基于三菱PLC的SFC图中停止方法探讨

蔡蓓蓓

摘   要：在高级维修电工职业技能鉴定中，PLC题型中常见的停止设置有3种：急停、暂停以及循环完一周以后再停止。文章基于三菱PLC的SFC图对3种停止方法进行探讨、比较，旨在提高学生的考证通过率，使学生熟练掌握SFC编程。

关键词：可编程控制器;顺序功能图;停止设置

随着我国高职教育的不断深入发展，社会对高职学生提出了越来越高的要求，不仅要求他们掌握扎实的理论知识，而且还要掌握过硬的职业技能。职业资格证书是劳动者职业能力的一种体现，为了进一步提高高职毕业生的职业素质和就业竞争力，各高职院校在很多专业都推行了双证书制度，即在颁发毕业证书前，要求学生通过职业技能鉴定获得相应职业资格证书[1]。江苏商贸职业学院电气自动化技术专业把维修电工中、高级职业资格证书作为学生毕业条件之一。参照现行维修电工三级国家职业标准所规定的要求，结合江苏商贸职业学院實际，可编程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的应用是必考模块。PLC以其可靠性高、耐恶劣环境能力强、使用极为方便三大特点，迅速占领了工业生产自动化领域，成为工业自动化领域的强有力工具[2]。目前，国内很多高职院校的实训室就采用日本三菱公司的FX2N系列PLC进行教学。PLC的编程方法有很多，如果被控对象的工作过程是按一定的顺序进行的，这种符合一定顺序的工作任务，通常有一种更简单通用的设计方法—顺序功能图（Sequential Function Chart，SFC）。SFC图在设计时就有严谨规则且方式简单。对于较复杂的、具有一定循环的动作方式，既编写方便，又能增强程序的阅读性。当每一个状态转移后，前一个状态中的执行情况将会立即失效（置为SET指令除外），这样对于逻辑思维判断的要求可以大大减少，增加学生对PLC软件编程的兴趣。

从近几年高级维修考工PLC的考试题型看，学生经常会碰到一些停止的要求，比如急停、暂停以及循环完一周以后再停止，对于学生来说经常会混淆，而且在SFC编程中停止的设置有别于梯形图，下面就从这3种停止方式进行阐述，旨在有效提高学生的考证通过率。

1    停止设置

1.1  急停设置

高级维修电工的考工题型中有些是关于PLC改造电机控制类的题目。分析此类题型时，如果电路原理中接触器是依次顺序得电的，那么采用SFC顺序功能图编程比较方便，可以避免写入较多的自锁互锁指令。这一类题目都是以电路原理图的形式给出，因此，停止的要求是隐含在原理图中，当按下停止按钮，所有的输出断电，再次按下启动按钮，重新运行。以星三角降压启动为例，如一台电动机采用星三角降压启动，按启动按钮，星形启动，延时3 s转换成三角形正常运行。由星形运行到三角形运行，接触器顺序得电，可以用SFC编程。值得注意的是，程序还要设置停止程序，具体要求如下：按下停止按钮，流程立即停止，再次按下启动按钮从头开始。根据要求停止信号要在SFC运行过程中及时有效，故我们在梯形图块中加入停止信号，具体思路为按下停止按钮，激活状态S0。同时，在SFC块初始状态器S0中将所有的一般状态器和输出复位，可以采用区间复位指令ZRST。急停设置程序如图1所示。

该急停的设置方法不仅适用于此类电机控制电路，也适用于其他一些有急停设置的题目，但需注意的是，急停以后，当下一次启动，程序要从头开始，也就意味着控制对象要从头开始动作，那么在编程时就必须考虑启动前的初始状态。例如工业生产中常见的机械手控制，机械手按照一定的顺序完成相关的动作，所以用SFC编程比较方便。在高级维修电工机械手题型里，偶尔也会要求设置急停控制，那么除了在以上所示的急停程序之外，还有必要在S0的状态器中加入机械手回原点的程序，才能保证机械手从头开始循环动作。

1.2  暂停设置

学生在做题的时候还会碰到这样的停止要求：当按下停止按钮，程序立即停止;当再次按下启动按钮，流程继续运行。此类停止设置有别于之前所讲的急停，故把它称为暂停。学生根据以往梯形图的编程经验，给出的建议是在每个状态器和每个转移条件中加入停止触点，这样不管SFC流程图运行到哪一步，都能及时停下。此方法虽然有效，却很繁琐，因此，不建议学生采用。分析题意，暂停信号要在SFC流程中及时有效，故同样把暂停语句写在梯形图块中。三菱PLC中特殊辅助继电器M8034的功能是禁止全部输出，也就是M8034被驱动后，PLC的输出全部停止，因此，可以利用M8034来达到暂停的目的，具体梯形图块中的程序如图2所示。该暂停程序简单方便，学生比较容易接受。

