淺談可編程控制器教學(xué)中容易忽略的幾個(gè)問(wèn)題

摘 要： 本文通過(guò)對(duì)可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）教學(xué)中容易忽略的幾個(gè)問(wèn)題的分析，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)給出相應(yīng)的教學(xué)方法，處理好它們可有效地提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： 可編程控制器；循環(huán)掃描；IST

一、可編程控制器工作原理問(wèn)題

可編程控制器的工作原理是在教學(xué)中學(xué)生較難理解的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，可編程控制器實(shí)現(xiàn)控制的過(guò)程一般是：輸入刷新—再運(yùn)行用戶程序—再輸出刷新—再輸入刷新—再運(yùn)行用戶程序—再輸出刷新……永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著。有了輸入刷新，可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū)；經(jīng)運(yùn)行用戶程序，輸出映射區(qū)將得到變換后的信息；再經(jīng)輸出刷新，輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài)，并通過(guò)輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個(gè)過(guò)程是永不停止地循環(huán)反復(fù)地進(jìn)行著，所以，輸出總是反映輸入的變化的。可以概括的說(shuō)PLC的工作過(guò)程是從左至右、從上至下循環(huán)掃描（不回頭）。不回頭是指一個(gè)掃描周期T中不回頭。筆者在講授PLC工作原理教學(xué)過(guò)程中是通過(guò)如下兩個(gè)例子分析來(lái)讓學(xué)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(dāng)X1導(dǎo)通時(shí)Y0、Y1、Y2的輸出情況，感覺(jué)好像是同時(shí)輸出，但實(shí)際上當(dāng)X1導(dǎo)通時(shí)Y1的二個(gè)常開觸點(diǎn)導(dǎo)通的時(shí)間是不一致的，也就是說(shuō)第一個(gè)Y1常開觸點(diǎn)的導(dǎo)通要比第二個(gè)Y1常開觸點(diǎn)晚，落后一個(gè)掃描周期T（因一個(gè)掃描周期很短，Y0、Y2感覺(jué)好像同時(shí)輸出）。把梯形圖變成如圖二所示。

則當(dāng)X1導(dǎo)通時(shí)Y0、Y1、Y2是在同一個(gè)周期輸出的。再看下面一個(gè)例子如圖三梯形圖所示。

在圖二梯形圖中當(dāng)X0導(dǎo)通時(shí)M0輸出一個(gè)脈沖（持續(xù)一個(gè)周期），當(dāng)程序掃描至第二行時(shí)M0常開導(dǎo)通，因Y0的常閉觸點(diǎn)是導(dǎo)通的，導(dǎo)致第二行與第三行邏輯或運(yùn)算的結(jié)果為1，導(dǎo)致Y0輸出繼電器動(dòng)作；當(dāng)?shù)诙€(gè)掃描周期時(shí)M0的輸出脈已消失，但由于第一個(gè)掃描周期過(guò)后Y0是動(dòng)作的，所示圖中M0常閉與Y0常開串聯(lián)的通路是導(dǎo)通的并實(shí)現(xiàn)自鎖。當(dāng)再次導(dǎo)通X0時(shí)M0輸出一脈沖，Y0解除自鎖恢復(fù)到初始狀態(tài)。通過(guò)上述兩個(gè)例子結(jié)合實(shí)際操作來(lái)講授學(xué)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(qū)別

傳統(tǒng)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(jù)電氣控制原理圖的輸入輸出控制轉(zhuǎn)化來(lái)相應(yīng)的梯形圖。但在應(yīng)用翻譯法編程時(shí)有些電氣控制原理圖中能現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的梯形圖時(shí)則不一定能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(dāng)SB1按下時(shí)B0自鎖，再按SB2是B1動(dòng)作，由于B1動(dòng)作導(dǎo)致B4自鎖，同時(shí)B1動(dòng)作導(dǎo)致B2、B3動(dòng)作B0解除自鎖。將電氣控制原理圖用翻譯法轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的梯形圖（如圖B）時(shí)讓我們來(lái)看看他的工作情況：當(dāng)X1導(dǎo)通Y0自鎖，再按X2時(shí)Y4沒(méi)有輸出。再看看圖五所示。

