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時(shí)間控制邏輯的PLC程序設(shè)計(jì)

    一個(gè)控制系統(tǒng)中往往含有時(shí)間控制環(huán)節(jié)，PLC控制系統(tǒng)中的時(shí)間控制環(huán)節(jié)通常是由PLC的內(nèi)部時(shí)間控制單元來(lái)實(shí) 現(xiàn)的。計(jì)時(shí)器是PLC中常用的而且是有效、重要的時(shí)間控制單元。通過(guò)對(duì)計(jì)時(shí)器控制功能與其他邏輯指令的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)許多工程中難以解決的時(shí)間控制問(wèn)題。

    有的PLC指令系統(tǒng)中已經(jīng)給出了幾種不同的時(shí)間控制功能指令，可以直接使用。而大部分指令系統(tǒng)只提供了一種基本的計(jì)時(shí)單元，通過(guò)它與其他邏輯控制指令組合才能實(shí)現(xiàn)各種時(shí)間控制方式。常用時(shí)間控制邏輯包括：

    ·脈沖跟隨邏輯；

    ·定寬脈沖邏輯；

    ·延時(shí)置位邏輯；

    ·記憶延時(shí)置位邏輯：

    ·延時(shí)復(fù)位邏輯等。

    下面，以脈沖跟隨邏輯的實(shí)現(xiàn)為例來(lái)說(shuō)明時(shí)間控制邏輯程序的設(shè)計(jì)方法。

    脈沖跟隨邏輯中的輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的變化而變化，但又受到設(shè)定時(shí)間的限制，信號(hào)狀態(tài)如圖5.9所示。

    ·當(dāng)輸入信號(hào)X400由“0”變?yōu)?ldquo;1”狀態(tài)并保持時(shí)，輸出Y430信號(hào)跟隨輸入信號(hào)X400，并保持寬度為計(jì)時(shí)時(shí)間的脈沖寬度。

    ·若X400的信號(hào)不保持足夠時(shí)間，則輸出Y430信號(hào)就只能跟隨輸入信號(hào)X400變?yōu)?/span>

    “0”狀態(tài)。

    ·若復(fù)位信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，輸出Y430信號(hào)也變?yōu)?ldquo;0”狀態(tài)。

    這種邏輯關(guān)系程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是信號(hào)跟隨的處理：即當(dāng)輸入信號(hào)由“0”變?yōu)?ldquo;1”時(shí)，輸出信號(hào)也由“0”變?yōu)?ldquo;1”狀態(tài)，當(dāng)輸入信號(hào)由“1”變?yōu)?ldquo;0”時(shí)，輸出信號(hào)也變?yōu)?ldquo;0”狀態(tài)。接下來(lái)的問(wèn)題就是計(jì)時(shí)問(wèn)題了。

    根據(jù)以上分析，可得出輸出信號(hào)的幾種變化情況。

    ·使輸出信號(hào)置位的情況只有一種．即輸入信號(hào)的上升沿。

    ·使輸出信號(hào)復(fù)位的情況有3種，計(jì)時(shí)時(shí)間到位信號(hào)、輸入信號(hào)的下降沿、復(fù)位信號(hào)的上升沿。

    ·輸出信號(hào)處于“1”狀態(tài)時(shí)，若復(fù)位信號(hào)出現(xiàn)上升沿，則輸出信號(hào)就被置位，直到下一個(gè)輸入信號(hào)出現(xiàn)上升沿。
在許多控制系統(tǒng)中，常常要遇到一個(gè)設(shè)備動(dòng)作時(shí)，另一個(gè)設(shè)備也隨之動(dòng)作，當(dāng)源信號(hào)保持高電平時(shí)，被控信號(hào)動(dòng)作一次后就不再動(dòng)作了。這就是由一個(gè)信號(hào)的上升沿或下降沿來(lái)啟動(dòng)某些控制功能，即不管信號(hào)的電平如何，只有檢測(cè)到該信號(hào)由狀態(tài)“0”變?yōu)?ldquo;1”或由“1”變?yōu)?ldquo;0”的過(guò)程，才起作用。這就涉及到邊沿信號(hào)的檢測(cè)問(wèn)題。

