PLC程序设计的新方法与推广应用 [ 2008-10-12 9:12:00 | By: longyun ]  0推荐   摘  要：提出可编程序控制器PLC程序设计的一种新方法——模拟状态图法，该方法能简化设计，提高设计速度和质量。 关键词：梯形图；状态图；模拟状态图一、前言可编程序控制器PLC在国内外机床控制系统中得到了普遍应用，PLC的最早产品多以梯形图进行程序设计。随着技术的不断进步，又出现了以状态图为语言工具的新型PLC。目前，梯形图和状态图兼容的PLC也很常见。但是不论以梯形图语言为主的PLC，以状态图语言为主的PLC，还是两者兼容的PLC都存在着缺陷，不同厂家的PLC语言及指令各不相同，程序设计方法也不尽相同，用户使用起来很不方便。二、梯形图和状态图梯形图又叫梯形逻辑图，它继承了传统继电器控制图的形式，使用户易理解、易接受。但是这种梯形图法同继电器控制图一样，设计起来复杂、费工费时，而且要求设计人员有一定的经验，维修时读图也不方便。状态图也叫状态迁移图，或叫顺序控制图，它是在梯形图的基础上发展而来的，避免了梯形图的诸多缺陷，在设计图和读图时都很方便，但是，PLC状态图的使用有一定的条件，限制了它的应用范围。本文以日本三菱生产的FX2系列PLC为例阐述。FX2系列PLC的梯形图编制方法同其他PLC一样，按照工艺要求，遵循基本逻辑关系，加上一定的设计基础，一般就能顺利完成设计工作。但是，其状态图的设计有一些限制。例如，自动运行时使用转移开始辅助继电器M8041和满足原点条件的辅助继电器M8044，为此，就必须设置初始化电路。在初始化电路中，针对调整状态、自动状态的程序设计应有一些对应程序。而且，FX2系列PLC对状态图的运用还有无法实现一机多控的缺陷，也就是说，使用FX2系列PLC的状态图只能一个PLC控制一台机床。因为在FX2的状态图的设计中规定：S0状态就表示调整状态的起点，S2状态就表示自动状态的起点，在一台PLC中仅有一个SO和S2不可能实现一机多控。为实现一机多控，只能使用梯形图，这就为设计工作带来一定的难度。为了在一机多控的情况下能使用状态图设计方法，也为了使不具备状态图语言功能的PLC能使用这种有效方法，本文提出了采用模拟状态图的设计方法。三、模拟状态图模拟状态图是在状态图的基础上发展而来的，与状态图的工作原理相似，但比状态图更具有普遍性。模拟状态图的设计不必考虑约束条件，象梯形图一样方便，且又包含所有状态图的优点。所以，采用模拟状态图，不论程序设计、阅读图纸，还是一机多控，都比较方便。图1a为FX2系列PLC的状态图（一个状态），图1b为其对应的模拟状态图。由于M30实质上是PLC的内部辅助继电器，为使其达到与状态辅助继电器S30一样的功能，需要一些附加措施。这样，采取了一些附加措施而类似于状态辅助继电器功能的状态图称为模拟状态图。图1 FX2系列PLC的状态图及模拟状态图图1a中，当条件满足时，进入S30状态。这时，上一状态S29自动复位，程序为SET S30、STL S30、OUT Y0。由于使用了STL指令，可以直接使用LD X1程序过渡到下个状态，既S31，程序为LD X1、SET S31 。。。。。。在图1b中，当条件满足时，进入M30状态。由于没有自动复位功能，所以必须添加复位指令，以使上一状态复位，程序为RST M29、SET M30。图中的小圈圈表示复位，在不需要复位时，不必画出小圈圈，需要复位时，再画出，此时出现的情况称为跨步复位，或叫跨状态复位。如果上一状态不用置位SET指令，而用OUT指令或空指令时，本状态也不画出小圈圈，表示不用复位上一状态。在模拟状态图中，符号“□”上半部分为输入端，置位本状态；下半部分为输出端，意义与状态图中的符号意义一致。但是，在模拟状态图中，由于不能使用状态图中的STL指令，所以输出端的每一出线，在实际编程时要有LD M XX程序。如图1b中，输出端有两条出线，一条出线为输出辅助继电器Y0，程序为LD M30、OUT Y0；另一条为过渡到下一状态的出线，也要用M30，程序为LD M30、AND X1 .....，这样就过渡到了下一状态。为实现调整控制和其他控制共用同一个输出辅助继电器，在模拟状态图中作如下规定：如图2所示，A支路与B支路并联，B支路中短线及上面的一个实点表示起点，相当于母线。图2 带并联支路的模拟状态图综上所述，模拟状态图是在状态图的基础上加以改进、完善发展起来的。尽管模拟状态图比状态图多了一个复位指令，但是通过和状态图比较就能很容易理解，给设计人员制图、维修人员读图带来了方便。四、模拟状态图的应用为了更明确地说明模拟状态图的使用方法，现在举例说明。图3 铣床动作循环图图3为工厂中常见的比较简单的专用铣床的动作流程图。根据动作流程图，考虑上下动作的约束关系，先画出自动运行部分，再在相应的输出辅助继电器的前端并联上分支，以供调整机床使用，如图4所示。其中X0对应调整——自动转换旋钮，XO得电时，为调整状态，X0失电时为自动状态，其他输入对应关系见表1。相应的输出对应关系见表2。改变辅助继电器，改变输出输入点，就可以在同一个PLC内输入另一台机床的模拟状态图，从而实现一机多控，达到充分利用PLC内存，节约投资的目的。图4 铣床模拟状态图根据上面的讲述的模拟状态图的表示方法，依照模拟状态图4，可以较快地列出程序清单。清单中列出的程序步比状态图多，但是这并不影响设计编程的思路，根据动作流程图即可画出模拟状态图，迅速列出程序清单。熟练的操作员根据模拟状态图，用编程器可直接把程序输入到PLC中。反过来，按程序清单，可以很快画出梯形图，如图5所示。仅画出一个状态的梯形图，分析梯形图可以看出以上模拟状态图设计的可行性、正确性，但是画出的梯形图很复杂，所以目前大多不采用梯形图法。以上程序在实际中的应用证明，模拟状态图中的辅助继电器M30等，完全可由S30等状态辅助继电器来代替，但是这时S30等作为通用辅助继电器使用，必须遵守上文中的规定，而不能使用STL指令。这样，模拟状态图与状态图就更加相似了。图5 清单对应的梯形图五、结束语由于模拟状态图是利用辅助继电器来实现的，而任何型号、任何系列的PLC都有内部辅助继电器，所以说，模拟状态图方案适用于所有的PLC。对于紧急情况停车的实现，可以通过按钮、继电器或交流接触器通断PLC电源的方法实现。这样还可以避免PLC通电时间过长影响其寿命的问题，当然也可以利用特殊辅助继电器M8044，通过程序设计来实现停机，这时，在模拟状态图中，把这一停机程序单列即可。