开关量时序图在PLC实训教学中的应用

淮海技师学院 马宝剑

职业院校机电专业PLC实训教学中，输入、输出多为开关量，不方便直接用语言描述，也不利于学生对开关量的理解和记忆。而利用时序图来记录开关量则一目了然，对照起来也十分方便，还可以检验梯形图的正确性及合理性，提高了教学效果。时序图通过描述对象之间发送消息的时间顺序来显示多个对象之间的动态协作。时序图中，纵轴是时间轴，横轴代表了在协作中各独立的对象所处的状态，一幅完整的时序图可显示各物理量之间的逻辑关系，在PLC实训教学中，教师要善于利用时序图，方便学生学习，以提高教学质量。

一、时序图在描述传统继电器控制电路工作原理中的应用

以某由继电器组成的控制电路为例，该装置的电路如图1所示。

把元件断开或失电定为“0”（低电平），被接通或得电定为“1”（高电平）。在按下按钮SB1时，KM线圈为“1”并保持，电机启动并运行。当按钮SB2或FR常闭触点为“ON”或“1”时，电机停止运行。时序图在表述程序运行状态时也很方便，逻辑性也很强，教学时把两个图对照起来，有利于学生对继电器工作原理的进一步理解。

二、时序图在描述PLC通用指令实现中的应用

1.以三菱FX系列PLC为例，该系列中，PLCM8000、M8002、M8011～M8014的时序图对比如图2所示。

图1中，M8000为监视运行元件、M8002为初始化脉冲触点，而M8011，M8012，M8013和M8014表示10 ms，100 ms，1 s和1 min的时钟脉冲。结合这些时序图，学生可以省时而不费力地去理解这些辅助继电器的作用。

2.计数器功能的描述。计数器信号的给定达到设定值时，其常闭常开触头动作，由于计数器需要复位方可重新开始计数，这一特性用一段程序和时序图描述起来即准确又形象。某计数器功能的程序和时序图描述如图3所示。

图3中，以M8012给定时钟信号的个数来驱动C0，当个数到达7时，Y0输出为“1”，X0为复位指令，C0结束输出，Y0停止输出，虽然M8012一直给脉冲信号但对Y0无效。

3.上升沿、下降沿输入和输出指令的描述，教学中可采用波形图来讲解，而时序图在PLC教程里又和波形图完全一致，用时序图来表示微分指令就十分有效。某上升沿、下降沿程序及其时序图描述如图4所示。

当X0接通的瞬间，即为上升沿的近似有效开始，Y0的输出随之变为“ON”，同时M0便有一个脉冲输出，同样，Y0的下降沿对两者的输出无效，只有Y1由“ON”变为“OFF”时，相应的输出才有效，即Y0为“0”，M1有一个脉冲输出。

三、时序图PLC教学中的应用的注意事项

1.时序图的表示很灵活，对于开关量的输入信号，当开关被动作为高电平时，就不考虑其在PLC输入电路中是否形成回路。也可以确定其在PLC输入回路中的接通为高电平，此时，有些开关量的时序图就得到相反的结果，教师在使用时要给予强调。

2.在PLC改造复杂继电器电路时，分析原来控制电路，用时序图既简单又方便，但是要和后来的程序模拟时序图一致。输入量的变动要以实现功能为主，定义开关量的“1，0”要随程序而变。

时序图在PLC实训教学中应用广泛，除了开关量外，移位指令、比较指令、延时加长应用指令、双向高速计数指令、凸轮轴顺控指令、交替输出应用指令、可调脉冲宽度指令等用时序图描述也十分方便。教师在教学时要灵活运用，以利于学生对知识的理解和记忆。