生產(chǎn)過程中的各個(gè)輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地按照預(yù)先規(guī)定的順序有步驟地進(jìn)行操作。順序控制是由若干個(gè)步驟組成的，每一個(gè)步驟稱為一個(gè)工步或工作狀態(tài)，而順序控制在任何時(shí)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(diǎn)：(1)每個(gè)工步或工作狀態(tài)都應(yīng)有一個(gè)控制元件進(jìn)行控制，以便順序控制過程能順利進(jìn)行。(2)每個(gè)工步或工作狀態(tài)都具有帶負(fù)載的能力。(3)每個(gè)工步或工作狀態(tài)當(dāng)向下一步轉(zhuǎn)換的條件滿足時(shí)，都能轉(zhuǎn)移到下一個(gè)工步或工作狀態(tài)，而舊的工步或工作狀態(tài)自動(dòng)復(fù)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(gè)工步就是一個(gè)狀態(tài)。一個(gè)完整的狀態(tài)必須包括以下內(nèi)容：(1)該狀態(tài)的控制元件。(2)對(duì)應(yīng)于該狀態(tài)所驅(qū)動(dòng)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(shí)器T或計(jì)數(shù)器C等。(3)當(dāng)前狀態(tài)向下一狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件，這些轉(zhuǎn)移條件可以是單獨(dú)的常開觸點(diǎn)或是各類繼電器常開常閉觸點(diǎn)的組合。(4)向下一狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)有明確的轉(zhuǎn)移方向。

圖2-4畫出了某組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)的工作狀態(tài)流程圖。當(dāng)PLC接上電源時(shí)，初始脈沖輔助繼電器M8002接通一個(gè)掃描周期，工作狀態(tài)轉(zhuǎn)移到初始狀態(tài)S0。當(dāng)輸入繼電器X0閉合時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S20，S20驅(qū)動(dòng)Y1、Y3。當(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S21，S21驅(qū)動(dòng)Y1，而上一狀態(tài)S20驅(qū)動(dòng)的Y3自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)輸入繼電器X2閉合時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S22，S22驅(qū)動(dòng)Y1、Y4。當(dāng)輸入繼電器X3閉合時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S23，S23驅(qū)動(dòng)Y1、Y4、T0。經(jīng)過20?s后，T0常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S24，S24驅(qū)動(dòng)Y2，上一狀態(tài)S23驅(qū)動(dòng)的Y1、Y4、T0自動(dòng)復(fù)位。當(dāng)輸入繼電器X4閉合時(shí)，狀態(tài)又轉(zhuǎn)移到初始狀態(tài)S0，程序完成一個(gè)狀態(tài)流程。

圖2-4某組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)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(jù)是狀態(tài)流程圖，運(yùn)用STL和RET步進(jìn)指令進(jìn)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(jìn)接點(diǎn)閉合，這時(shí)順序控制進(jìn)入該狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)移至下一狀態(tài)的條件滿足時(shí)，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(shí)順序控制進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，而上一個(gè)狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件自動(dòng)復(fù)位。

順序控制編程的步驟如下：(1)列出PLC輸入輸出點(diǎn)分配表。(2)根據(jù)系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。(3)根據(jù)狀態(tài)流程圖編出相應(yīng)的梯形圖。(4)寫出對(duì)應(yīng)的指令語(yǔ)句表。(5)調(diào)試程序。

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

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

圖2-5某組合機(jī)床液壓動(dòng)力滑臺(tái)梯形圖及指令語(yǔ)句表

2.1.3其它編程方法

1．邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法以邏輯代數(shù)為理論基礎(chǔ)，根據(jù)生產(chǎn)過程中各工步之間各個(gè)檢測(cè)元件(輸入元件)狀態(tài)的不同變化，列出檢測(cè)元件表和中間各記憶元件，再根據(jù)各輸出的動(dòng)作情況列出各輸出元件的動(dòng)作表或工作順序表，然后根據(jù)以上輸入元件、輸出元件狀態(tài)的表格，列出檢測(cè)元件(輸入元件)、中間各記憶元件和輸出元件的邏輯表達(dá)式，最后轉(zhuǎn)換成梯形圖。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是邏輯嚴(yán)密，但當(dāng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，難以用列表法表示各元件狀態(tài)變化關(guān)系時(shí)，這種方法就顯示不出其優(yōu)越性了，且設(shè)計(jì)周期也較長(zhǎng)。

