PLC程序設計編程技巧

　　摘 要： PLC梯形圖程序設計是可編控制器應用教學中最關鍵的問題，本文就結合三菱控制實例介紹PLC程序設計步驟、經驗設計法及順序功能圖相結合的編程技巧。
　　關鍵詞： PLC 設計步驟 編程技巧
　　
　　可編程控制器是以微處理器為基礎的新型工業控制裝置，它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各類機械或生產過程。梯形圖程序設計是可編控制器應用中最關鍵的問題，也是高職學生難以掌握和接受的問題，在教學當中總是會有許多學生遇到PLC程序設計時無從下手的問題。其實只要掌握方法，理清每個控制系統的設計思路，再難的設計項目也能設計出來。我結合教學經驗談談PLC教學中的程序設計技巧。
　　一、程序設計步驟
　　1.分析被控對象及控制工藝要求，確定控制方案，確定系統外部輸入設備和輸出設備的個數，以確定PLC的I/O點數。
　　2.對系統進行端口分配，并畫出PLC的I/O接線圖。
　　3.編寫梯形圖。
　　4.將梯形圖轉換成指令表后傳送到PLC控制裝置，并根據端口分配連好外部接線。
　　5.對程序進行修改和調試，直到滿足控制要求。
　　以上是PLC控制系統設計的步驟，學生往往不按這樣的步驟來執行，常常導致端口與程序中的編程元件不對應。其中梯形圖的設計是系統程序設計的重點，也是學生難以掌握的難點，下面就以上PLC程序設計步驟結合三菱的控制案例進行PLC程序設計技巧的說明。
　　二、系統設計案例說明
　　1.液體混合控制控制要求
　　（1）按下啟動按鈕后，電磁閥Y1、Y2打開，注入液體A與B，液面高度為L2時（此時L2和L3均為ON），停止注入（YI、Y2為OFF）；同時開啟液體C的電磁閥Y3（Y3為ON），注入液體C，當液面升至L1時（L1為ON），停止注入（Y3為OFF）；并同時開啟攪拌機M，攪拌時間為10s，之后自動開始加熱，當溫度達到要求時（手動操作），電磁閥Y4開啟（ON），排出液體，當液面高度降至L3時（L3為OFF），再延時5s，Y4關閉。接著，電磁閥Y1、Y2打開，重新注入液體A與B，如此循環動作，直到按下停止按鈕。
　?。?）按下停止按鈕后，系統完成當前的操作后，停止在初始狀態，按啟動按鈕后可以重新開始工作。
　?。?）當Y1、Y2及Y3閥門分別得電30s后，液面仍沒有變化，表明Y1、Y2和Y3出現故障，這時要求指示燈HL1、HL2分別閃爍報警，5s后將系統立即關閉停止報警并回到初始狀態。
　　2.設計原理分析
　　為了用PLC控制器來實現任務，PLC需要6個輸入點，8個輸出點，輸入輸出點分配如下。
　?。?）端口分配。端口分配對于初學者來說是一個難點，他們往往對輸入和輸出設備分不清楚，其實只要記住輸入只是控制系統得以運行的條件就可以了。有開關量和模擬量，常見的設備有：按鈕、開關、行程開關、限位開關、光電開關、液位繼電器、壓力繼電器等。而輸出就是控制系統控制過程當中的一些動作，常見的設備有控制電機的接觸器、電磁閥、信號指示燈、蜂鳴器、加熱器等。只有端口分配完成并正確之后，我們才可以利用PLC內的編程元件對控制系統進行完整的控制。本例的端口分配表如下：
　　根據以上端口分配設計出相應的外部I/O接線圖即可進行外部接線。
