PLC順序控制系統的幾種簡易設計方法

本文先闡述了順序控制系統之特點及設計思路，接著再介紹四種由PLC控制之順序控制系統之設計方法[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    引言

    在生產機械之自動控制領域，PLC順序控制系統之應用量大面廣[陽光電子學校維修專家友情提示]。然而，工藝不同之生產機械要求設計不同之控制系統梯形圖[陽光電子學校維修專家友情提示]。目前，不少電氣設計人員仍然采用經驗設計法來設計PLC順序控制系統，不僅設計效率低，容易出差錯，而且設計階段難以發現錯誤，需要多次調試、修改才符合設計要[陽光電子學校維修專家友情提示]。本文提出之4種簡易設計方法，能快速地一次設計成功PLC順序控制系統[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    順序控制系統之特點及設計思路

    1．特點順序控制系統是指按照預定之受控執行機構動作順序及相應之轉步條件，一步一步進行之自動控制系統[陽光電子學校維修專家友情提示]。其受控設備通常是動作順序不變或相對固定之生產機械[陽光電子學校維修專家友情提示]。這種控制系統之轉步主令信號大多數是行程開關（括有觸點或無觸點行程開關、光電開關、干簧管開關、霍爾元件開關等位置檢測開關），有時也采用壓力繼電器、時間繼電器之類之信號轉換元件作為某些步之轉步主令信號[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    為了使順序控制系統工作可靠，通常采用步進式順序控制電路結構[陽光電子學校維修專家友情提示]。所謂步進式順序控制，是指控制系統之任一程序步（以下簡稱步）之得電必須以前一步之得電并且本步之轉步主令信號已發出為條件[陽光電子學校維修專家友情提示]。對生產機械而言，受控設備任一步之機械動作是否執行，取決于控制系統前一步是否已有輸出信號及其受控機械動作是否已完成[陽光電子學校維修專家友情提示]。若前一步之動作未完成，則后一步之動作無法執行[陽光電子學校維修專家友情提示]。這種控制系統之互鎖嚴密，即便轉步主令信號元件失靈或出現誤操作，亦不會導致動作順序錯亂[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    2．設計思路本文提出之4種簡易設計方法都是先設計步進階梯，在步進階梯實現由轉步主令信號控制輔助繼電器得失電；然后根據步進階梯設計輸出階梯，在輸出階梯實現由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電[陽光電子學校維修專家友情提示]。這4種設計法所設計之梯形圖電路結構及相應之指令應適用于大多數PLC機型，具有通用性[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    由于各種PLC機型之編程元件代號及其編號不盡相同，為便于闡述，本文約定：所有梯形圖中之輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（又稱內部繼電器）之代號分別為：X、Y、M[陽光電子學校維修專家友情提示]。設計中所用到之某些功能指令，如置位指令約定為S×，復位指令為R×；移位指指令為SR×[陽光電子學校維修專家友情提示]。其中之“×”表示編程元件之編號，用十進制數表示[陽光電子學校維修專家友情提示]。用這些方法設計實際之控制系統時，應將編程元件代號和編號變換成所選用之PLC機型對應之代號和編號[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖1 順序控制流程

    下面分別介紹各種設計方法[陽光電子學校維修專家友情提示]。其中，前3種方法之設計依據都是圖1所示之順序控制流程[陽光電子學校維修專家友情提示]。圖中，步1之轉步主令信號X0為連接啟動按鈕之輸入繼電器（為簡明起見，后述之轉步主令信號均省去“輸入繼電器”幾個字，只提輸入信號），X1為原位開關信號，X2、X3、X4分別為步2、3、4之轉步主令開關信號[陽光電子學校維修專家友情提示]。M1～M5分別為各步之受控輔助繼電器[陽光電子學校維修專家友情提示]。Y1～Y4分別為各步受控之輸出繼電器[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    一、逐步得電同步失電型步進順序控制系統設計法

    如圖2所示，這種設計方法是根據“與”、“或”、“非”之基本邏輯關系，設計成串聯、并聯或串、并聯復合之電路結構[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖2 逐步得電同步失電步進順控梯形圖

    1．步進階梯之設計步進階梯之結構

    如圖2a所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。步1之M1得電條件是受控機械原位開關X1處于壓合狀態（若受控機械有多個執行機構，則要求每個執行機構之原位開關均處于壓合狀態），滿足原位條件后按起動按鈕X0才能得電[陽光電子學校維修專家友情提示]。M1得電后自鎖，并為步2提供步進條件信號（M1之常開觸點）[陽光電子學校維修專家友情提示]。步1之執行動作完成時觸發之行程開關信號X2作為步2之轉步條件信號[陽光電子學校維修專家友情提示]。步2之M2之輸入滿足其步進條件和轉步條件后得電自鎖，并為步3提供步進條件信號[陽光電子學校維修專家友情提示]。按此規律即可實現后續每一工作步輔助繼電器之得電和自鎖[陽光電子學校維修專家友情提示]。停止步M5之步進條件信號和轉步條件信號分別為： 后一個工作步M4發出之步進條件信號（M4之常開觸點）和該步動作完成時所觸發之轉步信號X1[陽光電子學校維修專家友情提示]。由于M5之得電信號令控制系統失電，所以M5之回路不自鎖，而且要將其常閉觸點串聯在步1回路之 左端[陽光電子學校維修專家友情提示]。從步2起后續各個步之回路構成分支回路[陽光電子學校維修專家友情提示]。一旦M5得電便使整個系統失電[陽光電子學校維修專家友情提示]。如不用分支回路之結構，也可采用圖3所示之回路[陽光電子學校維修專家友情提示]。即把M5常閉觸點分別串聯在每步輔助繼電器之回路上[陽光電子學校維修專家友情提示]。應該注意之是：無論工作步還是停止步，如果某步之轉步主令信號有多個，則應將多個轉步主令信號互相串聯[陽光電子學校維修專家友情提示]。

圖3 逐步得電同步失電梯形圖

    2．輸出階梯之設計輸出階梯

    如圖2b所示[陽光電子學校維修專家友情提示]。其設計方法是：（1）在控制流程圖中，找出某輸出繼電器M在哪一步開始得電和在哪一步開始失電，以此確定其得電信號（步進階梯中使M開始得電之輔助繼電器常開觸點）和失電信號（步進階梯中使M開始失電之輔助繼電器常閉觸點）；（2）將得電信號、失電信號和受控輸出繼電器線圈串聯[陽光電子學校維修專家友情提示]。如果某個輸出繼電器在一個工作循環中多次得電失電，則將每次得失電之串聯信號互相并聯即可[陽光電子學校維修專家友情提示]。例如，圖1中輸出繼電器Y1要求在步1和步3得電，在其余步失電[陽光電子學校維修專家友情提示]。在圖2b畫其控制回路時，將圖1所示之第一次得電信號M1和第一次失電信號M2串聯，第二次得電信號M4和第二次失電信號串聯，然后將二者并聯起來，再與Y1之線圈串聯便構成Y1之控制回路[陽光電子學校維修專家友情提示]。其余依此類推[陽光電子學校維修專家友情提示]。

    二、逐步得電逐步失電型步進順序控制系統設計法

    1．步進階梯設計

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