    對(duì)邊沿信號(hào)的檢測(cè)有兩種方法。

    ·指令檢測(cè)法：有些PLC的指令系統(tǒng)提供了邊沿檢測(cè)指令，如西門子公司的S7系列

    PLC中就用專門的邊沿信號(hào)檢測(cè)指令，可直接采用。

    ·程序檢測(cè)法：很多PLC的指令系統(tǒng)沒(méi)有提供邊沿信號(hào)檢測(cè)指令，程序設(shè)計(jì)中如果需

    要對(duì)邊沿信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，就要自己設(shè)計(jì)一段程序來(lái)實(shí)現(xiàn)這種功能。

    邊沿信號(hào)檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)原理并不復(fù)雜，基本思路是：每個(gè)周期都把檢測(cè)的信號(hào)的狀態(tài)記憶，并與前一個(gè)周期的狀態(tài)相比較；如果狀態(tài)有變化，就產(chǎn)生邊沿信號(hào)，并保持一個(gè)周期，否則就不產(chǎn)生邊沿控制信號(hào)。其信號(hào)檢測(cè)真值表如表5.3所示。

    表5.3   邊沿信號(hào)檢測(cè)真值表

    邊沿信號(hào)的檢測(cè)程序如圖5.8所示，包括上升沿信號(hào)檢測(cè)與下降沿信號(hào)檢測(cè)兩段。

    圖5.8    邊沿信號(hào)檢測(cè)程序

    以上升沿信號(hào)檢測(cè)程序?yàn)槔?，進(jìn)行說(shuō)明。

    ·個(gè)掃描周期：X400沒(méi)有狀態(tài)變化，M100和M101的狀態(tài)均為“0”。

    ·第二個(gè)掃描周期：X400的狀態(tài)由“0”變?yōu)?ldquo;1”，執(zhí)行程序的行時(shí)，第二行尚未掃描，

    因此M101仍為“0”狀態(tài)，M100被置“1”；當(dāng)執(zhí)行到第二行時(shí)，M101也被置為“1”。

    ·第三個(gè)掃描周期：X400仍保持為“1”狀態(tài)，M101也為“1”狀態(tài)，M100被清零，M101

    保持“1”狀態(tài)，直到某一個(gè)掃描周期中X400變?yōu)?ldquo;0”狀態(tài)時(shí)，M101變?yōu)?ldquo;0”狀態(tài)。

    這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸入信號(hào)X430上升沿的檢測(cè)，使M100保持寬度為一個(gè)掃描周期的時(shí)間脈沖信號(hào)。下降沿信號(hào)檢測(cè)程序的原理與此相同。
在邏輯控制系統(tǒng)中，邏輯控制是以二進(jìn)制邏輯運(yùn)算進(jìn)行的，操作對(duì)象一般是開關(guān)量輸入、輸出及中間標(biāo)志位。

    工程上的邏輯控制一般不是很復(fù)雜，但要真正編制一個(gè)合適的邏輯控制程序卻不是一件輕而易舉的事。因?yàn)獒槍?duì)的是直接控制的機(jī)械設(shè)備，而各設(shè)備之間又保持著緊密的聯(lián)系，必須細(xì)致、完整地了解其間的連鎖關(guān)系。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，尤其要注意輸入設(shè)備的狀態(tài)在程序中的表示方法，不清楚這一點(diǎn)必將導(dǎo)致邏輯混亂。

    PLC的輸入信號(hào)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的操作設(shè)備、開關(guān)、傳感器等輸入設(shè)備。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)用戶程序時(shí)，用哪種編程語(yǔ)言編程并不重要，重要的是要對(duì)輸入設(shè)備的屬性有充分考慮，即必須清楚它是常開觸點(diǎn)，還是常閉觸點(diǎn)，在程序中又如何表示。