2．經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)法是指設(shè)計(jì)者根據(jù)平時(shí)積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)的方法。經(jīng)驗(yàn)法要求設(shè)計(jì)者博學(xué)多知，在各學(xué)科具有廣泛的見識(shí)，例如要求設(shè)計(jì)者在電氣控制線路、電子技術(shù)、液壓傳動(dòng)等方面有較高的造詣。同時(shí)，經(jīng)驗(yàn)法還要求設(shè)計(jì)者在平時(shí)的設(shè)計(jì)中要不斷積累經(jīng)驗(yàn)，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、?？刂剖歉鞣N控制電路的基礎(chǔ)，不論何種電路都離不開啟、停控制電路。啟、?？刂齐娐返目刂埔笫牵簩?duì)于某控制電路，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，系統(tǒng)連續(xù)工作；當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)停止工作。啟、?？刂瞥绦蛉鐖D2-6所示。圖2-6啟、?？刂瞥绦?/p>

2.2.2脈沖產(chǎn)生程序

1．單脈沖產(chǎn)生程序單脈沖產(chǎn)生程序在有控制信號(hào)時(shí)只產(chǎn)生一個(gè)脈沖。實(shí)際上，利用PLS上升沿指令和PLF下降沿指令很容易產(chǎn)生一個(gè)單脈沖。單脈沖產(chǎn)生程序如圖2-7所示。

圖2-7單脈沖產(chǎn)生程序(a)上升沿指令；(b)下降沿指令

2．連續(xù)脈沖產(chǎn)生程序有規(guī)律、不間斷產(chǎn)生脈沖的程序叫做連續(xù)脈沖產(chǎn)生程序。1)脈沖周期為兩個(gè)掃描周期的連續(xù)脈沖脈沖周期為兩個(gè)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(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，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(diǎn)閉合，Y0線圈通電。經(jīng)過一個(gè)掃描周期后，Y0常閉觸點(diǎn)斷開，Y0線圈斷開，Y0常閉觸點(diǎn)復(fù)位。又經(jīng)過一個(gè)掃描周期，Y0線圈又接通。如此反復(fù)進(jìn)行，則可輸出脈沖周期為兩個(gè)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(gè)掃描周期的連續(xù)脈沖控制程序

2)脈沖周期可調(diào)的控制程序圖2-8可以產(chǎn)生脈沖周期為兩個(gè)掃描周期的連續(xù)脈沖，但這種脈沖在實(shí)際應(yīng)用中沒有太大的意義，這主要是因?yàn)椴恢酪粋€(gè)程序的掃描周期到底有多寬，而且一個(gè)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(diào)的控制程序。在圖2-9中，當(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，M0閉合并自鎖，串接在時(shí)間繼電器T0線圈回路中的M0常開觸點(diǎn)閉合，T0線圈通電。經(jīng)過t?(1≤t≤3276.7)?s后，時(shí)間繼電器T0動(dòng)作，T0常閉觸點(diǎn)斷開，T0線圈斷開，T0常閉觸點(diǎn)復(fù)位。經(jīng)過一個(gè)掃描周期，T0線圈又接通。如此反復(fù)進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于t，故可忽略不計(jì)地認(rèn)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(diào)的控制程序

