（大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 大 連 1 16021）

可編程控制器（PLC）是在電氣控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，把自動化技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的工業(yè)控制裝置。利用PLC可以對多種設(shè)備進(jìn)行控制，常用的方法有梯形圖設(shè)計和順序功能設(shè)計。梯形圖進(jìn)行設(shè)計要求工序與工序間相互連鎖，其連鎖關(guān)系也比較復(fù)雜，而且不同的設(shè)計者的編程習(xí)慣、思路、方法也不相同，以至于其他人要理解起來比較困難。

順序功能圖（Sequeential Function Chart）是一種IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦的首選編程語言，其是按照工藝流程圖進(jìn)行編程的圖形編程語言，程序是按照設(shè)備的動作順序進(jìn)行編寫，不同的人員都比較容易理解，因此，近年來在PLC編程中已經(jīng)得到了普及和推廣。

在實際的生產(chǎn)設(shè)備中，多數(shù)情況下其控制過程都有一定的順序，因此，可將生產(chǎn)過程的控制要求以工序劃分成若干段，每一個工序完成一定的功能，在滿足轉(zhuǎn)移條件后，從當(dāng)前工序轉(zhuǎn)移到下道工序，程序中可以很直觀地看到設(shè)備的動作順序。本文以專用鏜床的PLC控制系統(tǒng)為例，講述SFC功能的使用。本文主要闡述SFC功能的設(shè)計思路，重點描述多方式的處理方法，因此，對機(jī)床的動作加以簡化。

1 專用鏜床的總體需求

此機(jī)床通過人工完成上、下料。在系統(tǒng)中，除加工動力頭的主軸由電動機(jī)驅(qū)動外,其余各運動部件均由液壓驅(qū)動，具體動作及液壓控制元件，如圖1所示。

圖1 機(jī)床總體要求

根據(jù)機(jī)床的動作，確定機(jī)床的運行方式。共有連續(xù)全自動工作循環(huán)、單步運行、回原位方式和手動四種工作方式，他們的主要功能為：

（1）全自動運行方式：用于機(jī)床連續(xù)的對成批工件的自動加工，自動方式是在原位上按啟動按鈕，開始按照機(jī)床動作連續(xù)運行（如圖1），直到按下停止按鈕為止。

（2）單步：單步是每按啟動按鈕，按照機(jī)床的動作順序前進(jìn)一個工序，其主要用于調(diào)試及維修的操作。

（3）回原位方式：回原位方式是用于機(jī)床復(fù)位或在動作過程中出現(xiàn)問題時，通過緊急處理方式讓各個動作回到初始狀態(tài)。

（4）手動運行：手動運行方式供調(diào)試及維修用，由按鈕對每一個動作單獨控制，無需按照機(jī)床的動作順序來進(jìn)行動作，按下相應(yīng)的按鈕即可完成相應(yīng)的動作。

2 電氣控制回路的硬件組成

根據(jù)機(jī)床的要求，其輸入和輸出都是開關(guān)量，而且輸出的速度要求不高，因此，可選用市面上常見的帶有順序控制功能的PLC就可以，本機(jī)采用三菱FX2N系列的繼電器輸出類型的PLC，而且可以根據(jù)輸入、輸出的點數(shù)來選用PLC的主控單元和擴(kuò)展單元（不具體描述）。在這里應(yīng)注意，為了使方式選擇不同時為1，即地址X10—X13不同時為1，應(yīng)該使用旋鈕開關(guān)作為方式選擇開關(guān)。其具體的I/O地址布置圖，如圖2所示。

圖2 I/O地址布置圖

3 程序設(shè)計

3.1 程序總體結(jié)構(gòu)

此機(jī)床分為4種工作方式，若采用一般編程語言設(shè)計，對于設(shè)計人員而言需要一定的設(shè)計經(jīng)驗，初學(xué)者不易掌握，而采用步進(jìn)順序控制指令SFC,可以很方便地把機(jī)床的動作順序編成順序功能圖,再編制程序,簡化了工作。圖3為程序的總體結(jié)構(gòu)圖，共有3個SFC功能塊和一個梯形塊圖。功能塊1為點動方式程序；功能塊2為回原位方式程序；功能塊3為連續(xù)運行和單步方式程序；梯形圖塊為初始化程序。以下主要針對多方式進(jìn)行詳述，至于每步的畫法讀者可自行分析。

圖3 程序總體結(jié)構(gòu)

