淺析PLC教學中停止按鈕與輸入軟元件使用的誤區

劉東海，黃永杰

(廣西職業技術學院，南寧530226)

淺析PLC教學中停止按鈕與輸入軟元件使用的誤區

劉東海，黃永杰

(廣西職業技術學院，南寧530226)

文章以PLC教學中常見的電機啟停控制實例為例，指出了PLC教學中關于停止按鈕與輸入軟元件的使用存在與實際工程安全要求不相符的教學誤區，此誤區可能導致實際應用上的安全隱患。并從工程實際出發，給出了工程上的正確做法及消除安全隱患的詳細分析。希望引起初涉PLC課程教學的同行對類似情況的重視，使PLC教學更貼近工程實際。

PLC；常開觸點；常閉觸點；梯形圖

0 前言

近期參加了一個電氣自動化技術專業的國培項目。此次培訓引入了企業工程案例，通過企業案例實踐反思以前的PLC教學，發現教學中關于停止按鈕與輸入軟元件使用的一個教學誤區。如果學生工作后將其帶入實際工程可能導致安全隱患。這個問題在很多PLC教材中沒有闡述清楚，一些像我一樣初涉PLC課程教學的教師在授課中也沒有向學生作明確的解釋。因此，在此分析停止按鈕與輸入軟元件使用誤區的成因和工程上的正確做法，希望引起同行的重視。

1 停止按鈕與梯形圖輸入軟元件使用的教學誤區

為便于敘述，在此以三菱FX2N系列PLC為例。一般而言PLC外部的輸入電路與梯形圖中對應的觸點是通過輸入過程映像寄存器聯系起來的。在PLC循環掃描輸入處理階段，會讀取輸入端子外部輸入電路的通/斷狀態，以此來確定輸入過程映像寄存器的1/0狀態。具體而言，當外部輸入電路接通有電流流經PLC輸入端子X1時，與此輸入端子對應的輸入過程映像寄存器為1狀態，梯形圖中對應的X001常開觸點接通，常閉觸點斷開；當輸入端子X1的外部輸入電路斷開時，沒有電流流經X1輸入端子，與之對應的輸入過程映像寄存器為0狀態，梯形圖中X001的常開觸點斷開，常閉觸點閉合。如圖1所示的電機啟停控制程序在初學PLC編程時因其易于學生理解接受而在眾多PLC教材中出現，也因此成為多數PLC課程教師教學時使用的例子。根據圖1的程序，要實現電機的啟停控制，實驗時通常會把PLC的外部輸入線路連接成圖2所示的情況，從圖可以看出SB1啟動按鈕、SB2停止按鈕均為常開觸點。這種停止按鈕在梯形圖中用常閉觸點，外部輸入線路中使用常開觸點的用法基本成為學生的習慣用法。直至整個PLC課程學習的結束，一些授課教師和多數教材都沒有向學生說明這種用法在工程上是存在安全隱患的。

圖1 電機啟停控制梯形圖程序

圖2 電機啟停控制PLC接線圖

下面我們來分析正常情況下啟停控制情況。按照圖1程序和圖2接線方式是能實現電機的啟動和停止控制的。啟動時，按下啟動按鈕SB1，X1輸入端因回路形成而有電流，與X1關聯的輸入過程映像寄存器為“1”狀態，圖1中的X001常開觸點閉合；此時因SB2未按下，PLC的X2輸入端未能形成回路而沒有電流流過，與X2關聯的輸入過程映像寄存器狀態為“0”，從而圖1中的X002常閉觸點保持閉合狀態。如此，左母線到Y000輸出點之間形成了通路，Y000產生輸出并自鎖，它所控制的電機啟動并保持運行。需要停止時，按下SB2停止按鈕，X2輸入端形成回路有電流流過，與X2關聯的輸入過程映像寄存器狀態為“1”，圖1中X002常閉觸點斷開，從而切斷了左母線到Y000輸出點之間的通路，Y000失電關閉輸出，它所控制的電機停止運行。

上述分析是在所有外部接線可靠連接的情況下得出的結論，卻忽略某些因素對停止按鈕SB2功能的影響。如圖2所示，假如A點處的硬件接線因鼠咬、SB2常開觸點本身接觸不良以及其他原因導致接線斷裂就會造成安全隱患。當緊急發生時按下SB2，因SB2接觸不良或是線路中A處斷裂而無法形成回路，X2輸入端沒有電流流過，與之關聯的輸入過程映像寄存器狀態為“0”，圖1中的X002常閉觸點繼續保持接通，左母線到Y000輸出點的通路未被切斷從而導致電機持續運轉無法停止。這個安全隱患在某些情況下可能造成嚴重的安全事故。

