潘驍

（廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車與信息工程學(xué)院，廣西 柳州545004）

1 概述

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種新型的控制器件，它集微電子、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等為一體，在取代繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)多種設(shè)備自動控制中，有其不可取代的優(yōu)越性。PLC 控制系統(tǒng)的適用范圍包括了整個工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計過程[1]。目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及娛樂各個領(lǐng)域，因此PLC 的應(yīng)用開發(fā)有這十分廣闊的前景。

PLC 的梯形圖編程是PLC 應(yīng)用開發(fā)中極為重要的一個環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的經(jīng)驗編程法不適用于較為復(fù)雜的邏輯控制。文章現(xiàn)以自動運料小車控制為例，用三菱FXCPU 系列PLC，在GX Developer 軟件平臺上，采用順序控制計法最終編寫出梯形圖。

2 控制示意圖及I/O 口分配

MCGS 是一套主要對PLC 系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的軟件，它可以快速地在計算機平臺上構(gòu)建和生成監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)軟件[2]。在MCGS組態(tài)軟件上繪制運料小車的控制示意圖，如圖1 所示。

圖1 控制示意圖

表1 IO 口分配表

小車初始位置在行程開關(guān)SQ0 處，當(dāng)按下啟動按鈕后小車前進(jìn)，到SQ1 處加料1，5S 后繼續(xù)前進(jìn)到SQ2 處加料2，5S 繼續(xù)前進(jìn)至SQ3 處進(jìn)行卸料5S，最后返回至SQ0 處。若在運行過程中按下選擇循環(huán)按鈕，則運料小車返回至SQ1 處時繼續(xù)進(jìn)行加料，再前進(jìn)，最后再卸料。按下停止循環(huán)，小車在運行此一個來回后返回至SQ0 處。急停按鈕可讓小車在任意位置處停下。I/O口分配如表1 所示。

3 功能圖與邏輯表達(dá)式

3.1 畫出功能圖

根據(jù)上述運料小車的功能，畫出功能圖，如圖2 所示。

圖2 功能圖

其中M0 為初始步，其余為普通步，轉(zhuǎn)移主令信號標(biāo)在各步之間。M1、M3、M5 為前進(jìn)，M2 為加料1，M4 為加料2，M6 為卸料，M7、M8 為返回。T1=T2=T3=5s。C0 為循環(huán)標(biāo)志。

3.2 寫出邏輯表達(dá)式

現(xiàn)只分析步M0 邏輯表達(dá)式的寫法，其他步可按照同樣的方法寫出。無論小車是一開始在SQ0 處，還是返回至SQ0 處，只要觸碰到X0，M0 就被置為活動步。在后續(xù)步M1 沒有被置為后動步時，M0 一直保持在活動步狀態(tài)。因此，M0 有自鎖。

可寫出M1 的邏輯表達(dá)式為M0=X0+M0·M1。同理可寫出其它步的邏輯表達(dá)式如下：

4 梯形圖編程

根據(jù)上面得出的邏輯表達(dá)式在GX Developer 軟件平臺上可編寫出如圖3、圖4 的梯形圖程序。此梯形圖在GX Developer 8.86 軟件上邏輯測試通過。

圖3 梯形圖程序1

圖4 梯形圖程序2

5 控制過程分析

5.1 無循環(huán)情況

在SQ0 處，X000 閉合，M0 得電，為活動步，同時M0 自鎖；當(dāng)按下啟動按鈕X005 時，M1 得電且自鎖，為活動步。與此同時，M0 失電。由于M1 得電，使得Y4 得電，小車前進(jìn)。當(dāng)觸碰到SQ1 處的行程開關(guān)X001 時，M2 得電且自鎖，M1 失電，Y6、T1 得電，小車加料1，T1 開始計時。5s 后，T1 定時結(jié)束，T1 常開開關(guān)閉合，使得M3 得電，M2 失電，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)；當(dāng)前進(jìn)至SQ2 處，觸碰到X002 時，M4 得電，使得Y7、T2 得電，M3 失電，小車加料2。5s 后T2 開關(guān)動作，M5 得電，使得M4 失電，Y4 得電，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)；直至觸碰到X003 時，M6 得電，使得Y3、T3 得電，小車進(jìn)行卸料。5s 后，T3 開關(guān)動作，Y7 得電，小車開始返回；當(dāng)返回觸碰到X001 時，M8 得電，小車?yán)^續(xù)返回至SQ0 處，使得M0 得電，M8 失電，小車回到初始狀態(tài)。

5.2 有循環(huán)情況

在小車的運行過程中按下選擇循環(huán)按鈕后，Y0 得電并自鎖。當(dāng)小車在M7 狀態(tài)返回到SQ1 處時，使得M2 得電，小車進(jìn)行加料1，5s 后接著前進(jìn)。如此往復(fù)循環(huán)，直至循環(huán)次數(shù)達(dá)到設(shè)定的值時，C0 開關(guān)動作，小車在返回時先M7 得電，再M8 得電，返回至SQ0 處。

5.3 急停情況

在小車運行過程中發(fā)生故障或遇緊急情況時, 可按下急停按鈕X004，M1——M8 復(fù)位，Y3-Y6 失電，小車停止。

6 結(jié)論

本文僅以一個簡單的例子介紹PLC 順序控制設(shè)計法的實現(xiàn)過程，梯形圖程序可進(jìn)一步優(yōu)化，例如加上M8034 輔助繼電器可使小車在急停后可以繼續(xù)啟動運行。

順序設(shè)計法是一種先進(jìn)的設(shè)計方法，很容易被初學(xué)者接受，對于有經(jīng)驗的工程師，也會提高設(shè)計效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便[3]。首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)功能圖寫出邏輯表達(dá)式，最后由邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。在實際工程中一般先根據(jù)順序控制設(shè)計法寫出主要控制過程的梯形圖，然后再結(jié)合經(jīng)驗設(shè)計法來進(jìn)行功能的完善。