PLC控制起停技術巧設

一、可編程控制器PLC的特點及其發展歷程

圖2-1

PLC編程邏輯控制器，是一種數字運算操作的電子系統，專為待定工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，定時計數與算術操作等面向用戶的指令.并通過數字或模擬式輸入，輸出控制各種類型的機械或生產過程。包括輸入中央處理器模塊、輸出模塊、通訊模塊等，輸入模塊就好比人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等，收集外部信息的感官.工業過程中輸入模塊就是不停的采集一些需要的狀態各種物理信號、位置型號等.稱之為收集系統條件信號。CPU內是保存著我們寫的完成特殊任務的程序，一直不停地循環運行，運行程序中就包含輸入模塊的信號作為條件，而以這些條件結合程序就會有結果出來，這些結果就會通過輸出模塊輸出信號控制現場的設備動作，或者在上位機畫面上顯示數據等。由于可編程控制器可靠性高、控制能力強，可以方便靈活地改變生產程序，所以在工業自動化控制中有出較大的優越性從控制功能上看.可編程序控制器的發展經歷了四個階段第一階段：從第一臺可編程序控制器問世到20世紀70年代中期，是其初創階段。這一階段的產品主要用于計時、計數運算和邏輯運算，CPU是由中小規模的數字集成電路組成的，其控制功能較簡單；第二階段：從20世紀70年代中期到末期，是其擴展階段。產品的主要控制功能在這個階段得到了較大的發展.一是從可編程序控制器發展而來的控制器，主要功能除了邏輯運算以外還擴展了其他運算功能，二是從模擬儀表發展而來的控制器，其在模擬運算的主要功能外還擴展了邏輯運算功能，因此，前者被稱為可編程序邏輯控制器(PLC)，后者被稱為單回路或多回路控制器。這一階段的產品有西門子公司的SYMATICS3系列，富士電機公司的sC系列等產品；第三階段：從2O世紀70年代末期到8O年代中期，這個階段是PLC通信功能實現階段，與計算機通信的發展相聯系，PLC初步形成了分布式的通信網絡體系，但是由于制造企業各自為政，通信系統自成系統，各產品的互相通信還是較困難；第四階段：自20世紀80年代中期以后.是PLC的開放階段。由于提出了開放系統，PLC得到了較大發展。通信系統開放后，各制造企業的產品可以自由通信，通信協議標準化使用戶得到了好處，因此，產品規模不斷增大，通信功能不斷完善，大中型的產品多數有CRT屏幕的顯示功能，通信功能的改善也使產品的擴展變得更加方便，此外，在這一階段還采用了標準的軟件系統，增加了高級編程語言等，這一階段的產品有AB公司的PLC-5、西門子公司的SYMATICS5和S7系列等。

圖2-2

圖2-3 采用上升沿微分指令編程的梯形圖程序

圖2-4 采用置位/復位指令編程的梯形圖程序

圖2-5 采用計數器指令編程的梯形圖程序

圖2-6 采用定時器指令編程的梯形圖

二、單按鈕控制起停技術巧設

在PLC控制系統設計中，常常碰到負載的起動與停止控制，通常的做法是采用兩只按鈕作為外部起動與停止控制的輸入器件，在PLC中與兩只按鈕相對應的輸入點數也有兩個，PLC的外部接線如圖2-1所示，按鈕SB1（X0）作為起動控制，按鈕SB2（X1）作為停止控制，這樣雖然可以達到控制目的，但需要的按鈕和連接導線較多，PLC的輸入點數也較多。但在實際工作中，可以充分利用PLC內部多功能化的特點，采用單個按鈕控制負載的起動與停止，進行改進后的PLC外部接線如圖2-2所示，用SB替代SB1和SB2的功能，用X0替代X0和X1的功能，電路的實際接線就大大簡化，這樣做不僅節省了硬件成本，而且還大大減少了由于按鈕多而可能引起的故障.使電路更加經濟合理、安全可靠，控制方便簡單，具有很高的實用價值。筆者根據實際的工作經驗和研究成果，以松下電工FP0系列PLC為例介紹幾種單按鈕起停控制的PLC編程技術。

1.采用上升沿微分指令的編程技術

采用上升沿微分指令編程的梯形圖程序，如圖2-3所示，控制過程如下：

當第一次按下SB時，X0接通，使R0的線圈接通一個掃描周期，其常開觸點閉合，Y0的線圈接通并自鎖，啟動外部負載工作運行；同時，Y0的對常開觸點閉合，為R1的線圈接通做準備；當第2次按下按鈕SB時，X0接通，R0再次接通一個掃描周期，R1的線圈被接通，R1的常閉觸點分斷，Y0的線圈斷開，外部負載停止工作。反復按下SB，將會重復上述控制過程。

2.采用置位/復位指令的編程技術

圖2-7 采用保持指令編程的梯形圖程序

圖2-8 采用移位寄存器指令編程的梯形圖程序

圖2-9 采用MC/MCR指令編程的梯形圖程序

圖2-10 用基本比較指令編程的梯形圖

圖2-11 采用高級指令F132(BTI)編程的梯形圖程序

采用置位/復位指令編程的梯形圖程序，如圖2-4所示，控制過程如下：

當按下SB時，X0接通，R0的線圈接通一個掃描周期，其常開觸點閉合，R2置位（閉合）且保持，R2的一對常開觸點閉合，Y0的線圈接通，啟動外部負載工作運行；同時，R2的另一對常開接點閉合，為R1的線圈接通做準備；當再次按下SB時，X0接通，使R0的線圈再次接通一個掃描周期，R1的線圈接通，R1的常開接點閉合，R2復位（斷開）且保持，Y0的線圈斷開，外部負載停止工作運行。之后依次按下SB的工作情形與上述相同。