將圖四中的C圖通過(guò)翻譯法轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的梯形圖D。在圖C中先按下SB1再按SB2按鈕B3繼電器是沒(méi)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(lái)上述二個(gè)結(jié)果完全不同的例子學(xué)生就容易理解電氣控制原理圖與PLC的梯形圖的的區(qū)別了。

三、雙線圈輸出問(wèn)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(dāng)有X0、X1導(dǎo)通時(shí)只有Y1有輸出，而當(dāng)X1、X2導(dǎo)通時(shí)Y0、Y1都有輸出。所以一般情況是不允許雙圈輸出的，因?yàn)槿菀壮霈F(xiàn)邏輯錯(cuò)誤。教師在教學(xué)中都要求學(xué)生盡量不要用到雙線圈輸出，但在應(yīng)用三菱PLC的SFC編程時(shí)如果能合理安排程序則能夠很好地解決雙線圈問(wèn)題，而且便于程序的編寫。

在圖七中左圖所示，運(yùn)行程序當(dāng)X0導(dǎo)通X3斷開時(shí)，Y0是沒(méi)有輸出的，然而只要將程序作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，將梯形圖部分放在前面，步進(jìn)順控程序放在后面如圖七的右圖。再來(lái)看看運(yùn)行情況，當(dāng)X3導(dǎo)通即使S20不導(dǎo)通Y0還是有輸出。也就是說(shuō)在應(yīng)用梯形圖及狀態(tài)元件混合編程時(shí)，只要將梯形圖程序放在前面，狀態(tài)元件程序放在后面能很好地解決雙線圖輸出問(wèn)題。

四、狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST的應(yīng)用

IST是狀態(tài)初始化指令用于自動(dòng)設(shè)置初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)。如圖八所示。

一但應(yīng)用了上述程序則X10開始的連續(xù)八個(gè)端子已分配好相應(yīng)的功能：X10為手動(dòng)、X11為回零、X12單步、X13單周期、X14連續(xù)、X15回零啟動(dòng)、X16啟動(dòng)、X17停止，初始狀態(tài)S0分給手動(dòng)、S1分給回零、S2分給自動(dòng)（單步、單周期、連續(xù)），即X10導(dǎo)通時(shí)狀態(tài)S0自動(dòng)激活有效。應(yīng)用前面程序后X10至X17對(duì)應(yīng)端子功能如圖九所示。

使用IST指令容易忽略的二個(gè)問(wèn)題：（1）是M8040與狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系。如圖九所示當(dāng)X12導(dǎo)通即選擇單步時(shí)M8040（禁止轉(zhuǎn)移輔助繼電器）自鎖。M8040是具有斷電保持功能。在教學(xué)過(guò)程容易忽略M8040有斷電保能持功能，導(dǎo)致當(dāng)PLC再次下載其他步進(jìn)順控程序時(shí)，即使?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移條件滿足也不會(huì)從當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)至目標(biāo)狀態(tài)。解決的辦法是在對(duì)PLC下載程序之前先清除M8040狀態(tài)。

（2）是M8043與自動(dòng)方式關(guān)系。M8043為原點(diǎn)條件繼電器，當(dāng)原點(diǎn)條件滿足時(shí)，才有可能選擇自動(dòng)方式，即當(dāng)M8043=1，任意選擇X12、X13、X14三個(gè)開關(guān)中的一個(gè)才能進(jìn)入自動(dòng)初始狀態(tài)S2。若M8043=0即使用選擇自動(dòng)方式也無(wú)法進(jìn)入自動(dòng)初始狀態(tài)S2。因此在應(yīng)用IST指令編程要有控制M8043程序部分。

五、狀態(tài)元件下的多個(gè)輸出

在中職PLC教學(xué)中FXGP/WIN-C編程軟件應(yīng)用比較普遍。應(yīng)用FXGP/WIN-C軟件編程時(shí)容易忽略軟件的使用規(guī)則：在一個(gè)狀態(tài)下多個(gè)輸出進(jìn)必須先寫直接輸出再寫條件輸出，最后寫轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)目標(biāo)才能將梯形圖轉(zhuǎn)換。如圖十所示在S0狀態(tài)下的輸出有條件輸出Y0Y2直接輸出Y1。Y1放在Y0的后面導(dǎo)致梯形圖轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。解決的方法是將S0狀態(tài)后的先寫直接輸出Y1再寫條件輸出Y0。

（作者單位：惠州工業(yè)科技學(xué)校）

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責(zé)任編輯 賴俊辰