第5部分PLC程序的設(shè)計

1、在已有的些典型梯形圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制的要求，通過多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加中間編程元件和觸點，以得到一個較為滿意的程序。沒有普遍的規(guī)律可以遵循，設(shè)計所用的時間、設(shè)計的質(zhì)量與編程者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系?？捎糜谶壿嬯P(guān)系較簡單的梯形圖程序設(shè)計。分析控制要求、選擇控制原則； 設(shè)計主令和檢測元件，確定輸入輸出設(shè)備； 設(shè)計執(zhí)行元件的控制程序； 檢查修改和完善程序。 說明：X4處裝料，20s后裝料結(jié)束，開始右行，碰到X3后停下卸料，25s后左行，碰到X4后又停下裝料，這樣不停地循環(huán)工作。按鈕X0和X1分別用來起動小車右行和左行。 ： 以眾所周知的電動機正反轉(zhuǎn)控制的梯形圖為基礎(chǔ)，設(shè)計出的小車控

2、制梯形圖。為使小車自動停止，將X3和X4的常閉觸點分別與Y0和Y1的線圈串聯(lián)。為使小車自動起動，將控制裝、卸料延時的定時器T0和T1的常開觸點，分別與手動起動右行和左行的X0、X1的常開觸點并聯(lián)，并用兩個限位開關(guān)對應(yīng)的X4和X3的常開觸點分別接通裝料、卸料電磁閥和相應(yīng)的定時器。 說明：小車仍然在限位開關(guān)X4處裝料，但在X5和X3兩處輪流卸料。 n 經(jīng)驗設(shè)計法對于一些比較簡單程序設(shè)計是比較奏效的，可以收到快速、簡單的效果。 n 經(jīng)驗設(shè)計法沒有規(guī)律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，往往需經(jīng)多次反復(fù)修改和完善才能符合設(shè)計要求，設(shè)計的結(jié)果往往不很規(guī)范，因人而異。n 特點：考慮不周、設(shè)計麻煩、設(shè)計周期長

3、；梯形圖的可讀性差、系統(tǒng)維護困難。 如果一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些動作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，也稱為步進控制系統(tǒng)。 就是針對順序控制系統(tǒng)的一種專門的設(shè)計方法。這種設(shè)計方法很容易被初學(xué)者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。 PLC的設(shè)計者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進的設(shè)計方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計的主要方法。 n 將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步，并且用編程元件來代表各步。n 步是根據(jù)PL

4、C輸出狀態(tài)的變化來劃分的，在任何一步內(nèi)，各輸出狀態(tài)不變，但是相鄰步之間輸出狀態(tài)是不同的。n 步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象工作狀態(tài)的變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。否則就不能這樣劃分，例如從快進到工進與PLC輸出無關(guān)，那么快進和工進只能算一步。 n 使系統(tǒng)由當(dāng)前步轉(zhuǎn)入下一步的信號稱為轉(zhuǎn)換條件。n 轉(zhuǎn)換條件可能是外部輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可能是PLC內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時器、計數(shù)器觸點的接通/斷開等，n 轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個信號的與、或、非邏輯組合。 根據(jù)以上分析和被控對象工作內(nèi)容、步驟、順序和控制要求畫出功能表圖。繪制功能表圖是順序控

5、制設(shè)計法中最為關(guān)鍵的一步。 功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形。 功能表圖不涉及所描述控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，可用于進一步設(shè)計和不同專業(yè)的人員之間進行技術(shù)交流。 各個PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國家也都制定了國家標(biāo)準(zhǔn)。我國1986年頒布了功能表圖國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6-86）。 根據(jù)功能表圖，按某種編程方式寫出梯形圖程序。 如果PLC支持功能表圖語言，則可直接使用該功能表圖作為最終程序。n 主要由步、有向連線、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動作（命令）組成。 ：矩形框表示步，方框內(nèi)是該步的編號。編程時一般用PLC內(nèi)部編程元件來代表各步：與

6、系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對應(yīng)的步稱為初始步。初始步用雙線方框表示，每一個功能表圖至少應(yīng)該有一個初始步。：一個控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)。對于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動作”；對于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動作或命令簡稱為動作：矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號相連。：當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，稱該步為“活動步”。步處于活動時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。：若為保持型動作，則該步不活動時繼續(xù)執(zhí)行該動作。：若為非保持型動作則指該步不活動時，動作也停止執(zhí)行。n 說明：一般在功能表圖中保持型的動作應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動作不要標(biāo)注。

7、：功能表圖中步的活動狀態(tài)的順序進展按有向連線規(guī)定的路線和方向進行?；顒訝顟B(tài)的進展方向習(xí)慣上是從上到下或從左至右，在這兩個方向有向連線上的箭頭可以省略。如果不是上述的方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明進展方向。：轉(zhuǎn)換是用有向連線上與有向連線垂直的短劃線來表示，轉(zhuǎn)換將相鄰兩步分隔開。步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成的，并與控制過程的發(fā)展相對應(yīng)。：轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短線的旁邊。：在功能表圖中步的活動狀態(tài)的進展是由轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)來完成。轉(zhuǎn)換實現(xiàn)必須同時滿足兩個條件：1）該轉(zhuǎn)換所有的前級步都是活動步；2）相應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件得到滿足。：轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)應(yīng)完成兩個操作：1）

