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   順序控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)思路

    1．特點(diǎn)順序控制系統(tǒng)是指按照預(yù)定的受控執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作順序及相應(yīng)的轉(zhuǎn)步條件，一步一步進(jìn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)。其受控設(shè)備通常是動(dòng)作順序不變或相對固定的生產(chǎn)機(jī)械。這種控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)大多數(shù)是行程開關(guān)（包括有觸點(diǎn)或無觸點(diǎn)行程開關(guān)、光電開關(guān)、干簧管開關(guān)、霍爾元件開關(guān)等位置檢測開關(guān)），有時(shí)也采用壓力繼電器、時(shí)間繼電器之類的信號(hào)轉(zhuǎn)換元件作為某些步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)。

    為了使順序控制系統(tǒng)工作可靠，通常采用步進(jìn)式順序控制電路結(jié)構(gòu)。所謂步進(jìn)式順序控制，是指控制系統(tǒng)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(zhuǎn)步主令信號(hào)已發(fā)出為條件。對生產(chǎn)機(jī)械而言，受控設(shè)備任一步的機(jī)械動(dòng)作是否執(zhí)行，取決于控制系統(tǒng)前一步是否已有輸出信號(hào)及其受控機(jī)械動(dòng)作是否已完成。若前一步的動(dòng)作未完成，則后一步的動(dòng)作無法執(zhí)行。這種控制系統(tǒng)的互鎖嚴(yán)密，即便轉(zhuǎn)步主令信號(hào)元件失靈或出現(xiàn)誤操作，亦不會(huì)導(dǎo)致動(dòng)作順序錯(cuò)亂。

    2．設(shè)計(jì)思路本文提出的4種簡易設(shè)計(jì)方法都是先設(shè)計(jì)步進(jìn)階梯，在步進(jìn)階梯實(shí)現(xiàn)由轉(zhuǎn)步主令信號(hào)控制輔助繼電器得失電；然后根據(jù)步進(jìn)階梯設(shè)計(jì)輸出階梯，在輸出階梯實(shí)現(xiàn)由輔助繼電器控制輸出繼電器得失電。這4種設(shè)計(jì)法所設(shè)計(jì)的梯形圖電路結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的指令應(yīng)適用于大多數(shù)PLC機(jī)型，具有通用性。

    由于各種PLC機(jī)型的編程元件代號(hào)及其編號(hào)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(nèi)部繼電器）的代號(hào)分別為：X、Y、M。設(shè)計(jì)中所用到的某些功能指令，如置位指令約定為S×，復(fù)位指令為R×；移位指指令為SR×。其中的“×”表示編程元件的編號(hào)，用十進(jìn)制數(shù)表示。用這些方法設(shè)計(jì)實(shí)際的控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)將編程元件代號(hào)和編號(hào)變換成所選用的PLC機(jī)型對應(yīng)的代號(hào)和編號(hào)。

下面分別介紹各種設(shè)計(jì)方法。其中，前3種方法的設(shè)計(jì)依據(jù)都是圖1所示的順序控制流程。圖中，步1的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)X0為連接啟動(dòng)按鈕的輸入繼電器（為簡明起見，后述的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)均省去“輸入繼電器”幾個(gè)字，只提輸入信號(hào)），X1為原位開關(guān)信號(hào)，X2、X3、X4分別為步2、3、4的轉(zhuǎn)步主令開關(guān)信號(hào)。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(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法

    如圖2所示，這種設(shè)計(jì)方法是根據(jù)“與”、“或”、“非”的基本邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)成串聯(lián)、并聯(lián)或串、并聯(lián)復(fù)合的電路結(jié)構(gòu)。

 1．步進(jìn)階梯的設(shè)計(jì)步進(jìn)階梯的結(jié)構(gòu)

    如圖2a所示。步1的M1得電條件是受控機(jī)械原位開關(guān)X1處于壓合狀態(tài)（若受控機(jī)械有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則要求每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原位開關(guān)均處于壓合狀態(tài)），滿足原位條件后按起動(dòng)按鈕X0才能得電。M1得電后自鎖，并為步2提供步進(jìn)條件信號(hào)（M1的常開觸點(diǎn)）。步1的執(zhí)行動(dòng)作完成時(shí)觸發(fā)的行程開關(guān)信號(hào)X2作為步2的轉(zhuǎn)步條件信號(hào)。步2的M2的輸入滿足其步進(jìn)條件和轉(zhuǎn)步條件后得電自鎖，并為步3提供步進(jìn)條件信號(hào)。按此規(guī)律即可實(shí)現(xiàn)后續(xù)每一工作步輔助繼電器的得電和自鎖。停止步M5的步進(jìn)條件信號(hào)和轉(zhuǎn)步條件信號(hào)分別為：后一個(gè)工作步M4發(fā)出的步進(jìn)條件信號(hào)（M4的常開觸點(diǎn)）和該步動(dòng)作完成時(shí)所觸發(fā)的轉(zhuǎn)步信號(hào)X1。由于M5的得電信號(hào)令控制系統(tǒng)失電，所以M5的回路不自鎖，而且要將其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)在步1回路的左端。從步2起后續(xù)各個(gè)步的回路構(gòu)成分支回路。一旦M5得電便使整個(gè)系統(tǒng)失電。如不用分支回路的結(jié)構(gòu)，也可采用圖3所示的回路。即把M5常閉觸點(diǎn)分別串聯(lián)在每步輔助繼電器的回路上。應(yīng)該注意的是：無論工作步還是停止步，如果某步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)有多個(gè)，則應(yīng)將多個(gè)轉(zhuǎn)步主令信號(hào)互相串聯(lián)。

