按時間原則控制的PLC系統編程方法研究

1 引言

plc(可編程控制器)因其操作簡單、性能可靠而得到廣泛使用。對于可編程控制器系統的設計來說，硬件的一個小的改動通常會導致軟件的復用根本不可能，只有重新設計。plc的編程通常使用以繼電器邏輯控制為基礎的梯形圖。目前普遍使用的梯形圖程序的設計方法有組合邏輯函數法、功能轉移圖法、petri網分析法等[1-3]。

在生產過程自動化中，按時間原則控制的plc控制系統應用廣泛，如交通燈控制系統、噴泉控制系統等。在這類時序邏輯系統中，當負載的工作時序復雜時，程序的編寫比較困難。對此，本文給出了這類按時間原則控制的plc程序的編寫方法，并以三菱公司fx2n系列plc為例來做詳細介紹。

2 plc內部定時器

定時器在plc中相當于一個時間繼電器，包括一個設定值寄存器、一個當前值寄存器以及無數個觸點。不同型號的plc的定時器的個數是不一樣的。

2.1 通用定時器

通用定時器分為兩類，編號t0～t199為100ms定時器，定時時間0.1~3276.7s。編號t200～t245為10ms定時器，定時時間0.1~327.67s。當驅動輸入斷開后，定時器和輸出觸點復位。

2.2 積算定時器

積算定時器分為兩類，編號t246～t249為1ms定時器，定時時間0.001~32.767s。編號t250～t255為100ms定時器，定時時間0.1~3276.7s。當驅動輸入斷開后，定時器和輸出觸點不復位。當驅動輸入再次接通后，定時器繼續進行定時。

3 編程方法和實例

3.1編程方法

對于時間原則控制的plc程序的編程方法是：

首先，分析系統的輸出，畫出輸出控制的時序圖。

其次，確定控制系統輸出的循環周期，把循環周期分成若干個時間段。時間段劃分的原則是，只要這一段時間內系統的輸出不同就要自成一段。

第三，根據劃分的時間段，確定程序當中使用的定時器個數，原則是有幾個時間段就用幾個定時器。并根據這一時間段的時間確定定時器的定時時間。

最后，根據輸出的得電條件和失電條件編寫plc的梯形圖程序。其中輸出的得電條件是這一段輸出所對應的定時器的常開觸點，輸出的失電條件是這一段輸出所對應的下一個定時器的常閉觸點。在一個周期內，執行元件有幾次輸出就有幾個并行的控制邏輯組成，每一個并行控制有各自的得電條件和失電條件。

下面就結合一個噴泉控制程序說明編程的方法。

3.2 噴泉編程實例

(1)噴泉控制系統。整個噴泉有三組噴頭，分別是a、b、c。要求啟動按鈕按下后，a噴5s后停止，接著b和c同時噴，b噴5s后停止，再過5s，c也停噴，然后是a和b同時噴出，再過2s，c也噴出，c噴出5s后abc全停止。3s后開始下一個循環。停止按鈕按下后abc全停。

(2) 控制系統輸出時序圖。通過對控制系統的分析，可以畫出系統輸出時序圖，如圖1所示。

系統的循環周期為25s，根據每一個時間段系統輸出的不同，一個周期劃分為6個時間段。共使用編號為t0～t5的六個定時器。定時器定時時間分別為：5s、5s、5s、2s、5s、3s。

(3)控制系統的真值表和邏輯表達式。根據對控制系統的分析，噴頭a在0～5s以及15～22s有輸出;噴頭b在5～10s以及15～22s有輸出;噴頭c在5～15s以及17～22s有輸出。

控制系統輸出的真值表如附表所示。

(4)編程方法和梯形圖程序。在控制系統中，各個定時器線圈是順序得電的。t0定時器首先由m0的常開觸點驅動，由定時器t5的常閉觸點復位。t1定時器由t0的常開觸點驅動，以后依次類推。

時間原則控制的plc程序編寫的關鍵是找到每一個輸出繼電器線圈的得電條件和失電條件，而這些條件是由時序圖得出的。

噴頭a在0～5s以及15～22s有輸出，所以噴頭a對應的輸出繼電器y1的線圈由兩個并行的控制邏輯組成。對于噴頭a，第一條控制線路的得電條件是輔助繼電器m0觸點閉合，即啟動按鈕按下，失電條件是定時器t0定時時間到，所以在這一條線路上包括m0常開觸點和t0的常閉觸點;第二條控制線路的得電條件是t2定時時間到，失電條件是定時器t4定時時間到，所以在這一條線路上包括t2常開觸點和t4的常閉觸點。其他輸出繼電器線圈的得電條件和失電條件的分析過程是一樣的。

輸出繼電器線圈邏輯表達式分別是：

4 結束語

plc程序設計的好壞，直接影響控制系統的性能，但由于控制系統的不同，plc應用程序的設計沒有固定模式。本文提出的針對按時間原則控制的plc控制系統的方法簡單實用，使編程變得不再復雜難懂。