PLC控制起停技术巧设

一、可编程控制器PLC的特点及其发展历程

图2-1

PLC编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为待定工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，定时计数与算术操作等面向用户的指令.并通过数字或模拟式输入，输出控制各种类型的机械或生产过程。包括输入中央处理器模块、输出模块、通讯模块等，输入模块就好比人的视觉、听觉、触觉、嗅觉等，收集外部信息的感官.工业过程中输入模块就是不停的采集一些需要的状态各种物理信号、位置型号等.称之为收集系统条件信号。CPU内是保存着我们写的完成特殊任务的程序，一直不停地循环运行，运行程序中就包含输入模块的信号作为条件，而以这些条件结合程序就会有结果出来，这些结果就会通过输出模块输出信号控制现场的设备动作，或者在上位机画面上显示数据等。由于可编程控制器可靠性高、控制能力强，可以方便灵活地改变生产程序，所以在工业自动化控制中有出较大的优越性从控制功能上看.可编程序控制器的发展经历了四个阶段第一阶段：从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期，是其初创阶段。这一阶段的产品主要用于计时、计数运算和逻辑运算，CPU是由中小规模的数字集成电路组成的，其控制功能较简单；第二阶段：从20世纪70年代中期到末期，是其扩展阶段。产品的主要控制功能在这个阶段得到了较大的发展.一是从可编程序控制器发展而来的控制器，主要功能除了逻辑运算以外还扩展了其他运算功能，二是从模拟仪表发展而来的控制器，其在模拟运算的主要功能外还扩展了逻辑运算功能，因此，前者被称为可编程序逻辑控制器(PLC)，后者被称为单回路或多回路控制器。这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS3系列，富士电机公司的sC系列等产品；第三阶段：从2O世纪70年代末期到8O年代中期，这个阶段是PLC通信功能实现阶段，与计算机通信的发展相联系，PLC初步形成了分布式的通信网络体系，但是由于制造企业各自为政，通信系统自成系统，各产品的互相通信还是较困难；第四阶段：自20世纪80年代中期以后.是PLC的开放阶段。由于提出了开放系统，PLC得到了较大发展。通信系统开放后，各制造企业的产品可以自由通信，通信协议标准化使用户得到了好处，因此，产品规模不断增大，通信功能不断完善，大中型的产品多数有CRT屏幕的显示功能，通信功能的改善也使产品的扩展变得更加方便，此外，在这一阶段还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言等，这一阶段的产品有AB公司的PLC-5、西门子公司的SYMATICS5和S7系列等。

图2-2

图2-3 采用上升沿微分指令编程的梯形图程序

图2-4 采用置位/复位指令编程的梯形图程序

图2-5 采用计数器指令编程的梯形图程序

图2-6 采用定时器指令编程的梯形图

二、单按钮控制起停技术巧设

在PLC控制系统设计中，常常碰到负载的起动与停止控制，通常的做法是采用两只按钮作为外部起动与停止控制的输入器件，在PLC中与两只按钮相对应的输入点数也有两个，PLC的外部接线如图2-1所示，按钮SB1（X0）作为起动控制，按钮SB2（X1）作为停止控制，这样虽然可以达到控制目的，但需要的按钮和连接导线较多，PLC的输入点数也较多。但在实际工作中，可以充分利用PLC内部多功能化的特点，采用单个按钮控制负载的起动与停止，进行改进后的PLC外部接线如图2-2所示，用SB替代SB1和SB2的功能，用X0替代X0和X1的功能，电路的实际接线就大大简化，这样做不仅节省了硬件成本，而且还大大减少了由于按钮多而可能引起的故障.使电路更加经济合理、安全可靠，控制方便简单，具有很高的实用价值。笔者根据实际的工作经验和研究成果，以松下电工FP0系列PLC为例介绍几种单按钮起停控制的PLC编程技术。

1.采用上升沿微分指令的编程技术

采用上升沿微分指令编程的梯形图程序，如图2-3所示，控制过程如下：

当第一次按下SB时，X0接通，使R0的线圈接通一个扫描周期，其常开触点闭合，Y0的线圈接通并自锁，启动外部负载工作运行；同时，Y0的对常开触点闭合，为R1的线圈接通做准备；当第2次按下按钮SB时，X0接通，R0再次接通一个扫描周期，R1的线圈被接通，R1的常闭触点分断，Y0的线圈断开，外部负载停止工作。反复按下SB，将会重复上述控制过程。

2.采用置位/复位指令的编程技术

图2-7 采用保持指令编程的梯形图程序

图2-8 采用移位寄存器指令编程的梯形图程序

图2-9 采用MC/MCR指令编程的梯形图程序

图2-10 用基本比较指令编程的梯形图

图2-11 采用高级指令F132(BTI)编程的梯形图程序

采用置位/复位指令编程的梯形图程序，如图2-4所示，控制过程如下：

当按下SB时，X0接通，R0的线圈接通一个扫描周期，其常开触点闭合，R2置位（闭合）且保持，R2的一对常开触点闭合，Y0的线圈接通，启动外部负载工作运行；同时，R2的另一对常开接点闭合，为R1的线圈接通做准备；当再次按下SB时，X0接通，使R0的线圈再次接通一个扫描周期，R1的线圈接通，R1的常开接点闭合，R2复位（断开）且保持，Y0的线圈断开，外部负载停止工作运行。之后依次按下SB的工作情形与上述相同。