2 停止按鈕與輸入軟元件在工程上的用法

在實際工程中，設備運行安全是重點考慮因素。為闡述方便還以上述簡單的電機啟停控制為例。為確保在緊急情況下電機能可靠的停止運行，工程應用中會將圖1中的PLC梯形圖程序和圖2中的PLC外部輸入接線修改為圖3和圖4所示的方式。可以看出停止元件X002使用了常開觸點，SB2停止按鈕使用了常閉觸點。

圖3 修改后電機啟停控制梯形圖程序

圖4 修改后電機啟停控制PLC接線圖

下面我們來分析修改后正常情況下電機啟停控制情況。啟動時，按下SB1，PLC的X1輸入端形成回路有電流流過，與之對應的輸入過程映像寄存器狀態為“1”，圖3程序中的X001常開觸點閉合；因圖4中SB2為常閉觸點，PLC上電后形成回路，PLC的X2外部輸入端子有電流流過，與之對應的輸入過程映像寄存器狀態為“1”，圖3程序中X002常開觸點閉合。可以看出，上述2個條件形成了左母線到輸出元件Y000間的通路，Y000產生輸出并自鎖，所控制的電機啟動運行。當需要電機停止運行時，按下SB2，PLC的X2輸入端回路斷開，與X2關聯的輸入過程映像寄存器狀態為“0”，圖3中X002常開元件斷開，從而切斷了左母線到Y000輸出點之間的通路，Y000失電關閉輸出，所控制的電機停止運行。

再來分析工程上這種做法是如何消除安全隱患的。若圖4 SB2停止按鈕所在回路因鼠咬、SB2本身接觸不好以及其他原因導致線路斷裂時（如圖中A點），PLC的X2外部輸入端子接線無法形成回路，與之對應的輸入過程映像寄存器狀態為“0”，那么圖3中X002軟元件斷開，導致左母線到Y000輸出元件之間通路斷開。故，當需要啟動電機時，按下SB1是無法啟動電機的，直至A點斷線或SB2接觸不良故障排除后才能啟動電機。若上述故障發生在電機運行當中，電機便會自動停止運行，故障排除后可重新啟動。基于上述分析可知，當緊急情況發生時，按下SB2能可靠地停止電機運行，消除安全隱患。

類似停止按鈕和PLC輸入軟元件在工程上的用法，急停按鈕和用于安全保護的限位開關在實際工程中也是用常閉觸點來提供PLC的輸入信號。

3 結束語

隨著工業技術的不斷發展，PLC在工業自動化生產控制中的作用越發重要。培養出更多能勝任實際工程的PLC技術人才是高校PLC課程教師的光榮使命。為減小PLC課程教學與實際工程要求的差距，需要PLC課程教師不斷加強學習，多參與實際工程，盡量使教學內容更貼近工程實際。

[1]http://blog.gkong.com/liaochangchu_117356. ashx.

[2]黃中玉.PLC應用技術[M].北京：人民郵電出版社，2009.5.1：21～22.

（編輯 文新梅）

Analysis of the Erroneous Zones in the Use of the Stop Button and Input Soft Components in PLC Teaching

LIUDonghai,HUANGYongjie
（Guangxi Vocational and Technical College,Nanning530226,China)

This paper takes the example of common motor starting and stopping control in PLC teaching,and points out that there are some erroneous zones in the use ofthe stop button and input soft components in PLC teachingand the actual project safety requirements,which may cause potential safety hazards in practical application.And starting from the actual project, the correct method and the detailed analysis ofeliminatingthe potential safety hazards are given.The purpose is to arouse the attention of the starting counterparts in PLC teaching on similar situations,and make the PLC teaching more close to the actual project.

PLC;normallyopen contact;normallyclosed contact;ladder diagram

G644.5

B

1672-0601（2015）10-0093-03

廣西職業技術學院科研項目“基于PLC的柔性制造智能輸送系統應用研究”（課題編號：141205）

2015-08-25

劉東海（1979-），男，工學學士，講師。研究方向：電子技術、電氣自動化技術教學與研究。