九江西門子一級代理商

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PLC順序控制系統的幾種簡易設計方法

引言

    在生產機械的自動控制領域，PLC順序控制系統的應用量大面廣。然而，工藝不同的生產機械要求設計不同的控制系統梯形圖。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。本文提出的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。

    順序控制系統的特點及設計思路

    1．特點順序控制系統是指按照預定的受控執行機構動作順序及相應的轉步條件，一步一步進行的自動控制系統。其受控設備通常是動作順序不變或相對固定的生產機械。這種控制系統的轉步主令信號大多數是行程開關（包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、時間繼電器之類的信號轉換元件作為某些步的轉步主令信號。

    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。所謂步進式順序控制，是指控制系統的任一程序步（以下簡稱步）的得電必須以前一步的得電并且本步的轉步主令信號已發出為條件。對生產機械而言，受控設備任一步的機械動作是否執行，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。若前一步的動作未完成，則后一步的動作無法執行。這種控制系統的互鎖嚴密，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。

    2．設計思路本文提出的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。這4種設計法所設計的梯形圖電路結構及相應的指令應適用于大多數PLC機型，具有通用性。

    由于各種PLC機型的編程元件代號及其編號不盡相同，為便于闡述，本文約定：所有梯形圖中的輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器（又稱內部繼電器）的代號分別為：X、Y、M。設計中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號，用十進制數表示。用這些方法設計實際的控制系統時，應將編程元件代號和編號變換成所選用的PLC機型對應的代號和編號。

圖1 順序控制流程

    下面分別介紹各種設計方法。其中，前3種方法的設計依據都是圖1所示的順序控制流程。圖中，步1的轉步主令信號X0為連接啟動按鈕的輸入繼電器（為簡明起見，后述的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的轉步主令開關信號。M1～M5分別為各步的受控輔助繼電器。Y1～Y4分別為各步受控的輸出繼電器。

    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”的基本邏輯關系，設計成串聯、并聯或串、并聯復合的電路結構。

圖2 逐步得電同步失電步進順控梯形圖

    1．步進階梯的設計步進階梯的結構

    如圖2a所示。步1的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的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。M1得電后自鎖，并為步2提供步進條件信號（M1的常開觸點）。步1的執行動作完成時觸發的行程開關信號X2作為步2的轉步條件信號。步2的M2的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。按此規律即可實現后續每一工作步輔助繼電器的得電和自鎖。停止步M5的步進條件信號和轉步條件信號分別為：后一個工作步M4發出的步進條件信號（M4的常開觸點）和該步動作完成時所觸發的轉步信號X1。由于M5的得電信號令控制系統失電，所以M5的回路不自鎖，而且要將其常閉觸點串聯在步1回路的左端。從步2起后續各個步的回路構成分支回路。一旦M5得電便使整個系統失電。如不用分支回路的結構，也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點分別串聯在每步輔助繼電器的回路上。應該注意的是：無論工作步還是停止步，如果某步的轉步主令信號有多個，則應將多個轉步主令信號互相串聯。

圖3 逐步得電同步失電梯形圖

    2．輸出階梯的設計輸出階梯

    如圖2b所示。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開始得電的輔助繼電器常開觸點）和失電信號（步進階梯中使M開始失電的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。如果某個輸出繼電器在一個工作循環中多次得電失電，則將每次得失電的串聯信號互相并聯即可。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。在圖2b畫其控制回路時，將圖1所示的次得電信號M1和次失電信號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的線圈串聯便構成Y1的控制回路。其余依此類推。