    注意：

    PLC不能區(qū)分接入的是常開觸點(diǎn)還是常閉觸點(diǎn)，它只能識(shí)別信號(hào)狀態(tài)是“1”還是“0”。如果接到的輸入端是常開觸點(diǎn)，那么當(dāng)觸點(diǎn)動(dòng)作（閉合）時(shí)，輸入的信號(hào)是“1”狀態(tài)；如果使用的是常閉觸點(diǎn)，那么當(dāng)觸點(diǎn)動(dòng)作（斷開）時(shí)，輸入信號(hào)為“0”狀態(tài)。

    程序設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同類型的輸入設(shè)備，要采用不同的處理方式，其基本原則如下。

    ·如果輸入設(shè)備為一個(gè)常開觸點(diǎn)并且已經(jīng)動(dòng)作，或者是一個(gè)尚未動(dòng)作的常閉觸點(diǎn)，即輸

    入信號(hào)狀態(tài)為“1”，則這個(gè)輸入點(diǎn)必須直接進(jìn)行邏輯操作。

    ·如果輸入設(shè)備為一個(gè)尚未動(dòng)作的常開觸點(diǎn)，或者是一個(gè)常閉觸點(diǎn)并且已經(jīng)動(dòng)作，即輸

    入信號(hào)狀態(tài)為“0”，則這個(gè)輸入點(diǎn)必須經(jīng)過(guò)“非”操作后，才能進(jìn)行邏輯操作。

    以一個(gè)實(shí)現(xiàn)電機(jī)啟動(dòng)、停止和點(diǎn)動(dòng)操作的系統(tǒng)輸入設(shè)備為例進(jìn)行說(shuō)明，表5.2列出了各設(shè)備的動(dòng)作狀態(tài)，圖5.2顯示了輸入設(shè)備操作按鈕的接線。

    表5.2    輸入設(shè)備動(dòng)作狀態(tài)表

    可以看出，輸入信號(hào)是X400、X401、X402，在通常狀態(tài)下（無(wú)動(dòng)作時(shí)）X400和X402狀態(tài)為“0”，X401狀態(tài)為“1”。動(dòng)作后，狀態(tài)都要改變。有效狀態(tài)就是動(dòng)作后的狀態(tài)，X400和X402的有效狀態(tài)為“1”，X401的有效狀態(tài)為“0”。因此，在程序設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)X400和X402采用常開觸點(diǎn)表示，X401采用常閉觸點(diǎn)來(lái)表示。

    在圖5.3所示的梯形圖中，X401作為電機(jī)啟動(dòng)的聯(lián)鎖條件，以常開觸點(diǎn)的形式（按鈕不按下）串入電機(jī)控制回路中。

    根據(jù)圖5.2和圖5.3，當(dāng)S1按下時(shí)，X400狀態(tài)為“1”，Y430有輸出信號(hào)，電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行；這時(shí)，當(dāng)X400為“0”狀態(tài)時(shí)，由于Y430的自鎖，Y400保持“1”狀態(tài)輸出。當(dāng)S2按下時(shí)，X401斷開，狀態(tài)為“0”，Y430解除自鎖，輸出“0”信號(hào)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)按下S3按鈕時(shí)，Y430也有輸出信號(hào)，電機(jī)運(yùn)行，松開即停止運(yùn)行，即電機(jī)處于點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

    圖5.2    輸入設(shè)備接線圖

    圖5.3    梯形圖

    注意：

    系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能用常開觸點(diǎn)作PLC的輸入信號(hào)。對(duì)常閉觸點(diǎn)的PLC輸入信號(hào)，在繼電器系統(tǒng)電路圖中的表示和梯形圖中的表示剛好相反。

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