时序图设计法在PLC 应用程序设计中的应用

曹丽苹

(保定职业技术学院，河北 保定 071002)

1 时序图设计法及编程步骤

时序图设计法也称为时序逻辑设计法，该方法适用于PLC各输出信号的状态变化有一定时间顺序的场合。在进行程序设计时，需要绘制输入信号、输出信号的工作时序图，找出输出信号状态转换的时刻，确定转换过程和转换条件。

具体编程步骤如下：

(1)分析系统控制要求，明确输入信号、输出信号数量，合理选择PLC型号。(2)明确输入信号及各输出信号变换的时间顺序，绘制系统工作时序图。(3)根据各输出信号状态的转换情况，将时序图划分成若干个时间段，并确定各时间段的时间长短。(4)根据时间段的数量确定定时器个数，分配定时器号，确定各定时器的设定值，理清各定时器定时开始和定时时间到这2个关键时刻各输出信号状态的变化情况。(5)根据定时器的功能明细表、工作时序图和输出信号的状态转换情况设计梯形图。(6)对梯形图进行修改调试，最终达到设计要求。

2 时序图设计法应用案例

2.1 明确控制要求，分配PLC的输入、输出端子，画出PLC硬件原理图

(1)系统控制要求分析。设计一个主干道十字路口交通信号灯控制系统，其具体要求如下：

①由于东西方向的车流量较小、南北方向车流量较大，故南北方向的放行(绿灯亮)时间较长为30s，东西方向的放行时间较短为20s。

②为使系统设计更人性化，红灯变到绿灯时有提示，即某方向的红灯变到绿灯的最后5s和另一方向的黄灯一起以1Hz的频率闪烁。

③系统设置启动按钮和停止按钮。

(2)分配PLC的输入、输出端子。交通信号灯控制系统中，启动按钮和停止按钮的信号是输入信号，分别分配一个输入端子。各信号灯的亮灭由PLC的输出端子控制。同方向、同颜色的信号灯同一时间亮灭，并联后用一个输出点。被控对象有东西方向和南北方向的红黄绿灯，被控的交通信号灯有6个，分配6个输出端子。PLC使用三菱FX2N-32MR可以满足系统的控制需要。输入、输出端子分配表如表1所示。

表1 交通灯控制系统的PLC输入、输出端子分配表

(3)画出PLC硬件原理图。PLC硬件原理图如图1所示。在该图中，1个PLC的输出端子驱动2个并联的信号灯，如果PLC输出点的输出电流不够，可以在PLC输出端增设中间继电器，由中间继电器驱动信号灯。

图1 交通灯控制系统的PLC控制系统接线图

2.2 绘制交通灯工作时序图

假设启动开关闭合后，首先南北方向绿灯亮，放行；东西方向红灯亮，停止。可以绘出交通灯工作时序图如图2所示。

图2 交通灯控制系统的工作时序图

2.3 划分时间段，确定定时器

由时序图可知，不同颜色的交通灯切换有明显的时刻关系。根据时序图，可以把交通灯在一个周期内的工作状态划分成4个不同的时间区段，因此需要使用4个定时器来定时。所有定时器从同一时刻开始计时，每个定时器的定时长度不同，定时时间到后信号灯状态发生变化。

2.4 设计梯形图

交通灯控制系统的梯形图如图3所示。1Hz的闪烁控制利用PLC时钟脉冲M8013触点来实现，程序编写完成后进行模拟调试，调试正确后即可下载运行。按下启动按钮SB1后，交通灯将按照控制要求进行周期性地变化，按下停止按钮SB2时，所有信号灯熄灭。

图3 交通灯控制系统的梯形图

3 结语

如果控制系统中各输出信号的状态变化有一定时间顺序，用时序图设计法进行程序设计更方便。使用该方法时会用到若干个定时器，定时器的定时方式有2种：一种是所有定时器从同一时刻开始计时，定时长度不同；另一种是定时器从不同时刻开始计时或接力计时，定时长度根据需求设定。2种方法的定时器数量和程序长短不同，在具体应用时要合理选择。