1.3  当前循环完成后再停止设置

高级维修电工考工的题型中带有循环运行类的题目往往会提出如下的停止要求：当按下停止按钮后，要将当前的循环操作处理完毕才停止（停在初始状态）。当用SFC编写循环类的题目时，学生常用的循环操作有两种方法，因此，停止的设置也有两种。为了更好地说明停止设置，下面以三液体混合为例来讲解。

设有一个三液体混合装置，SQ1，SQ2，SQ3和SQ4为液面传感器，液面淹没时接通，液体A，B，C与混合液阀由电磁阀YV1，YV2，YV3，YV4控制，M为搅匀电动机，其控制要求如下：（1）初始状态：装置投入运行时，液体A，B，C阀门关闭，混合液阀门打开20 s将容器放空后关闭。（2）起动操作：按下启动按钮SB1，装置开始按下列给定规律运转：①液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面达到SQ3时，SQ3接通，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。②当液面达到SQ2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门。③当液面达到SQ1时，关闭液体C阀门，搅匀电动机开始搅拌。④搅匀电动机工作1 min后停止搅动，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。⑤当液面下降到SQ4时，SQ4由接通变断开，再过20 s后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。停止操作：按下停止按钮SB2后，要将当前的混合操作处理完毕后，才停止操作（停在初始状态）。

方法一：用SFC編写循环类的题目，学生往往习惯在程序结尾处采用JUMP指令使程序跳转到初始状态器S0，而启动按钮是点动的，按下时接通，松开后断开，程序无法完成连续循环。我们可以将启动按钮通过程序改成带保持型的开关功能。为了达到保持的功能，可以参照起保停电路的程序，再借助辅助继电器解决。同时，程序中加入停止按钮常闭触点，可以保证按下停止按钮后，启动按钮持续接通电路断电，使控制对象停在初始状态，符合停止的要求。修改启动按钮的程序要在SFC流程运行前设置，因此，把这部分程序放在梯形图块中，同时，SFC流程图中的启动条件改成辅助继电器控制，具体程序如图3所示。

方法二：对于循环类的题目，学生也可以保持启动按钮不变，只需在SFC程序结尾处采用JUMP指令使程序跳转到一般状态器S10或S20，避开启动按钮即可实现连续循环。在此基础上要完成停止设置，需将停止按钮通过程序改成带保持型的开关功能，同样采用起保停电路和辅助继电器。同时，加入启动按钮的常闭触点，确保当再次启动时，停止按钮的持续通电电路断电。这部分程序同样要放在梯形图块中。修改之后，程序结尾处要加入选择分支处理，当无停止信号，程序跳转至一般状态器S10或S20，进行循环操作，当有停止信号，程序跳转至初始状态器S0，流程停止，具体如图4所示。

2    结语

将高级维修电工考工中常见的SFC 3种停止方式进行比较分析，对学生掌握这些知识有很大的帮助。当学生在完成上述3种停止的训练后，教师要求学生将停止方式进行总结归纳，当以后遇见类似的停止控制要求时，能够迎刃而解，同时，增强了学生学好PLC的信心。几年来，江苏商贸职业学院电气自动化技术专业双证书制度得到了有效实施，高级维修电工考证培训效果显著，学生通过率达90%以上。通过培训，学生不仅掌握了扎实的理论知识，而且具有了较强的实际操作能力，为今后踏上社会，步入自己的职业生涯提前做好了准备。

[参考文献]

[1]丁春霞.高职机电专业实施双证书制度的教学改革研究与实践—以维修电工高级工考证为例[J].科技经济导刊，2018（7）：140-141.

[2]孙健.基于SFC编程方法在PLC编程中的便捷应用[J].自动化技术与应用，2016（12）：64-66.

Discussion on stopping method in SFC diagram based on mitsubishi PLC

Cai Beibei

（Jiangsu Vocational College of Business， Nantong 226300， China）

Abstract：In the vocational skill appraisal of advanced maintenance electricians， there are three kinds of stopping settings commonly used in PLC questions：emergency stopping， stopping and stopping after one week of circulation. Based on the SFC diagram of Mitsubishi PLC， this paper discusses and compares the three stopping methods， aiming at improving students pass rate of textual research and make students proficient in SFC programming.

Key words：Programmable Logic Controller; Sequential Function Chart; stop setting