PLC程序設計創新實踐及應用

雷時榮

（炎黃職業技術學院，江蘇 淮安 223400）

PLC程序設計創新實踐及應用

雷時榮

（炎黃職業技術學院，江蘇 淮安 223400）

本文精簡地說明了《PLC程序設計創新及應用》這一大學生創新實踐項目的程序設計方法，對同一控制系統根據繼電器電路圖用觸點指令設計梯形圖，再用順序控制設計法設計梯形圖，各種不同編程方法及其不同編程指令的靈活應用。

程序設計；觸點指令；順序控制；SCR指令

PLC的硬件和軟件的體系結構都是封閉的。各廠家的PLC編程語言、指令的設置和表達方式互不兼容。本文簡明地介紹了同一系統的控制功能如何用不同的梯形圖設計實現，同一設計方法又用不同的指令編程。

1.編程語言

IEC61131-3已成為各種工控產品事實上的軟件標準，該標準詳細地說明了句法、語義和下述5種編程語言：

（1）Sequential Function Chart（SFC），即順序功能圖。

（2）Ladder Diagram（LD），即梯形圖。

（3）Function Block Diagram（FBD），即功能塊圖。

（4）Instruction List（IL），即指令表。

（5）Structured Text（ST），即結構文本。

5種編程語言之間的關系如圖1所示。

順序功能圖高于其他編程語言，用來編制順序控制程序，提供組織程序的圖形方法。

梯形圖是用得最多的PLC圖形編程語言，與繼電器控制系統的電路圖相似。梯形圖由觸點指令、線圈和方框指令組成，起保停電路如圖2所示。

S7系列PLC將指令表稱為語句表，簡稱STL。語句表程序由指令組成，起保停電路語句表如下：

LD I0.0

O Q0.0

AN I0.1

= Q0.0

功能塊圖類似數字邏輯電路，用與門、或門的方框表示邏輯關系，信號從左向右流動。語句表的功能塊圖如圖3所示。

2.編程指令

編寫梯形圖程序用位邏輯指令，其包括觸點指令與堆棧指令（標準觸點指令、輸出指令、OLD、ALD、LPS、立即觸點等）；輸出類指令有立即輸出（=I）、置位指令S（Set）和復位指令R（Reset）、立即置位（SI）與立即復位（RI）、RS與SR雙穩態觸發器指令、正負向轉換觸點和取反觸點指令等。定時器指令有TON、TOF、TONR和BITIM OUT等類型；計數器指令有CITIM、CTU、CTD和CTUD指令。

S7的功能指令分為數據比較指令與數據傳送指令、移位與循環移位指令、數據轉換指令、表格指令和實時時鐘指令；數學運算指令分為整數運算指令、浮點數函數運算指令和邏輯運算指令；程序控制指令分為跳轉指令和循環指令等。中斷程序中有中斷指令，分為中斷允許指令ENI、禁止中斷指令DISI、中斷連接指令ATCH、中斷分離指令DTCH和清除中斷事件CEVNT。還有高速計數器與高速脈沖輸出指令、數據塊應用與字符串指令。

3.數字量控制系統梯形圖設計方法

數字量控制系統有以下3種設計方法：

（1）經驗設計法

用繼電器電路圖的方法設計簡單的數字量控制系統。按照被控對象對控制系統的要求，反復修改和完善梯形圖，有時需要數次反復地調試和修改梯形圖，增加或刪除一些中間編程元件和觸點，然后進行調試。

（2）繼電器電路圖設計法

用PLC改造繼電器控制系統，根據繼電器電路圖設計梯形圖是一條捷徑，電路圖中的常開觸點即梯形圖中的常開觸點指令，把繼電器電路圖“翻譯”成梯形圖，用PLC的外部硬件接線圖和梯形圖程序來實現繼電器電路的功能。

（3）順序控制設計法

順序控制設計法是一種先進的設計方法，根據系統的工藝過程，畫出順序功能圖（Sequential function chart，SFC），然后根據順序功能圖畫出梯形圖。該方法可以使用置位復位指令編程，也可以用SCR指令編程，究竟采用哪種指令由編程者靈活決定。

4.小車自動往返項目

小車自動往返運動控制是一種常用且基礎的控制系統，根據繼電器電路，用經驗設計法設計梯形圖，用觸點指令編程，完成自動往返控制功能。

5.十字路口交通燈控制系統（圖4）

在創新實踐項目的實施過程中，學生對十字路口交通燈項目進行了程序設計創新。控制系統的信號燈受一個啟動開關控制，當啟動開關接通時，信號燈系統開始工作，且先南北紅燈亮，東西綠燈亮。當啟動開關斷開時，所有信號燈都熄滅。

南北紅燈亮的時間是25s，在南北紅燈亮的同時東西綠燈亮20s。到20s時，東西綠燈閃爍，閃爍3s后熄滅。在東西綠燈熄滅時，東西黃燈亮2s，2s時間到，東西黃燈熄滅，東西紅燈亮，與此同時，南北紅燈熄滅，綠燈亮。東西紅燈亮30s。南北綠燈亮的時間是20s，然后閃爍3s后熄滅。同時南北黃燈亮2s后熄滅，這時南北紅燈亮，東西綠燈亮。以此控制功能為目標循環運行。

本項目組分別用定時器指令、起保停指令（經驗設計法）、置位復位指令、SCR指令和比較指令4種不同的方法編程，實現相同的控制功能。限于篇幅，各種不同編程方法完成的程序設計創新在此不展示。

結論

在項目實施過程中，鼓勵學生積極動腦筋思考多種編程方法；動手編程和調試，培養了學生的實踐動手能力；鼓勵創新，利于創新精神的發揚，畢業后走上工作崗位，為祖國的創新型社會貢獻力量。

［1］廖常初.PLC編程及應用［M］.北京：機械工業出版社，2013.

［2］ SIEMENS AG.S7-200CN可編程序控制器產品樣本［Z］.2013.

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