3.采用計數器指令的編程技術

采用計數器指令編程的梯形圖程序，如圖2-5所示，控制過程如下：

第一次按下SB時，X0接通一個掃描周期，CT100計數1次，Y0的線圈接通并自鎖；第二次按下SB時，X0再次接通一個掃描周期，CT100再計數1次，累計計數2次，則C100常閉觸點斷開，Y0的線圈斷開，且C100常開觸點閉合使CT100復位，為下一次計數作好準備。然后又開始新一輪的循環。

4.采用定時器指令的編程技術

采用定時器指令編程的梯形圖程序如圖2-6所示。控制過程如下：

定時器TMR0的設定值為1，定時時間為0.01s(設定值值盡可能小，以防止啟動后出現異常情況時，便于立即停車）。當按下SB時，X0接通一個掃描周期，Y0的線圈被置位接通。Y0的常開觸點使定時器TMR0定時0.01s后啟動，其常閉觸點斷開，而常開觸點閉合，為Y0的復位做準備；當再次按下SB時，X0又接通一個掃描周期，由于X0和TMR0的常開觸點都接通，Y0復位，Y0的線圈斷開。如此循環往復。

5.采用保持指令的編程技術

采用保持指令編程的梯形圖程序，如圖2-7所示，控制過程如下：

當按下SB時，X0接通，R0的線圈接通一個掃描周期，置位觸發信號R0的常開觸點閉合，使KP置位，Y0的線圈接通，Y0的常開觸點閉合，為R1接通做準備；當再次按下SB時，X0接通，R0的線圈再次接通一個掃描周期，R1的線圈也接通一個掃描周期，復位信號R1的常開觸點閉合，使KP復位，Y0的線圈斷開。每按下SB一次，Y0的狀態反轉一次。

6.采用移位寄存器指令的編程技術

采用移位寄存器指令編程的梯形圖程序，如圖2-8所示，控制過程如下：

圖中是對WR0進行左移1位的操作，移入的數據是0還是1由R0的狀態決定，移位觸發信號為X0，復位信號R1的常開觸點。第1次按下SB時，X0接通，由于起初R0(WR的0位)的常閉觸點閉合，向移位寄存器SR WR0端輸入信號，1被移入R0，R0的常開觸點閉合，Y0的線圈接通，同時，R0的常閉觸點斷開；第2次按下SB時，X0接通，向左移位寄存器SR WR0端輸入信號，SR WR0左移一位，1被移入R1，由于R0的常閉觸點斷開，0被移入R0，R0復位，Y0的線圈斷開，R1的常開觸點閉合，WR0的16位繼電器狀態全部為0，此時，電路恢復最初狀態，為下次起動做準備。

7.采用主控MC/MCE指令的編程技術

采用主控指令編程的梯形圖程序，如圖2-9所示，控制過程如下：

當按下SB時，X0接通，進入MC，MCE指令程序，由于Y0常閉觸點初始閉合，R0的線圈接通并自鎖，R0常閉觸點分斷對R1的線圈互鎖，R0常開觸點閉合，Y0的線圈接通并自鎖，松開SB后，結束執行MC，MCE之間指令程序，R0復位；當再次按下SB時，X0接通，又重新進入MC，MCE指令程序，由于Y0的線圈已接通，R0線圈通路已被Y0的常閉觸點分斷，R0的線圈不再接通，R1的線圈通路則被Y0常開觸點閉合而接通并自鎖，R1的常閉觸點分斷，其一對觸點使Y0的線圈斷開，另一對觸點則對R0的線圈互鎖，不會因為Y0的常閉觸點復位后導致R0和Y0的線圈再接通的錯亂控制現象。松開SB后，結束執行MC，MCE之間指令程序，R1復位。之后依次按下SB的控制過程與上述的相同。

8.采用基本比較指令的編程技術

采用基本比較指令編程的梯形圖程序，如圖2-10所示，控制過程如下：

當按下SB時，X0接通觸發CT100計數1次，經過值減1，此時，經過值寄存器EV100=K1，使Y0的線圈接通；當再次按下SB時，X0接通觸發CT100再計數1次，累計計數2次，經過值再減1，此時，經過值寄存器EV100=K0，使Y0的線圈斷開，與此同時，CT100的常開觸點C100閉合觸發CT100，使CT100復位。反復按下SB，將會重復上述控制過程。

9.采用高級指令的編程技術

采用高級指令指令編程的梯形圖程序，如圖2-11所示，控制過程如下：

高級指令，可以方便的實現數據傳輸、算術運算、比較、變換、移位、位控制等各種功能。熟悉并在實際中合理的應用合適的高級指令，可以大大簡化程序，采用高級指令F132(BTI)使WY0的0位即Y0在X0的每次上升沿變反，即可實現控制要求。

三、結束語

由于PLC具有豐富的指令集，編程十分簡單靈活，同樣的控制要求可以選用不同的指令進行編程，編程人員需要在實踐中不斷摸索和提高自己的編程技巧，才能充分發揮PLC的優勢，實現各種控制要求。

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