PLC顺序控制系统的几种简易设计方法.docx

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1、PLC顺序控制系统的几种简易设计方法在消费机械的自动控制领域，PLC顺序控制系统的应用量大面广。然而，工艺不同的消费机械要求设计不同的控制系统梯形图。目前，不少电气设计人员仍然采用经历设计法来设计PLC顺序控制系统，不仅设计效率低，容易出过失，而且设计阶段难以发现错误，需要屡次调试、修改才符合设计要。本文提出的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。顺序控制系统的特点及设计思路1特点顺序控制系统是指按照预定的受控执行机构动作顺序及相应的转步条件，一步一步进展的自动控制系统。其受控设备通常是动作顺序不变或者相对固定的消费机械。这种控制系统的转步主令信号大多数是行程开关包括有触点

2、或者无触点行程开关、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、时间继电器之类的信号转换元件作为某些步的转步主令信号。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构造。所谓步进式顺序控制，是指控制系统的任一程序步以下简称步的得电必须以前一步的得电并且本步的转步主令信号已发出为条件。对消费机械而言，受控设备任一步的机械动作是否执行，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。假设前一步的动作未完成，那么后一步的动作无法执行。这种控制系统的互锁严密，即便转步主令信号元件失灵或者出现误操作，亦不会导致动作顺序错乱。2设计思路本文提出的4种简易

3、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。这4种设计法所设计的梯形图电路构造及相应的指令应适用于大多数PLC机型，具有通用性。由于各种PLC机型的编程元件代号及其编号不尽一样，为便于阐述，本文约定：所有梯形图中的输入继电器、输出继电器、辅助继电器又称内部继电器的代号分别为：X、Y、M。设计中所用到的某些功能指令，如置位指令约定为S，复位指令为R；移位指指令为SR。其中的“表示编程元件的编号，用十进制数表示。用这些方法设计实际的控制系统时，应将编程元件代号和编号变换成所选用的PLC机

4、型对应的代号和编号。下面分别介绍各种设计方法。其中，前3种方法的设计根据都是图1所示的顺序控制流程。图中，步1的转步主令信号X0为连接启动按钮的输入继电器为简明起见，后述的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的转步主令开关信号。M1M5分别为各步的受控辅助继电器。Y1Y4分别为各步受控的输出继电器。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、“或者、“非的根本逻辑关系，设计成串联、并联或者串、并联复合的电路构造。1步进阶梯的设计步进阶梯的构造如图2a所示。步1的M1得电条件是受控机械原位开

5、关X1处于压合状态假设受控机械有多个执行机构，那么要求每个执行机构的原位开关均处于压合状态，知足原位条件后按起动按钮X0才能得电。M1得电后自锁，并为步2提供步进条件信号M1的常开触点。步1的执行动作完成时触发的行程开关信号X2作为步2的转步条件信号。步2的M2的输入知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。按此规律即可实现后续每一工作步辅助继电器的得电和自锁。停顿步M5的步进条件信号和转步条件信号分别为：最后一个工作步M4发出的步进条件信号M4的常开触点和该步动作完成时所触发的转步信号X1。由于M5的得电信号令控制系统失电，所以M5的回路不自锁，而且要将其常闭触点串联在步

6、1回路的最左端。从步2起后续各个步的回路构成分支回路。一旦M5得电便使整个系统失电。如不用分支回路的构造，可以采用图3所示的回路。即把M5常闭触点分别串联在每步辅助继电器的回路上。应该注意的是：无论工作步还是停顿步，假如某步的转步主令信号有多个，那么应将多个转步主令信号相互串联。2输出阶梯的设计输出阶梯如图2b所示。其设计方法是：1在控制流程图中，找出某输出继电器M在哪一步开场得电和在哪一步开场失电，以此确定其得电信号步进阶梯中使M开场得电的辅助继电器常开触点和失电信号步进阶梯中使M开场失电的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。假如某个输出继电器在一个工作循环中

7、屡次得电失电，那么将每次得失电的串联信号相互并联即可。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。在图2b画其控制回路时，将图1所示的第一次得电信号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的线圈串联便构成Y1的控制回路。其余依此类推。二、逐步得电逐步失电型步进顺序控制系统设计法1步进阶梯设计按图1所示的控制流程，采用逐步得电逐步失电型顺序控制系统设计法设计的步进阶梯如图4a所示，其电路构造与图3的不同点之一是每步的失电由下一步辅助继电器的常闭接点控制；之二是步1回路必须串联步2至最后工作步4的辅助继电器常闭触点。以防电

