淺談可編程控制器教學中容易忽略的幾個問題

摘 要： 本文通過對可編程控制器（簡稱PLC）教學中容易忽略的幾個問題的分析，結合多年來的教學經驗給出相應的教學方法，處理好它們可有效地提高教學質量。

關鍵詞： 可編程控制器；循環掃描；IST

一、可編程控制器工作原理問題

可編程控制器的工作原理是在教學中學生較難理解的。簡單地說，可編程控制器實現控制的過程一般是：輸入刷新—再運行用戶程序—再輸出刷新—再輸入刷新—再運行用戶程序—再輸出刷新……永不停止地循環反復地進行著。有了輸入刷新，可把輸入電路監控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區；經運行用戶程序，輸出映射區將得到變換后的信息；再經輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區的狀態，并通過輸出電路產生相應的輸出。又由于這個過程是永不停止地循環反復地進行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。可以概括的說PLC的工作過程是從左至右、從上至下循環掃描（不回頭）。不回頭是指一個掃描周期T中不回頭。筆者在講授PLC工作原理教學過程中是通過如下兩個例子分析來讓學生理好的理解PLC的工作原理的。例一如圖一所示。

在圖一梯形圖中觀察當X1導通時Y0、Y1、Y2的輸出情況，感覺好像是同時輸出，但實際上當X1導通時Y1的二個常開觸點導通的時間是不一致的，也就是說第一個Y1常開觸點的導通要比第二個Y1常開觸點晚，落后一個掃描周期T（因一個掃描周期很短，Y0、Y2感覺好像同時輸出）。把梯形圖變成如圖二所示。

則當X1導通時Y0、Y1、Y2是在同一個周期輸出的。再看下面一個例子如圖三梯形圖所示。

在圖二梯形圖中當X0導通時M0輸出一個脈沖（持續一個周期），當程序掃描至第二行時M0常開導通，因Y0的常閉觸點是導通的，導致第二行與第三行邏輯或運算的結果為1，導致Y0輸出繼電器動作；當第二個掃描周期時M0的輸出脈已消失，但由于第一個掃描周期過后Y0是動作的，所示圖中M0常閉與Y0常開串聯的通路是導通的并實現自鎖。當再次導通X0時M0輸出一脈沖，Y0解除自鎖恢復到初始狀態。通過上述兩個例子結合實際操作來講授學生就更容量理解PLC的工作原理了。

二、電氣控制原理圖與PLC圖之區別

傳統的電氣控制工作原理與PLC梯形圖的工作原理是有不同的。在PLC編程方法中其中一種方法是翻譯法：就是根據電氣控制原理圖的輸入輸出控制轉化來相應的梯形圖。但在應用翻譯法編程時有些電氣控制原理圖中能現的，而轉化成相應的梯形圖時則不一定能實現相應的控制要求，圖四、圖五所示。

分析圖四A電氣控制原理圖的工作原理：當SB1按下時B0自鎖，再按SB2是B1動作，由于B1動作導致B4自鎖，同時B1動作導致B2、B3動作B0解除自鎖。將電氣控制原理圖用翻譯法轉化為相應的梯形圖（如圖B）時讓我們來看看他的工作情況：當X1導通Y0自鎖，再按X2時Y4沒有輸出。再看看圖五所示。

將圖四中的C圖通過翻譯法轉化為相應的梯形圖D。在圖C中先按下SB1再按SB2按鈕B3繼電器是沒有輸出的，但在圖D中先按下X1再按下X2后Y3是有輸出的。通來上述二個結果完全不同的例子學生就容易理解電氣控制原理圖與PLC的梯形圖的的區別了。

三、雙線圈輸出問題

在PLC用戶程序中，同一編程元件的線圈使用了兩次或多次，稱為雙線圈輸出，如圖六所示。

如圖六中Y0為雙線圈輸出，當有X0、X1導通時只有Y1有輸出，而當X1、X2導通時Y0、Y1都有輸出。所以一般情況是不允許雙圈輸出的，因為容易出現邏輯錯誤。教師在教學中都要求學生盡量不要用到雙線圈輸出，但在應用三菱PLC的SFC編程時如果能合理安排程序則能夠很好地解決雙線圈問題，而且便于程序的編寫。

在圖七中左圖所示，運行程序當X0導通X3斷開時，Y0是沒有輸出的，然而只要將程序作適當的調整，將梯形圖部分放在前面，步進順控程序放在后面如圖七的右圖。再來看看運行情況，當X3導通即使S20不導通Y0還是有輸出。也就是說在應用梯形圖及狀態元件混合編程時，只要將梯形圖程序放在前面，狀態元件程序放在后面能很好地解決雙線圖輸出問題。

四、狀態初始化指令IST的應用

IST是狀態初始化指令用于自動設置初始狀態和設置有關的特殊輔助繼電器的狀態。如圖八所示。

一但應用了上述程序則X10開始的連續八個端子已分配好相應的功能：X10為手動、X11為回零、X12單步、X13單周期、X14連續、X15回零啟動、X16啟動、X17停止，初始狀態S0分給手動、S1分給回零、S2分給自動（單步、單周期、連續），即X10導通時狀態S0自動激活有效。應用前面程序后X10至X17對應端子功能如圖九所示。

使用IST指令容易忽略的二個問題：（1）是M8040與狀態轉移關系。如圖九所示當X12導通即選擇單步時M8040（禁止轉移輔助繼電器）自鎖。M8040是具有斷電保持功能。在教學過程容易忽略M8040有斷電保能持功能，導致當PLC再次下載其他步進順控程序時，即使狀態轉移條件滿足也不會從當前狀態轉至目標狀態。解決的辦法是在對PLC下載程序之前先清除M8040狀態。

（2）是M8043與自動方式關系。M8043為原點條件繼電器，當原點條件滿足時，才有可能選擇自動方式，即當M8043=1，任意選擇X12、X13、X14三個開關中的一個才能進入自動初始狀態S2。若M8043=0即使用選擇自動方式也無法進入自動初始狀態S2。因此在應用IST指令編程要有控制M8043程序部分。

五、狀態元件下的多個輸出

在中職PLC教學中FXGP/WIN-C編程軟件應用比較普遍。應用FXGP/WIN-C軟件編程時容易忽略軟件的使用規則：在一個狀態下多個輸出進必須先寫直接輸出再寫條件輸出，最后寫轉移條件和轉目標才能將梯形圖轉換。如圖十所示在S0狀態下的輸出有條件輸出Y0Y2直接輸出Y1。Y1放在Y0的后面導致梯形圖轉換錯誤。解決的方法是將S0狀態后的先寫直接輸出Y1再寫條件輸出Y0。

（作者單位：惠州工業科技學校）

參考文獻：

[1]梁耀光.電工新技術教程[M].北京：中國勞動出版社，2007.

[2]鐘肇新. 可編程控制原理及應用[M].廣州：華南理工大學出版社，2003.

[3]周惠文.可編程控制原理與應用.北京：電子工業出版社，2007.

責任編輯 賴俊辰