2.2.3時(shí)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(chǎn)生脈沖周期為1?s的連續(xù)脈沖，如圖2-10所示。當(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，時(shí)間繼電器T0線圈通電，同時(shí)Y0線圈通電。經(jīng)過0.5?s后T0動(dòng)作，串接在時(shí)間繼電器T1線圈回路中的T0常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)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(diǎn)斷開，Y0線圈斷電。又經(jīng)過0.5?s后，時(shí)間繼電器T1動(dòng)作，串接在時(shí)間繼電器T0線圈回路中的T0常閉觸點(diǎn)斷開，T0線圈失電，繼而T1線圈失電。時(shí)間繼電器T0、T1均失電后，又重復(fù)以上過程，產(chǎn)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(shí)控制程序

2．通電延時(shí)控制程序控制元件接通，經(jīng)過約定的延時(shí)時(shí)間后，輸出繼電器(或其它元件)接通并動(dòng)作，從而達(dá)到某種控制目的。通電延時(shí)控制程序如圖2-11所示。當(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，時(shí)間繼電器T0線圈通電，經(jīng)過8?s后，串接在Y0線圈回路中T0的常開觸點(diǎn)閉合，Y0動(dòng)作，達(dá)到了通電延時(shí)控制的目的。時(shí)間繼電器T0的延時(shí)時(shí)間可在1～3276.7?s間任意設(shè)置。

3．?dāng)嚯娧訒r(shí)控制程序控制元件接通后，輸出繼電器(或其它元件)接通?？刂圃嚅_后，輸出繼電器(或其它元件)經(jīng)過約定的時(shí)間后斷開。斷電延時(shí)控制程序如圖2-12所示。

圖2-12繼電延時(shí)控制程序

4．計(jì)數(shù)器時(shí)間控制程序利用FX2系列PLC內(nèi)部的特殊輔助繼電器M8011、M8012、M8013、M8014等產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，然后再利用計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以起到時(shí)間控制的作用。圖2-13為計(jì)數(shù)器時(shí)間控制程序。

圖2-13計(jì)數(shù)器時(shí)間控制程序

5．最大限時(shí)控制程序系統(tǒng)啟動(dòng)后，若工作時(shí)間未達(dá)到設(shè)定的最大時(shí)間，系統(tǒng)可繼續(xù)工作；當(dāng)系統(tǒng)的工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定的最大工作時(shí)間時(shí)則自動(dòng)停止工作。最大限時(shí)控制程序如圖2-14所示。

圖2-14最大限時(shí)控制程序

6．最小限時(shí)控制程序系統(tǒng)啟動(dòng)后，若工作時(shí)間未達(dá)到設(shè)定的最小時(shí)間，系統(tǒng)不可停止工作；當(dāng)系統(tǒng)的工作時(shí)間達(dá)到或大于設(shè)定的最小工作時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)才可停止工作。最小時(shí)限控制程序如圖2-15所示。

圖2-15最小限時(shí)控制程序

7．長(zhǎng)延時(shí)控制程序在FX2系列可編程控制器中，使用時(shí)間繼電器所設(shè)定的時(shí)間范圍為0.1～3276.7?s，也就是說，使用時(shí)間繼電器設(shè)定的最大時(shí)間為3276.7?s。但在實(shí)際工作中，有時(shí)程序設(shè)計(jì)需要設(shè)定的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于3276.7?s，這時(shí)需要采用長(zhǎng)延時(shí)控制程序。長(zhǎng)延時(shí)控制程序如圖2-16和圖2-17所示。

圖2-16時(shí)間繼電器串級(jí)長(zhǎng)延時(shí)控制程序

圖2-16所示為時(shí)間繼電器串級(jí)長(zhǎng)延時(shí)控制程序。在圖2-16中，當(dāng)X1閉合時(shí)，輔助繼電器M0線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器T0線圈通電開始計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)至3276?s時(shí)，T0動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器T1線圈通電開始計(jì)時(shí)。當(dāng)計(jì)時(shí)至3276?s時(shí)，T1動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，接通輸出繼電器Y0線圈，輸出繼電器Y0動(dòng)作，達(dá)到長(zhǎng)延時(shí)控制的目的。圖2-16中采用了兩級(jí)時(shí)間繼電器串級(jí)延時(shí)。第一級(jí)延時(shí)3276?s，第二級(jí)延時(shí)3276?s，其總的延時(shí)時(shí)間為3276×2＝6552?s≈109?min。同理，如果在圖2-16中采用N級(jí)時(shí)間常數(shù)設(shè)置為K32760的時(shí)間繼電器串級(jí)延時(shí)，則其延時(shí)時(shí)間為3276×N?s。

