PLC 順序控制設計法的自動運料小車實現

潘驍

（廣西生態工程職業技術學院汽車與信息工程學院，廣西 柳州545004）

1 概述

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種新型的控制器件，它集微電子、通信技術、計算機技術等為一體，在取代繼電器控制系統，實現多種設備自動控制中，有其不可取代的優越性。PLC 控制系統的適用范圍包括了整個工業生產設計過程[1]。目前，PLC 在國內外已廣泛用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及娛樂各個領域，因此PLC 的應用開發有這十分廣闊的前景。

PLC 的梯形圖編程是PLC 應用開發中極為重要的一個環節，傳統的經驗編程法不適用于較為復雜的邏輯控制。文章現以自動運料小車控制為例，用三菱FXCPU 系列PLC，在GX Developer 軟件平臺上，采用順序控制計法最終編寫出梯形圖。

2 控制示意圖及I/O 口分配

MCGS 是一套主要對PLC 系統進行監控的軟件，它可以快速地在計算機平臺上構建和生成監控系統組態軟件[2]。在MCGS組態軟件上繪制運料小車的控制示意圖，如圖1 所示。

圖1 控制示意圖

表1 IO 口分配表

小車初始位置在行程開關SQ0 處，當按下啟動按鈕后小車前進，到SQ1 處加料1，5S 后繼續前進到SQ2 處加料2，5S 繼續前進至SQ3 處進行卸料5S，最后返回至SQ0 處。若在運行過程中按下選擇循環按鈕，則運料小車返回至SQ1 處時繼續進行加料，再前進，最后再卸料。按下停止循環，小車在運行此一個來回后返回至SQ0 處。急停按鈕可讓小車在任意位置處停下。I/O口分配如表1 所示。

3 功能圖與邏輯表達式

3.1 畫出功能圖

根據上述運料小車的功能，畫出功能圖，如圖2 所示。

圖2 功能圖

其中M0 為初始步，其余為普通步，轉移主令信號標在各步之間。M1、M3、M5 為前進，M2 為加料1，M4 為加料2，M6 為卸料，M7、M8 為返回。T1=T2=T3=5s。C0 為循環標志。

3.2 寫出邏輯表達式

現只分析步M0 邏輯表達式的寫法，其他步可按照同樣的方法寫出。無論小車是一開始在SQ0 處，還是返回至SQ0 處，只要觸碰到X0，M0 就被置為活動步。在后續步M1 沒有被置為后動步時，M0 一直保持在活動步狀態。因此，M0 有自鎖。

可寫出M1 的邏輯表達式為M0=X0+M0·M1。同理可寫出其它步的邏輯表達式如下：

4 梯形圖編程

根據上面得出的邏輯表達式在GX Developer 軟件平臺上可編寫出如圖3、圖4 的梯形圖程序。此梯形圖在GX Developer 8.86 軟件上邏輯測試通過。

圖3 梯形圖程序1

圖4 梯形圖程序2

5 控制過程分析

5.1 無循環情況

在SQ0 處，X000 閉合，M0 得電，為活動步，同時M0 自鎖；當按下啟動按鈕X005 時，M1 得電且自鎖，為活動步。與此同時，M0 失電。由于M1 得電，使得Y4 得電，小車前進。當觸碰到SQ1 處的行程開關X001 時，M2 得電且自鎖，M1 失電，Y6、T1 得電，小車加料1，T1 開始計時。5s 后，T1 定時結束，T1 常開開關閉合，使得M3 得電，M2 失電，小車繼續前進；當前進至SQ2 處，觸碰到X002 時，M4 得電，使得Y7、T2 得電，M3 失電，小車加料2。5s 后T2 開關動作，M5 得電，使得M4 失電，Y4 得電，小車繼續前進；直至觸碰到X003 時，M6 得電，使得Y3、T3 得電，小車進行卸料。5s 后，T3 開關動作，Y7 得電，小車開始返回；當返回觸碰到X001 時，M8 得電，小車繼續返回至SQ0 處，使得M0 得電，M8 失電，小車回到初始狀態。

5.2 有循環情況

在小車的運行過程中按下選擇循環按鈕后，Y0 得電并自鎖。當小車在M7 狀態返回到SQ1 處時，使得M2 得電，小車進行加料1，5s 后接著前進。如此往復循環，直至循環次數達到設定的值時，C0 開關動作，小車在返回時先M7 得電，再M8 得電，返回至SQ0 處。

5.3 急停情況

在小車運行過程中發生故障或遇緊急情況時, 可按下急停按鈕X004，M1——M8 復位，Y3-Y6 失電，小車停止。

6 結論

本文僅以一個簡單的例子介紹PLC 順序控制設計法的實現過程，梯形圖程序可進一步優化，例如加上M8034 輔助繼電器可使小車在急停后可以繼續啟動運行。

順序設計法是一種先進的設計方法，很容易被初學者接受，對于有經驗的工程師，也會提高設計效率，程序的調試、修改和閱讀也很方便[3]。首先根據系統的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據功能圖寫出邏輯表達式，最后由邏輯表達式畫出梯形圖。在實際工程中一般先根據順序控制設計法寫出主要控制過程的梯形圖，然后再結合經驗設計法來進行功能的完善。