時序圖設計法在PLC 應用程序設計中的應用

曹麗蘋

(保定職業技術學院，河北 保定 071002)

1 時序圖設計法及編程步驟

時序圖設計法也稱為時序邏輯設計法，該方法適用于PLC各輸出信號的狀態變化有一定時間順序的場合。在進行程序設計時，需要繪制輸入信號、輸出信號的工作時序圖，找出輸出信號狀態轉換的時刻，確定轉換過程和轉換條件。

具體編程步驟如下：

(1)分析系統控制要求，明確輸入信號、輸出信號數量，合理選擇PLC型號。(2)明確輸入信號及各輸出信號變換的時間順序，繪制系統工作時序圖。(3)根據各輸出信號狀態的轉換情況，將時序圖劃分成若干個時間段，并確定各時間段的時間長短。(4)根據時間段的數量確定定時器個數，分配定時器號，確定各定時器的設定值，理清各定時器定時開始和定時時間到這2個關鍵時刻各輸出信號狀態的變化情況。(5)根據定時器的功能明細表、工作時序圖和輸出信號的狀態轉換情況設計梯形圖。(6)對梯形圖進行修改調試，最終達到設計要求。

2 時序圖設計法應用案例

2.1 明確控制要求，分配PLC的輸入、輸出端子，畫出PLC硬件原理圖

(1)系統控制要求分析。設計一個主干道十字路口交通信號燈控制系統，其具體要求如下：

①由于東西方向的車流量較小、南北方向車流量較大，故南北方向的放行(綠燈亮)時間較長為30s，東西方向的放行時間較短為20s。

②為使系統設計更人性化，紅燈變到綠燈時有提示，即某方向的紅燈變到綠燈的最后5s和另一方向的黃燈一起以1Hz的頻率閃爍。

③系統設置啟動按鈕和停止按鈕。

(2)分配PLC的輸入、輸出端子。交通信號燈控制系統中，啟動按鈕和停止按鈕的信號是輸入信號，分別分配一個輸入端子。各信號燈的亮滅由PLC的輸出端子控制。同方向、同顏色的信號燈同一時間亮滅，并聯后用一個輸出點。被控對象有東西方向和南北方向的紅黃綠燈，被控的交通信號燈有6個，分配6個輸出端子。PLC使用三菱FX2N-32MR可以滿足系統的控制需要。輸入、輸出端子分配表如表1所示。

表1 交通燈控制系統的PLC輸入、輸出端子分配表

(3)畫出PLC硬件原理圖。PLC硬件原理圖如圖1所示。在該圖中，1個PLC的輸出端子驅動2個并聯的信號燈，如果PLC輸出點的輸出電流不夠，可以在PLC輸出端增設中間繼電器，由中間繼電器驅動信號燈。

圖1 交通燈控制系統的PLC控制系統接線圖

2.2 繪制交通燈工作時序圖

假設啟動開關閉合后，首先南北方向綠燈亮，放行；東西方向紅燈亮，停止。可以繪出交通燈工作時序圖如圖2所示。

圖2 交通燈控制系統的工作時序圖

2.3 劃分時間段，確定定時器

由時序圖可知，不同顏色的交通燈切換有明顯的時刻關系。根據時序圖，可以把交通燈在一個周期內的工作狀態劃分成4個不同的時間區段，因此需要使用4個定時器來定時。所有定時器從同一時刻開始計時，每個定時器的定時長度不同，定時時間到后信號燈狀態發生變化。

2.4 設計梯形圖

交通燈控制系統的梯形圖如圖3所示。1Hz的閃爍控制利用PLC時鐘脈沖M8013觸點來實現，程序編寫完成后進行模擬調試，調試正確后即可下載運行。按下啟動按鈕SB1后，交通燈將按照控制要求進行周期性地變化，按下停止按鈕SB2時，所有信號燈熄滅。

圖3 交通燈控制系統的梯形圖

3 結語

如果控制系統中各輸出信號的狀態變化有一定時間順序，用時序圖設計法進行程序設計更方便。使用該方法時會用到若干個定時器，定時器的定時方式有2種：一種是所有定時器從同一時刻開始計時，定時長度不同；另一種是定時器從不同時刻開始計時或接力計時，定時長度根據需求設定。2種方法的定時器數量和程序長短不同，在具體應用時要合理選擇。