8、路工作时，因误操作再次起动而导致控制顺序错乱。其余的电路结与图3一样。2输出阶梯设计输出阶梯如图4b所示，输出继电器的控制回路根据控制流程直观确定。例如，输出继电器Y1要求在步1、3得电，那么将步1、3的辅助继电器M1、M3的常开触点并联，再与Y1的线圈串联即可。其余输出继电器的控制回路构成方法与此一样。三、置位/复位指令型顺序控制系统设计法1步进阶梯设计图5a为用置位/复位指令设计的顺序控制系统步进阶梯。其设计根据也是图1所示的控制流程。该步进阶梯构造的特点是每步的辅助继电器都有一个置位线圈和一个复位线圈，二者编号一样。步1利用置位指令S使辅助继电器M1置位即M1线圈得电后内部自锁，建立步1

9、程序，并为步2提供步进条件信号。当步2的转步主令信号发出X2闭合，指令S使M2置位，建立步2程序，同时复位指令R使M1复位，撤销步1程序。同理可画出后续各步继电器置位/复位梯形图。当最后一步完成并回到原位X1闭合时，指令R使M4复位，系统的工作循环完毕。2输出阶梯设计图5b为输出阶梯构造，与图4b完全一样，不再赘述。四、移位指令型顺序控制系统设计1步进阶梯设计设计根据如图6所示。图7a为按图6所示要求采用移位指令设计法设计的顺序控制系统步进阶梯，这种步进阶梯由一个8位移位存放器由移位指令定义辅助继电器M20M27而成作为控制元件。该移位存放器中的IN为移位数据输入端，CP为移位脉冲输入端，R为

10、复位端。这三个输入端的输入信号均为脉冲上升沿有效。对顺序控制系统来讲，输入IN的信号必须是一个单脉冲信号，即移位数据为“1。起动步1时，IN和CP同时输入按钮信号X0的脉冲上升沿后，在IN端生成的移位数据“1便移入移位存放器的M20位，此时该位有输出即输出M20的常开触点闭合信号，建立步1程序，并为步2提供步进条件信号；M20的常闭触点即时断开IN输入端和CP的步1输入端，完成数据“1输入和移位脉冲输入。从步2起，本步的转步主令信号一发出X2接通，便输入一个移位脉冲上升沿，使原来移入M20位的数据“1移入M21位，建立步2程序，并为步3提供步进条件信号。移位后，M20位的状态变为0，即其相应的

11、步1被撤销，输出为0。依此类推便可实现整个步进阶梯逐步得电和逐步失电。最后一步完成并回到原位X1接通时，接通移位存放器的复位端R，使移位存放器复位清零，整个控制系统失电停顿。设计这种步进阶梯时要注意以下问题：1在一个自开工作循环内，移位存放器的移位数据输入端IN只允许起动时输入一个单脉冲信号。也就是讲起动时只能输入移位数据“1。步进阶梯的工作原理就是根据输入的数据“1，在移位存放器中逐步向高位移位来实现逐步得电和逐步失电。所以输入端IN要串联每个移位输出位的常闭触点；2移位存放器对移位脉冲输入端开关的抖动非常敏感。假设开关抖动一次，相当于多输入了一个移位脉冲，移位数据“1随之多移了一位。由于接

12、点式开关被触发时难免产生抖动。为消除这种影响，在移位脉冲输入端的步1输入回路，必须串联移位存放器0位本例为M20的常闭触点，一旦移位数据移入M20位，便断开步1的输入回路；而从步2开场，每步的输入回路也要串联上一位的常开触点。例如步2的输入回路要串联上一位M20的常开触点。这样，当移位到步2转步主令信号对应的M21位时，便立即断开步2的输入回路。采用这样的移位脉冲输入回路构造，可确保每步的转步输入信号持续时间只有PLC的一个扫描周期一般只有几M，因开关的抖动时间远大于PLC的一个扫描周期。所以可有效地消除开关抖动的影响。2输出阶梯设计图7b为输出阶梯，其构造与图4b一样，只是辅助继电器编号不同而已。上述4种PLC顺序控制系统设计方法的共同特点是：1由输入继电器控制辅助继电器包括由置位/复位指令和移位指令定义的辅助继电器，按此构成步进阶梯；2由辅助继电器控制输出继电器，以此构成输出阶梯；3无论步进阶梯还是输出阶梯，都是很有规律的回路构造。不管要设计的顺序控制系统有多少步，也不管其输入输出点数有多少，只要弄清各种设计方法所设计的步进阶梯和输出阶梯的回路构造的规律性，根据设计根据，套用其中任一种设计方法的回路构造，就能快速地一次成功设计出较复杂的PLC顺序控制系统。