8、使所有的后續(xù)步都變?yōu)榛顒硬剑?2）使所有的前級步都變?yōu)椴换顒硬健?（液壓滑臺）（液壓滑臺） ：單序列由一系列相繼激活的步組成，每一步的后面僅接有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換的后面只有一個步。：并行序列的開始稱為分支，當(dāng)轉(zhuǎn)換條件的實現(xiàn)導(dǎo)致幾個序列同時激活時，這些序列稱為并行序列。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。并行序列的結(jié)束稱為合并，在表示同步的水平雙線之下，只允許有一個轉(zhuǎn)換符號。 ：某一步可以包含一系列子步和轉(zhuǎn)換，通常這些序列表示整個系統(tǒng)的一個完整的子功能。n 子步的使用使系統(tǒng)的設(shè)計者在總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，用更加簡潔的方式表示系統(tǒng)的整體功能和概貌，而不是一開始就陷入某些細(xì)節(jié)之

9、中。n 子步中還可以包含更詳細(xì)的子步，這使設(shè)計方法的邏輯性很強，可以減少設(shè)計中的錯誤，縮短總體設(shè)計和查錯所需要的時間。 n 兩個步絕對不能直接相連，必須用一個轉(zhuǎn)換將它們隔開。n 兩個轉(zhuǎn)換也不能直接相連，必須用一個步將它們隔開。n 功能表圖中初始步是必不可少的。n 只有當(dāng)某一步所有的前級步都是活動步時，該步才有可能變成活動步。PLC開始進入RUN方式時各步均處于“0”狀態(tài)，因此必須要有初始化信號，將初始步預(yù)置為活動步，否則功能表圖中永遠(yuǎn)不會出現(xiàn)活動步，系統(tǒng)將無法工作。 n 梯形圖的編程方式是指根據(jù)功能表圖設(shè)計出梯形圖的方法n 為了適應(yīng)各PLC在編程元件、指令功能和表示方法上的差異，本節(jié)主要介紹：

10、1）使用通用指令的編程方式2）以轉(zhuǎn)換為中心的編程方式3）使用STL指令的編程方式4）仿STL指令的編程方式。 為了便于分析，我們假設(shè)剛開始執(zhí)行用戶程序時，系統(tǒng)已處于初始步（用初始化脈沖M8002將初始步置位），代表其余各步的編程元件均為OFF，為轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)做好了準(zhǔn)備。 n 編程時用輔助繼電器來代表步。由于轉(zhuǎn)換條件大都是短信號，因此應(yīng)使用有記憶（保持）功能的電路。n 編程的關(guān)鍵是找出起動條件和停止條件。編程方式僅僅使用與觸點和線圈有關(guān)的指令，可適用于任意型號的PLC。 例1：液壓滑臺例2：含有選擇序列（編程時應(yīng)該注意的問題）（編程時應(yīng)該注意的問題）1）不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象。2）僅有由兩步組成的小

11、閉環(huán)的的處理。 （編程時應(yīng)該注意的問題）（編程時應(yīng)該注意的問題） 3）特殊情況的處理例：信號燈控制 編程方式時，不能將輸出繼電器的線圈與SET、RST指令并聯(lián)。 因為前級步和轉(zhuǎn)換條件對應(yīng)的串聯(lián)電路接通的時間是相當(dāng)短的，轉(zhuǎn)換條件滿足后前級步馬上被復(fù)位，該串聯(lián)電路被斷開，而輸出繼電器線圈至少應(yīng)該在某一步活動的全部時間內(nèi)接通。 n 許多PLC廠家有專門用于編制順控程序的指令和編程元件n STL觸點驅(qū)動的電路塊具有三個功能：對負(fù)載的驅(qū)動處理、指定轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。 n 除了后面要介紹的并行序列的合并對應(yīng)的梯形圖外，STL觸點是與左側(cè)母線相連的常開觸點，當(dāng)某一步為活動步時，對應(yīng)的STL觸點接通，該

12、步的負(fù)載被驅(qū)動。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)，即后續(xù)步對應(yīng)的狀態(tài)器被SET指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒硬剑瑫r與前級步對應(yīng)的狀態(tài)器被系統(tǒng)程序自動復(fù)位，前級步對應(yīng)的STL觸點斷開。5）STL指令只能用于狀態(tài)寄存器，在沒有并行序列時，一個狀態(tài)寄存器的STL觸點在梯形圖中只能出現(xiàn)一次。使用STL指令時應(yīng)該注意以下一些問題：n 與STL觸點相連的觸點應(yīng)使用LD或LDI指令。各個STL觸點驅(qū)動的電路一般放在一起，最后一個電路結(jié)束時一定要使用RET指令。n STL觸點斷開時，CPU不執(zhí)行它驅(qū)動的電路塊。n CPU只執(zhí)行活動步對應(yīng)的電路塊，因此允許雙線圈輸出。n STL觸點驅(qū)動的電路塊中不能使用MC和M