   2．輸出階梯的設(shè)計(jì)輸出階梯

    如圖2b所示。其設(shè)計(jì)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(hào)（步進(jìn)階梯中使M開始得電的輔助繼電器常開觸點(diǎn)）和失電信號(hào)（步進(jìn)階梯中使M開始失電的輔助繼電器常閉觸點(diǎn)）；（2）將得電信號(hào)、失電信號(hào)和受控輸出繼電器線圈串聯(lián)。如果某個(gè)輸出繼電器在一個(gè)工作循環(huán)中多次得電失電，則將每次得失電的串聯(lián)信號(hào)互相并聯(lián)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(shí)，將圖1所示的*次得電信號(hào)M1和*次失電信號(hào)M2串聯(lián)，第二次得電信號(hào)M4和第二次失電信號(hào)串聯(lián)，然后將二者并聯(lián)起來，再與Y1的線圈串聯(lián)便構(gòu)成Y1的控制回路。其余依此類推。

    二、逐步得電逐步失電型步進(jìn)順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法

    1．步進(jìn)階梯設(shè)計(jì)

    按圖1所示的控制流程，采用逐步得電逐步失電型順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的步進(jìn)階梯如圖4a所示，其電路結(jié)構(gòu)與圖3的不同點(diǎn)之一是每步的失電由下一步輔助繼電器的常閉接點(diǎn)控制；之二是步1回路必須串聯(lián)步2至后工作步4的輔助繼電器常閉觸點(diǎn)。以防電路工作時(shí)，因誤操作再次起動(dòng)而導(dǎo)致控制順序錯(cuò)亂。其余的電路結(jié)與圖3相同。

    2．輸出階梯設(shè)計(jì)輸出階梯如圖4b所示，輸出繼電器的控制回路根據(jù)控制流程直觀確定。例如，輸出繼電器Y1要求在步1、3得電，則將步1、3的輔助繼電器M1、M3的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，再與Y1的線圈串聯(lián)即可。其余輸出繼電器的控制回路構(gòu)成方法與此相同。

PLC技術(shù)展的終趨勢仍然是人們所爭論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會(huì)繼續(xù)失去*；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會(huì)一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的*。本文從11方面介紹了PLC在其上的應(yīng)用趨勢。

    前 言

    *以來，PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。其主要原因，在于它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對自動(dòng)化的需要。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對*逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。PLC需要解決的問題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開放性和價(jià)格。

    PLC技術(shù)展的終趨勢仍然是人們所爭論的焦點(diǎn)之一。大多數(shù)人認(rèn)為，PLC將會(huì)繼續(xù)失去*；更有甚者認(rèn)為，在工業(yè)PC面前，PLC將會(huì)一步一步走向死亡；但也有一部分人相信，一些特殊工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域仍將為PLC提供一定的*。

    在*工業(yè)計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，圍繞開放與再開放過程控制系統(tǒng)、開放式過程控制軟件、開放性數(shù)據(jù)通信協(xié)議，已經(jīng)發(fā)生巨大變革，幾乎到處都有PLC，但這種趨勢也許不會(huì)繼續(xù)發(fā)展下去。隨著軟PLC(SoftPLC)控制組態(tài)軟件技術(shù)的誕生與進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有SoftPLC組態(tài)軟件和基于工業(yè)PC控制系統(tǒng)的*正在逐步得到增長，這些事實(shí)使傳統(tǒng)PLC供應(yīng)商在思想上已經(jīng)發(fā)生了戲劇性的變化，他們必須面對現(xiàn)實(shí)，在傳統(tǒng)PLC的技術(shù)發(fā)展與提高方面作出更加開放的高姿態(tài)。對于控制軟件來講，這是PLC控制器的核心，PLC供應(yīng)商正在向工業(yè)用戶提供開放式的編程組態(tài)工具軟件，而且對于工業(yè)用戶表現(xiàn)得非常積極。此外，開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了突破，其結(jié)果是將PLC融入更加開放的工業(yè)控制行業(yè)。

