按時(shí)間原則控制的PLC系統(tǒng)編程方法研究

1 引言

plc(可編程控制器)因其操作簡(jiǎn)單、性能可靠而得到廣泛使用。對(duì)于可編程控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，硬件的一個(gè)小的改動(dòng)通常會(huì)導(dǎo)致軟件的復(fù)用根本不可能，只有重新設(shè)計(jì)。plc的編程通常使用以繼電器邏輯控制為基礎(chǔ)的梯形圖。目前普遍使用的梯形圖程序的設(shè)計(jì)方法有組合邏輯函數(shù)法、功能轉(zhuǎn)移圖法、petri網(wǎng)分析法等[1-3]。

在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中，按時(shí)間原則控制的plc控制系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，如交通燈控制系統(tǒng)、噴泉控制系統(tǒng)等。在這類(lèi)時(shí)序邏輯系統(tǒng)中，當(dāng)負(fù)載的工作時(shí)序復(fù)雜時(shí)，程序的編寫(xiě)比較困難。對(duì)此，本文給出了這類(lèi)按時(shí)間原則控制的plc程序的編寫(xiě)方法，并以三菱公司fx2n系列plc為例來(lái)做詳細(xì)介紹。

2 plc內(nèi)部定時(shí)器

定時(shí)器在plc中相當(dāng)于一個(gè)時(shí)間繼電器，包括一個(gè)設(shè)定值寄存器、一個(gè)當(dāng)前值寄存器以及無(wú)數(shù)個(gè)觸點(diǎn)。不同型號(hào)的plc的定時(shí)器的個(gè)數(shù)是不一樣的。

2.1 通用定時(shí)器

通用定時(shí)器分為兩類(lèi)，編號(hào)t0～t199為100ms定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間0.1~3276.7s。編號(hào)t200～t245為10ms定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間0.1~327.67s。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入斷開(kāi)后，定時(shí)器和輸出觸點(diǎn)復(fù)位。

2.2 積算定時(shí)器

積算定時(shí)器分為兩類(lèi)，編號(hào)t246～t249為1ms定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間0.001~32.767s。編號(hào)t250～t255為100ms定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間0.1~3276.7s。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入斷開(kāi)后，定時(shí)器和輸出觸點(diǎn)不復(fù)位。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入再次接通后，定時(shí)器繼續(xù)進(jìn)行定時(shí)。

3 編程方法和實(shí)例

3.1編程方法

對(duì)于時(shí)間原則控制的plc程序的編程方法是：

首先，分析系統(tǒng)的輸出，畫(huà)出輸出控制的時(shí)序圖。

其次，確定控制系統(tǒng)輸出的循環(huán)周期，把循環(huán)周期分成若干個(gè)時(shí)間段。時(shí)間段劃分的原則是，只要這一段時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的輸出不同就要自成一段。

第三，根據(jù)劃分的時(shí)間段，確定程序當(dāng)中使用的定時(shí)器個(gè)數(shù)，原則是有幾個(gè)時(shí)間段就用幾個(gè)定時(shí)器。并根據(jù)這一時(shí)間段的時(shí)間確定定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間。

最后，根據(jù)輸出的得電條件和失電條件編寫(xiě)plc的梯形圖程序。其中輸出的得電條件是這一段輸出所對(duì)應(yīng)的定時(shí)器的常開(kāi)觸點(diǎn)，輸出的失電條件是這一段輸出所對(duì)應(yīng)的下一個(gè)定時(shí)器的常閉觸點(diǎn)。在一個(gè)周期內(nèi)，執(zhí)行元件有幾次輸出就有幾個(gè)并行的控制邏輯組成，每一個(gè)并行控制有各自的得電條件和失電條件。

下面就結(jié)合一個(gè)噴泉控制程序說(shuō)明編程的方法。

3.2 噴泉編程實(shí)例

(1)噴泉控制系統(tǒng)。整個(gè)噴泉有三組噴頭，分別是a、b、c。要求啟動(dòng)按鈕按下后，a噴5s后停止，接著b和c同時(shí)噴，b噴5s后停止，再過(guò)5s，c也停噴，然后是a和b同時(shí)噴出，再過(guò)2s，c也噴出，c噴出5s后abc全停止。3s后開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)。停止按鈕按下后abc全停。

(2) 控制系統(tǒng)輸出時(shí)序圖。通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)的分析，可以畫(huà)出系統(tǒng)輸出時(shí)序圖，如圖1所示。

系統(tǒng)的循環(huán)周期為25s，根據(jù)每一個(gè)時(shí)間段系統(tǒng)輸出的不同，一個(gè)周期劃分為6個(gè)時(shí)間段。共使用編號(hào)為t0～t5的六個(gè)定時(shí)器。定時(shí)器定時(shí)時(shí)間分別為：5s、5s、5s、2s、5s、3s。

(3)控制系統(tǒng)的真值表和邏輯表達(dá)式。根據(jù)對(duì)控制系統(tǒng)的分析，噴頭a在0～5s以及15～22s有輸出;噴頭b在5～10s以及15～22s有輸出;噴頭c在5～15s以及17～22s有輸出。

控制系統(tǒng)輸出的真值表如附表所示。

(4)編程方法和梯形圖程序。在控制系統(tǒng)中，各個(gè)定時(shí)器線(xiàn)圈是順序得電的。t0定時(shí)器首先由m0的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，由定時(shí)器t5的常閉觸點(diǎn)復(fù)位。t1定時(shí)器由t0的常開(kāi)觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，以后依次類(lèi)推。

時(shí)間原則控制的plc程序編寫(xiě)的關(guān)鍵是找到每一個(gè)輸出繼電器線(xiàn)圈的得電條件和失電條件，而這些條件是由時(shí)序圖得出的。

噴頭a在0～5s以及15～22s有輸出，所以噴頭a對(duì)應(yīng)的輸出繼電器y1的線(xiàn)圈由兩個(gè)并行的控制邏輯組成。對(duì)于噴頭a，第一條控制線(xiàn)路的得電條件是輔助繼電器m0觸點(diǎn)閉合，即啟動(dòng)按鈕按下，失電條件是定時(shí)器t0定時(shí)時(shí)間到，所以在這一條線(xiàn)路上包括m0常開(kāi)觸點(diǎn)和t0的常閉觸點(diǎn);第二條控制線(xiàn)路的得電條件是t2定時(shí)時(shí)間到，失電條件是定時(shí)器t4定時(shí)時(shí)間到，所以在這一條線(xiàn)路上包括t2常開(kāi)觸點(diǎn)和t4的常閉觸點(diǎn)。其他輸出繼電器線(xiàn)圈的得電條件和失電條件的分析過(guò)程是一樣的。

輸出繼電器線(xiàn)圈邏輯表達(dá)式分別是：

4 結(jié)束語(yǔ)

plc程序設(shè)計(jì)的好壞，直接影響控制系統(tǒng)的性能，但由于控制系統(tǒng)的不同，plc應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)沒(méi)有固定模式。本文提出的針對(duì)按時(shí)間原則控制的plc控制系統(tǒng)的方法簡(jiǎn)單實(shí)用，使編程變得不再?gòu)?fù)雜難懂。