13、CR指令，但可用CJP和EJP指令。n 使?fàn)顟B(tài)器置位的指令如果不在STL觸點驅(qū)動的電路塊內(nèi)，執(zhí)行置位指令時系統(tǒng)程序不會自動將前級步對應(yīng)的狀態(tài)器復(fù)位。例：小車控制例：小車控制例：含有選擇序列例：含有并行序列n 與代替STL觸點的常開觸點（如圖5-33中M300M304的常開觸點）相連的觸點，應(yīng)使用AND或ANI指令，而不是LD或LDI指令。n 在梯形圖中用RST指令來完成代表前級步的輔助繼電器的復(fù)位，而不是由系統(tǒng)程序自動完成。n 不允許出現(xiàn)雙線圈現(xiàn)象，當(dāng)某一輸出繼電器在幾步中均為“1”狀態(tài)時，應(yīng)將代表這幾步的輔助繼電器常開觸點并聯(lián)來控制該輸出繼電器的線圈。 實際的PLC應(yīng)用系統(tǒng)往往比較復(fù)雜，復(fù)雜

14、系統(tǒng)不僅需要的PLC輸入輸出點數(shù)多，而且為了滿足生產(chǎn)的需要，很多工業(yè)設(shè)備都需要設(shè)置多種不同的工作方式，常見的有手動和自動（連續(xù)、單周期、單步）等工作方式。n 確定程序的總體結(jié)構(gòu)：確定程序的總體結(jié)構(gòu)：n 分別設(shè)計局部程序分別設(shè)計局部程序n 程序的綜合與調(diào)試程序的綜合與調(diào)試n 確定程序的總體結(jié)構(gòu)確定程序的總體結(jié)構(gòu)：將系統(tǒng)的程序按工作方式和功能分成若干部份，如：公共程序、手動程序、自動程序等部份。手動程序和自動程序是不同時執(zhí)行的，所以用跳轉(zhuǎn)指令將它們分開，用工作方式的選擇信號作為跳轉(zhuǎn)的條件n 分別設(shè)計局部程序分別設(shè)計局部程序：公共程序和手動程序相對較為簡單，一般采用經(jīng)驗設(shè)計法進行設(shè)計；自動程序相對比

15、較復(fù)雜，對于順序控制系統(tǒng)一般采用順序控制設(shè)計法。n 程序的綜合與調(diào)試程序的綜合與調(diào)試：進一步理順各部分程序之間的相互關(guān)系，并進行程序的調(diào)試 n 最大限度地滿足控制要求，完成所要求的控制功能。n 除控制功能外，通常還應(yīng)包括以下幾個方面的內(nèi)容：1）初始化程序：在 PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作。其作用是為啟動作必要的準(zhǔn)備，并避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。2）檢測、故障診斷、顯示程序：應(yīng)用程序一般都設(shè)有檢測、故障診斷和顯示程序等內(nèi)容。3）保護、連鎖程序：各種應(yīng)用程序中，保護和連鎖是不可缺少的部分。它可以杜絕由于非法操作而引起的控制邏輯混亂，保證系統(tǒng)的運行更安全、可靠。程序的質(zhì)量可以由以下幾個方面來衡

16、量：所謂正確的程序必須能經(jīng)得起系統(tǒng)運行實踐的考驗，離開這一條對程序所做的評價都是沒有意義的。：好的應(yīng)用程序可以保證系統(tǒng)在正常和非正常（短時掉電再復(fù)電、某些被控量超標(biāo)、某個環(huán)節(jié)有故障等）工作條件下都能安全可靠地運行，也能保證在出現(xiàn)非法操作（如按動或誤觸動了不該動作的按鈕）等情況下不至于出現(xiàn)系統(tǒng)控制失誤。：容易通過修改程序或參數(shù)而改變系統(tǒng)的某些功能。例如，有的系統(tǒng)在一定情況下需要變動某些控制量的參數(shù)（如定時器或計數(shù)器的設(shè)定值等），在設(shè)計程序時必須考慮怎樣編寫才能易于修改。：編寫的程序應(yīng)盡可能簡練：程序不僅僅給設(shè)計者自己看，系統(tǒng)的維護人員也要讀。另外，為了有利于交流，也要求程序有一定的可讀性。n P

17、LC程序的調(diào)試可以分為和n 調(diào)試之前首先對PLC外部接線作仔細(xì)檢查無誤。也可以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。n 為了安全考慮，最好將主電路斷開。當(dāng)確認(rèn)接線無誤后再連接主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入用戶存儲器進行調(diào)試，直到各部分的功能都正常，并能協(xié)調(diào)一致地完成整體的控制功能為止。 n 將設(shè)計好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。n 用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)。n 在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，各種可能的進展路線，都應(yīng)逐