3.采用计数器指令的编程技术

采用计数器指令编程的梯形图程序，如图2-5所示，控制过程如下：

第一次按下SB时，X0接通一个扫描周期，CT100计数1次，Y0的线圈接通并自锁；第二次按下SB时，X0再次接通一个扫描周期，CT100再计数1次，累计计数2次，则C100常闭触点断开，Y0的线圈断开，且C100常开触点闭合使CT100复位，为下一次计数作好准备。然后又开始新一轮的循环。

4.采用定时器指令的编程技术

采用定时器指令编程的梯形图程序如图2-6所示。控制过程如下：

定时器TMR0的设定值为1，定时时间为0.01s(设定值值尽可能小，以防止启动后出现异常情况时，便于立即停车）。当按下SB时，X0接通一个扫描周期，Y0的线圈被置位接通。Y0的常开触点使定时器TMR0定时0.01s后启动，其常闭触点断开，而常开触点闭合，为Y0的复位做准备；当再次按下SB时，X0又接通一个扫描周期，由于X0和TMR0的常开触点都接通，Y0复位，Y0的线圈断开。如此循环往复。

5.采用保持指令的编程技术

采用保持指令编程的梯形图程序，如图2-7所示，控制过程如下：

当按下SB时，X0接通，R0的线圈接通一个扫描周期，置位触发信号R0的常开触点闭合，使KP置位，Y0的线圈接通，Y0的常开触点闭合，为R1接通做准备；当再次按下SB时，X0接通，R0的线圈再次接通一个扫描周期，R1的线圈也接通一个扫描周期，复位信号R1的常开触点闭合，使KP复位，Y0的线圈断开。每按下SB一次，Y0的状态反转一次。

6.采用移位寄存器指令的编程技术

采用移位寄存器指令编程的梯形图程序，如图2-8所示，控制过程如下：

图中是对WR0进行左移1位的操作，移入的数据是0还是1由R0的状态决定，移位触发信号为X0，复位信号R1的常开触点。第1次按下SB时，X0接通，由于起初R0(WR的0位)的常闭触点闭合，向移位寄存器SR WR0端输入信号，1被移入R0，R0的常开触点闭合，Y0的线圈接通，同时，R0的常闭触点断开；第2次按下SB时，X0接通，向左移位寄存器SR WR0端输入信号，SR WR0左移一位，1被移入R1，由于R0的常闭触点断开，0被移入R0，R0复位，Y0的线圈断开，R1的常开触点闭合，WR0的16位继电器状态全部为0，此时，电路恢复最初状态，为下次起动做准备。

7.采用主控MC/MCE指令的编程技术

采用主控指令编程的梯形图程序，如图2-9所示，控制过程如下：

当按下SB时，X0接通，进入MC，MCE指令程序，由于Y0常闭触点初始闭合，R0的线圈接通并自锁，R0常闭触点分断对R1的线圈互锁，R0常开触点闭合，Y0的线圈接通并自锁，松开SB后，结束执行MC，MCE之间指令程序，R0复位；当再次按下SB时，X0接通，又重新进入MC，MCE指令程序，由于Y0的线圈已接通，R0线圈通路已被Y0的常闭触点分断，R0的线圈不再接通，R1的线圈通路则被Y0常开触点闭合而接通并自锁，R1的常闭触点分断，其一对触点使Y0的线圈断开，另一对触点则对R0的线圈互锁，不会因为Y0的常闭触点复位后导致R0和Y0的线圈再接通的错乱控制现象。松开SB后，结束执行MC，MCE之间指令程序，R1复位。之后依次按下SB的控制过程与上述的相同。

8.采用基本比较指令的编程技术

采用基本比较指令编程的梯形图程序，如图2-10所示，控制过程如下：

当按下SB时，X0接通触发CT100计数1次，经过值减1，此时，经过值寄存器EV100=K1，使Y0的线圈接通；当再次按下SB时，X0接通触发CT100再计数1次，累计计数2次，经过值再减1，此时，经过值寄存器EV100=K0，使Y0的线圈断开，与此同时，CT100的常开触点C100闭合触发CT100，使CT100复位。反复按下SB，将会重复上述控制过程。

9.采用高级指令的编程技术

采用高级指令指令编程的梯形图程序，如图2-11所示，控制过程如下：

高级指令，可以方便的实现数据传输、算术运算、比较、变换、移位、位控制等各种功能。熟悉并在实际中合理的应用合适的高级指令，可以大大简化程序，采用高级指令F132(BTI)使WY0的0位即Y0在X0的每次上升沿变反，即可实现控制要求。

三、结束语

由于PLC具有丰富的指令集，编程十分简单灵活，同样的控制要求可以选用不同的指令进行编程，编程人员需要在实践中不断摸索和提高自己的编程技巧，才能充分发挥PLC的优势，实现各种控制要求。

[1]李红卫.PLC技术的发展趋势[J].机械与电子,2011(23).

[2]林海波.PLC编程技术探讨[J].长春工程学院学报,2001(2).

[3]李向东.可编程序控制器[M].北京:机械工业出版社,2007.

[4]史先涛.PLC编程与应用技术[M].北京:高等教育出版社,2008.