開關量時序圖在PLC實訓教學中的應用

淮海技師學院 馬寶劍

職業院校機電專業PLC實訓教學中，輸入、輸出多為開關量，不方便直接用語言描述，也不利于學生對開關量的理解和記憶。而利用時序圖來記錄開關量則一目了然，對照起來也十分方便，還可以檢驗梯形圖的正確性及合理性，提高了教學效果。時序圖通過描述對象之間發送消息的時間順序來顯示多個對象之間的動態協作。時序圖中，縱軸是時間軸，橫軸代表了在協作中各獨立的對象所處的狀態，一幅完整的時序圖可顯示各物理量之間的邏輯關系，在PLC實訓教學中，教師要善于利用時序圖，方便學生學習，以提高教學質量。

一、時序圖在描述傳統繼電器控制電路工作原理中的應用

以某由繼電器組成的控制電路為例，該裝置的電路如圖1所示。

把元件斷開或失電定為“0”（低電平），被接通或得電定為“1”（高電平）。在按下按鈕SB1時，KM線圈為“1”并保持，電機啟動并運行。當按鈕SB2或FR常閉觸點為“ON”或“1”時，電機停止運行。時序圖在表述程序運行狀態時也很方便，邏輯性也很強，教學時把兩個圖對照起來，有利于學生對繼電器工作原理的進一步理解。

二、時序圖在描述PLC通用指令實現中的應用

1.以三菱FX系列PLC為例，該系列中，PLCM8000、M8002、M8011～M8014的時序圖對比如圖2所示。

圖1中，M8000為監視運行元件、M8002為初始化脈沖觸點，而M8011，M8012，M8013和M8014表示10 ms，100 ms，1 s和1 min的時鐘脈沖。結合這些時序圖，學生可以省時而不費力地去理解這些輔助繼電器的作用。

2.計數器功能的描述。計數器信號的給定達到設定值時，其常閉常開觸頭動作，由于計數器需要復位方可重新開始計數，這一特性用一段程序和時序圖描述起來即準確又形象。某計數器功能的程序和時序圖描述如圖3所示。

圖3中，以M8012給定時鐘信號的個數來驅動C0，當個數到達7時，Y0輸出為“1”，X0為復位指令，C0結束輸出，Y0停止輸出，雖然M8012一直給脈沖信號但對Y0無效。

3.上升沿、下降沿輸入和輸出指令的描述，教學中可采用波形圖來講解，而時序圖在PLC教程里又和波形圖完全一致，用時序圖來表示微分指令就十分有效。某上升沿、下降沿程序及其時序圖描述如圖4所示。

當X0接通的瞬間，即為上升沿的近似有效開始，Y0的輸出隨之變為“ON”，同時M0便有一個脈沖輸出，同樣，Y0的下降沿對兩者的輸出無效，只有Y1由“ON”變為“OFF”時，相應的輸出才有效，即Y0為“0”，M1有一個脈沖輸出。

三、時序圖PLC教學中的應用的注意事項

1.時序圖的表示很靈活，對于開關量的輸入信號，當開關被動作為高電平時，就不考慮其在PLC輸入電路中是否形成回路。也可以確定其在PLC輸入回路中的接通為高電平，此時，有些開關量的時序圖就得到相反的結果，教師在使用時要給予強調。

2.在PLC改造復雜繼電器電路時，分析原來控制電路，用時序圖既簡單又方便，但是要和后來的程序模擬時序圖一致。輸入量的變動要以實現功能為主，定義開關量的“1，0”要隨程序而變。

時序圖在PLC實訓教學中應用廣泛，除了開關量外，移位指令、比較指令、延時加長應用指令、雙向高速計數指令、凸輪軸順控指令、交替輸出應用指令、可調脈沖寬度指令等用時序圖描述也十分方便。教師在教學時要靈活運用，以利于學生對知識的理解和記憶。