PLC顺序控制系统的几种简易设计方法

本文先阐述了顺序控制系统之特点及设计思路，接着再介绍四种由PLC控制之顺序控制系统之设计方法[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    引言

    在生产机械之自动控制领域，PLC顺序控制系统之应用量大面广[阳光电子学校维修专家友情提示]。然而，工艺不同之生产机械要求设计不同之控制系统梯形图[阳光电子学校维修专家友情提示]。目前，不少电气设计人员仍然采用经验设计法来设计PLC顺序控制系统，不仅设计效率低，容易出差错，而且设计阶段难以发现错误，需要多次调试、修改才符合设计要[阳光电子学校维修专家友情提示]。本文提出之4种简易设计方法，能快速地一次设计成功PLC顺序控制系统[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    顺序控制系统之特点及设计思路

    1．特点顺序控制系统是指按照预定之受控执行机构动作顺序及相应之转步条件，一步一步进行之自动控制系统[阳光电子学校维修专家友情提示]。其受控设备通常是动作顺序不变或相对固定之生产机械[阳光电子学校维修专家友情提示]。这种控制系统之转步主令信号大多数是行程开关（括有触点或无触点行程开关、光电开关、干簧管开关、霍尔元件开关等位置检测开关），有时也采用压力继电器、时间继电器之类之信号转换元件作为某些步之转步主令信号[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    为了使顺序控制系统工作可靠，通常采用步进式顺序控制电路结构[阳光电子学校维修专家友情提示]。所谓步进式顺序控制，是指控制系统之任一程序步（以下简称步）之得电必须以前一步之得电并且本步之转步主令信号已发出为条件[阳光电子学校维修专家友情提示]。对生产机械而言，受控设备任一步之机械动作是否执行，取决于控制系统前一步是否已有输出信号及其受控机械动作是否已完成[阳光电子学校维修专家友情提示]。若前一步之动作未完成，则后一步之动作无法执行[阳光电子学校维修专家友情提示]。这种控制系统之互锁严密，即便转步主令信号元件失灵或出现误操作，亦不会导致动作顺序错乱[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    2．设计思路本文提出之4种简易设计方法都是先设计步进阶梯，在步进阶梯实现由转步主令信号控制辅助继电器得失电；然后根据步进阶梯设计输出阶梯，在输出阶梯实现由辅助继电器控制输出继电器得失电[阳光电子学校维修专家友情提示]。这4种设计法所设计之梯形图电路结构及相应之指令应适用于大多数PLC机型，具有通用性[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    由于各种PLC机型之编程元件代号及其编号不尽相同，为便于阐述，本文约定：所有梯形图中之输入继电器、输出继电器、辅助继电器（又称内部继电器）之代号分别为：X、Y、M[阳光电子学校维修专家友情提示]。设计中所用到之某些功能指令，如置位指令约定为S×，复位指令为R×；移位指指令为SR×[阳光电子学校维修专家友情提示]。其中之“×”表示编程元件之编号，用十进制数表示[阳光电子学校维修专家友情提示]。用这些方法设计实际之控制系统时，应将编程元件代号和编号变换成所选用之PLC机型对应之代号和编号[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图1 顺序控制流程

    下面分别介绍各种设计方法[阳光电子学校维修专家友情提示]。其中，前3种方法之设计依据都是图1所示之顺序控制流程[阳光电子学校维修专家友情提示]。图中，步1之转步主令信号X0为连接启动按钮之输入继电器（为简明起见，后述之转步主令信号均省去“输入继电器”几个字，只提输入信号），X1为原位开关信号，X2、X3、X4分别为步2、3、4之转步主令开关信号[阳光电子学校维修专家友情提示]。M1～M5分别为各步之受控辅助继电器[阳光电子学校维修专家友情提示]。Y1～Y4分别为各步受控之输出继电器[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    一、逐步得电同步失电型步进顺序控制系统设计法

    如图2所示，这种设计方法是根据“与”、“或”、“非”之基本逻辑关系，设计成串联、并联或串、并联复合之电路结构[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图2 逐步得电同步失电步进顺控梯形图

    1．步进阶梯之设计步进阶梯之结构

    如图2a所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。步1之M1得电条件是受控机械原位开关X1处于压合状态（若受控机械有多个执行机构，则要求每个执行机构之原位开关均处于压合状态），满足原位条件后按起动按钮X0才能得电[阳光电子学校维修专家友情提示]。M1得电后自锁，并为步2提供步进条件信号（M1之常开触点）[阳光电子学校维修专家友情提示]。步1之执行动作完成时触发之行程开关信号X2作为步2之转步条件信号[阳光电子学校维修专家友情提示]。步2之M2之输入满足其步进条件和转步条件后得电自锁，并为步3提供步进条件信号[阳光电子学校维修专家友情提示]。按此规律即可实现后续每一工作步辅助继电器之得电和自锁[阳光电子学校维修专家友情提示]。停止步M5之步进条件信号和转步条件信号分别为： 后一个工作步M4发出之步进条件信号（M4之常开触点）和该步动作完成时所触发之转步信号X1[阳光电子学校维修专家友情提示]。由于M5之得电信号令控制系统失电，所以M5之回路不自锁，而且要将其常闭触点串联在步1回路之 左端[阳光电子学校维修专家友情提示]。从步2起后续各个步之回路构成分支回路[阳光电子学校维修专家友情提示]。一旦M5得电便使整个系统失电[阳光电子学校维修专家友情提示]。如不用分支回路之结构，也可采用图3所示之回路[阳光电子学校维修专家友情提示]。即把M5常闭触点分别串联在每步辅助继电器之回路上[阳光电子学校维修专家友情提示]。应该注意之是：无论工作步还是停止步，如果某步之转步主令信号有多个，则应将多个转步主令信号互相串联[阳光电子学校维修专家友情提示]。

图3 逐步得电同步失电梯形图

    2．输出阶梯之设计输出阶梯

    如图2b所示[阳光电子学校维修专家友情提示]。其设计方法是：（1）在控制流程图中，找出某输出继电器M在哪一步开始得电和在哪一步开始失电，以此确定其得电信号（步进阶梯中使M开始得电之辅助继电器常开触点）和失电信号（步进阶梯中使M开始失电之辅助继电器常闭触点）；（2）将得电信号、失电信号和受控输出继电器线圈串联[阳光电子学校维修专家友情提示]。如果某个输出继电器在一个工作循环中多次得电失电，则将每次得失电之串联信号互相并联即可[阳光电子学校维修专家友情提示]。例如，图1中输出继电器Y1要求在步1和步3得电，在其余步失电[阳光电子学校维修专家友情提示]。在图2b画其控制回路时，将图1所示之第一次得电信号M1和第一次失电信号M2串联，第二次得电信号M4和第二次失电信号串联，然后将二者并联起来，再与Y1之线圈串联便构成Y1之控制回路[阳光电子学校维修专家友情提示]。其余依此类推[阳光电子学校维修专家友情提示]。

    二、逐步得电逐步失电型步进顺序控制系统设计法

    1．步进阶梯设计

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