　　（2）梯形圖設計。PLC程序設計的方法很多，但我們教學當中常用的就是經驗設計法和順序功能圖的設計方法。其中經驗設計法是在典型電路的基礎上面進行修改而達到控制要求的方法，故這種方法具有很大的試探性和隨意性，通常用于簡單控制系統的設計。而順序功能圖的設計法是按照控制系統工藝流程，用轉換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制PLC的各輸出繼電器的設計方法。這種設計方法對于設計復雜的控制系統比較簡單，容易被學生所接受。
　　此實例根據控制要求的分析，這是一個典型的混合物生產工藝過程，可采用順序功能圖來設計，但是其中有一些特殊的情況，如在控制過程當中需要按停止按鈕，而系統必須要等加工過程全部完成才能停止運行；出現系統故障時要燈光閃爍報警等問題。我們可以采用經驗設計法來結合實現。
　?、俚谝徊巾樞蚬δ軋D設計。根據控制要求（1），首先將液體混合裝置進行混合的這個工作周期分成注AB液體、注C液體、攪拌、加熱、排出液體、延時排液等6個階段完成，再加上初始步驟，一共有7步完成，這個我們可以采用順序功能圖的單序列列出。但控制要求（3）有注A、B液體和C液體故障時分別閃爍報警延時返回的兩種特殊情況，故有二條支路返回，從而構成了選擇序列順序功能圖。再找到每個步之間的轉換條件，根據液體混合過程當中轉換實現的條件和轉換要完成的操作的內容，設計出順序功能圖。以下是采用S編程的步進設計法來實現的，只要將該順序功能圖轉換成步進梯形圖即可。
　?、诮涷炘O計法設計系統停止電路和閃爍電路。在控制要求中，停止按鈕X4的按下并不是按順序進行的，在任何時候都可能按下停止按鈕，而且不管什么時候按下停止按鈕都要等到當前工作周期結束后才能響應。而停止按鈕X4的操作不能在順序功能圖中直接反映出來，因為停止按鈕是瞬時信號，必須采用具有記憶功能的電路將該停止停號保存起來，故這里采用了M0的自鎖電路（梯形圖如下），可以用M0的常開常閉觸點間接表示出來。如果系統中要求按下停止按鈕后立即停止，按下啟動按鈕后能從該步運行的話，也可采用此電路中的M0的常閉觸點與每步的步進觸點相連即可實現此功能。
　　系統中的閃爍電路可以在閃爍步驟中串入PLC內部提供的時鐘脈沖特殊輔助繼電器常開觸點M8013來實現。
　?、劬帉懱菪螆D。將①的順序功能圖轉換成步進的梯形圖，再將②的梯形圖放到１的梯形圖的前面，這樣，順序設計法和經驗設計法設計的梯形圖就有機的結合在一起共同實現混合液體裝置的控制過程。我們常常會碰到類似的復雜系統，往往用一種方法不能實現控制要求，我們不妨采用順序功能圖與經驗設計結合的方法來實現。
　?。?）接線并運行調試。在編程軟件上畫出梯形圖并傳送入PLC內部，根據端口分配連接好外部接線。按控制要求順序進行調試和修改，直到系統功能得以實現。
　　三、結語
　　本文結合PLC控制系統的設計步驟對PLC程序設計進行了大概的分析，教會初學者掌握程序設計的基本設計思路，在混合液體裝置的梯形圖設計中，合理地采用了學生易接受的順序控制設計法和經驗設計法結合的設計方法，使設計程序更完善、更簡單、直觀。雖然這只是PLC教學眾多實例中的一個，但它具有代表性，包含了PLC教學當中程序設計的全過程及常用設計方法。通過這個實例起到舉一反三、觸類旁通的作用，幫助初學者克服PLC程序設計難題，全面提高設計能力。
　　參考文獻：
　?。?］吳明亮.電氣控制與PLC.黃河水利出版社，2009.
　?。?］廖常初.可編程控制器應用技術.重慶大學出版社，2008.
　　［3］瞿彩萍.PLC應用技術（三菱）.中國勞動社會保障出版社出版社，2008.
　?。?］張桂香.電氣控制與PLC應用.化學工業出版社，2008.