圖2-17所示為計(jì)數(shù)器串級(jí)長(zhǎng)延時(shí)控制程序。在圖2-17中，當(dāng)輸入繼電器X1閉合時(shí)，輔助繼電器M0線圈通電，其常開觸點(diǎn)閉合，特殊輔助繼電器M8012產(chǎn)生周期為0.1?s的連續(xù)脈沖，計(jì)數(shù)器C0對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器C0計(jì)數(shù)至32?767個(gè)脈沖時(shí)C0動(dòng)作，C0的常開觸點(diǎn)閉合，一方面給計(jì)數(shù)器C0產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，另一方面給C0產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，C0復(fù)位，而C1計(jì)數(shù)一次。如此不斷重復(fù)進(jìn)行，當(dāng)C1計(jì)數(shù)至32?767時(shí)C1動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y0線圈接通，系統(tǒng)開始工作，達(dá)到了長(zhǎng)延時(shí)控制的目的。

圖2-17計(jì)數(shù)器串級(jí)長(zhǎng)延時(shí)控制程序

圖2-18電動(dòng)機(jī)Y?△降壓?jiǎn)?dòng)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(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)Y?△降壓?jiǎn)?dòng)控制來說，如果采用順序控制，其控制程序就是一個(gè)單流程控制程序，具體步驟如下：按下啟動(dòng)按鈕SB1，電動(dòng)機(jī)接成Y接法降壓?jiǎn)?dòng)；經(jīng)過一定的時(shí)間后，電動(dòng)機(jī)接成△接法運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止按鈕SB2，電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)接觸器KM為電源接通接觸器，KMY為電動(dòng)機(jī)接成Y接法降壓?jiǎn)?dòng)接觸器，KM△為電動(dòng)機(jī)接成△接法全壓運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器。其控制順序?yàn)椋和Ｖ範(fàn)顟B(tài)→按啟動(dòng)按鈕SB1→KM得電→繼而KMY得電(電動(dòng)機(jī)Y接法降壓?jiǎn)?dòng))→時(shí)間繼電器KT通電延時(shí)(并經(jīng)過一定的時(shí)間后)→KMY失電→KM△得電(電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)轉(zhuǎn))→按停止按鈕SB2→電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

電動(dòng)機(jī)Y?△降壓?jiǎn)?dòng)控制狀態(tài)流程圖如圖2-18所示。三相異步電動(dòng)機(jī)Y?△降壓?jiǎn)?dòng)單流程順序控制梯形圖如圖2-19所示。根據(jù)圖2-19很容易寫出三相異步電動(dòng)機(jī)Y?△降壓?jiǎn)?dòng)順序控制程序的指令語(yǔ)句表。

圖2-19Y?△降壓?jiǎn)?dòng)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(gè)流程順序控制中，如果A條件符合，則控制程序按A流程進(jìn)行；如果B條件符合，則控制程序按B流程進(jìn)行……任何時(shí)刻只能有一個(gè)條件符合。但不管按哪個(gè)流程進(jìn)行，最后的流程應(yīng)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(shí)刻X0、X4、X7只能有一個(gè)符號(hào)轉(zhuǎn)移條件，即初始狀態(tài)后只能從三個(gè)分支中選擇一個(gè)流程分支。當(dāng)X0閉合時(shí)，程序從S0至S20這條分支執(zhí)行；當(dāng)X4閉合時(shí)，程序從S0至S23這條分支執(zhí)行；當(dāng)X7閉合時(shí)，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(huì)匯總到S28狀態(tài)，而當(dāng)X13閉