圖4為初始化程序，使用了IST指令，IST指令為狀態(tài)初始化指令，用于步進(jìn)階梯中的初始狀態(tài)和特殊輔助繼電器的自動控制指令，在IST指令中設(shè)定了手動、回原位、單步、循環(huán)運行一次、連續(xù)運行等的操作模式。這些方式的順序及設(shè)定的內(nèi)容是不能改變的，如圖4中，在20行中用IST選用M0作為模式指定的輸入軟件的首地址，指令規(guī)定了M0開始之后的8個地址的內(nèi)容，M0為1時為手動，M1為1時為回原位，以此類推，M2，M3，M4，M5，M6，M7 為 1 時依次為單步、循環(huán)運行一次、連續(xù)運行、回原啟動按鈕地址、自動開始按鈕地址、停止按鈕地址。其中本案例中循環(huán)一次方式?jīng)]有使用，但是M3地址不允許跳過，可以將其處理為0。實際生產(chǎn)中可以根據(jù)自己的需要來選擇方式，不用的方式其地址處理為0即可。

圖4 程序初始化

3.2 點動程序設(shè)計

點動程序的初始狀態(tài)繼電器必須為S0，由于不用按照順序來完成，因此，只使用了一個狀態(tài)繼電器S0。在操作時先將點動方式選擇旋鈕為1（圖2中的X10地址為1），然后按動相應(yīng)的點動按鈕（SB4-SB7）完成點動動作。圖5為點動程序，此程序著重注意了點動向前分為快進(jìn)和工進(jìn)動作。

圖5 點動順序功能圖

3.3 回原程序設(shè)計

回原程序必須使用初始狀態(tài)繼電器為S1，中間使用S10-S19狀態(tài)繼電器，在程序的最后使輔助繼電器M8043置位，代表回原位結(jié)束。如圖6所示，在調(diào)試階段，將旋鈕選擇在回原方式，按動回原啟動按鈕SB1(X14)，按照編制的程序完成。在自動方式下，將旋鈕旋到回原方式則自動程序停止，再按下SB1(X14)開始回原過程。如果不編制回原程序，在自動程序前也必須使M8043為1。

圖6 回原位順序功能圖

3.4 自動程序設(shè)計（單步、全自動運行）

自動運行程序是機(jī)床正常加工的必用程序，其包括單步、循環(huán)一次、連續(xù)運行三種方式的程序，本案例沒有循環(huán)一次運行方式。通過地址X12和X13旋鈕選擇單步和連續(xù)運行工作方式。自動程序必須使用初始狀態(tài)繼電器為S2；如圖7所示，中間狀態(tài)繼電器的起始地址由IST指令確定。此案例自動程序有6步組成，當(dāng)選擇單步運行方式，輔助繼電器M8041是在啟動按鈕SB2（X15）按下時動作，相當(dāng)于點動；每按動一次SB2，按照編制的程序運行一步。當(dāng)選擇連續(xù)運行時，輔助繼電器M8041在啟動按鈕SB2（X15）按下時保持動作，直到按下SB3（X16）時接觸，相當(dāng)于按鈕的自鎖控制，按動啟動按鈕SB2程序按照編制的順序自動進(jìn)行。

圖7 自動順序功能圖

在實際工作中，可以在幾種工作方式下轉(zhuǎn)換。單步和連續(xù)運行同屬于自動運行方式，因此，如果程序處于自動運行狀態(tài)中（功能塊3），旋鈕在單步和連續(xù)運行方式下切換，則程序可以在單步和連續(xù)運行間自動的轉(zhuǎn)換；同樣，點動和回原位屬于手動工作方式，因此可以在回原位和手動方式下自由的轉(zhuǎn)換即在功能塊2和功能塊1中自由的切換。如果旋鈕在手動和自動方式下轉(zhuǎn)換，則原先的程序停止；從手動轉(zhuǎn)換為自動，則必須使M8043有效，此案例中必須執(zhí)行一次回原位程序。也就是自動運行在回原復(fù)位結(jié)束后才可以再次驅(qū)動。

4 結(jié)束語

本案例具有極強(qiáng)的實踐性，讀者可以根據(jù)不同的設(shè)備要求在此基礎(chǔ)上加以改變。當(dāng)然，對于以中斷程序為主的非順控程序的控制，用SFC功能顯然不如梯形圖編程簡單。因此，當(dāng)不適合使用SFC的時候可以使用梯形圖程序去控制，這樣可以根據(jù)不同的控制場合而靈活使用各種語言實現(xiàn)對設(shè)備的控制。

[1]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[2]呂愛華.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2011.

[3]程 周.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[4]三菱株式會社.三菱微型可編程控制器編程手冊（產(chǎn)品手冊）[K].北京：三菱株式會社，2001.