    一、開放和基于工業(yè)PC控制

四、移位指令型順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    1．步進(jìn)階梯設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)依據(jù)如圖6所示。圖7a為按圖6所示要求采用移位指令設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)的順序控制系統(tǒng)步進(jìn)階梯，這種步進(jìn)階梯由一個(gè)8位移位寄存器（由移位指令定義輔助繼電器M20～M27而成）作為控制元件。該移位寄存器中的IN為移位數(shù)據(jù)輸入端，CP為移位脈沖輸入端，R為復(fù)位端。這三個(gè)輸入端的輸入信號(hào)均為脈沖上升沿有效。對順序控制系統(tǒng)來說，輸入IN的信號(hào)必須是一個(gè)單脈沖信號(hào)，即移位數(shù)據(jù)為“1”。起動(dòng)步1時(shí)，IN和CP同時(shí)輸入按鈕信號(hào)X0的脈沖上升沿后，在IN端生成的移位數(shù)據(jù)“1”便移入移位寄存器的M20位，此時(shí)該位有輸出（即輸出M20的常開觸點(diǎn)閉合信號(hào)），建立步1程序，并為步2提供步進(jìn)條件信號(hào)；M20的常閉觸點(diǎn)即時(shí)斷開IN輸入端和CP的步1輸入端，完成數(shù)據(jù)“1”輸入和移位脈沖輸入。從步2起，本步的轉(zhuǎn)步主令信號(hào)一發(fā)出（X2接通），便輸入一個(gè)移位脈沖上升沿，使原來移入M20位的數(shù)據(jù)“1”移入M21位，建立步2程序，并為步3提供步進(jìn)條件信號(hào)。移位后，M20位的狀態(tài)變?yōu)?/span>0，即其相應(yīng)的步1被撤銷，輸出為0。依此類推便可實(shí)現(xiàn)整個(gè)步進(jìn)階梯逐步得電和逐步失電。后一步完成并回到原位（X1接通）時(shí)，接通移位寄存器的復(fù)位端R，使移位寄存器復(fù)位清零，整個(gè)控制系統(tǒng)失電停止。

設(shè)計(jì)這種步進(jìn)階梯時(shí)要注意以下問題：（1）在一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)內(nèi)，移位寄存器的移位數(shù)據(jù)輸入端IN只允許起動(dòng)時(shí)輸入一個(gè)單脈沖信號(hào)。也就是說起動(dòng)時(shí)只能輸入移位數(shù)據(jù)“1”。步進(jìn)階梯的工作原理就是根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)“1”，在移位寄存器中逐步向高位移位來實(shí)現(xiàn)逐步得電和逐步失電。所以輸入端IN要串聯(lián)每個(gè)移位輸出位的常閉觸點(diǎn)；（2）移位寄存器對移位脈沖輸入端開關(guān)的抖動(dòng)非常敏感。若開關(guān)抖動(dòng)一次，相當(dāng)于多輸入了一個(gè)移位脈沖，移位數(shù)據(jù)“1”隨之多移了一位。由于接點(diǎn)式開關(guān)被觸發(fā)時(shí)難免產(chǎn)生抖動(dòng)。為消除這種影響，在移位脈沖輸入端的步1輸入回路，必須串聯(lián)移位寄存器0位（本例為M20）的常閉觸點(diǎn)，一旦移位數(shù)據(jù)移入M20位，便斷開步1的輸入回路；而從步2開始，每步的輸入回路也要串聯(lián)上一位的常開觸點(diǎn)。例如步2的輸入回路要串聯(lián)上一位M20的常開觸點(diǎn)。這樣，當(dāng)移位到步2轉(zhuǎn)步主令信號(hào)對應(yīng)的M21位時(shí)，便立即斷開步2的輸入回路。采用這樣的移位脈沖輸入回路結(jié)構(gòu)，可確保每步的轉(zhuǎn)步輸入信號(hào)持續(xù)時(shí)間只有PLC的一個(gè)掃描周期（一般只有幾Mｓ），因開關(guān)的抖動(dòng)時(shí)間遠(yuǎn)大于PLC的一個(gè)掃描周期。所以可有效地消除開關(guān)抖動(dòng)的影響。

    2．輸出階梯設(shè)計(jì)圖7b為輸出階梯，其結(jié)構(gòu)與圖4b相同，只是輔助繼電器編號(hào)不同而已。

    結(jié)束語

    上述4種PLC順序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的共同特點(diǎn)是：

    （1）由輸入繼電器控制輔助繼電器（包括由置位/復(fù)位指令和移位指令定義的輔助繼電器），按此構(gòu)成步進(jìn)階梯；

    （2）由輔助繼電器控制輸出繼電器，以此構(gòu)成輸出階梯；

    （3）無論步進(jìn)階梯還是輸出階梯，都是很有規(guī)律的回路結(jié)構(gòu)。不管要設(shè)計(jì)的順序控制系統(tǒng)有多少步，也不管其輸入輸出點(diǎn)數(shù)有多少，只要弄清各種設(shè)計(jì)方法所設(shè)計(jì)的步進(jìn)階梯和輸出階梯的回路結(jié)構(gòu)的規(guī)律性，根據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù)，套用其中任一種設(shè)計(jì)方法的回路結(jié)構(gòu)，就能快速地一次成功設(shè)計(jì)出較復(fù)雜的PLC順序控制系統(tǒng)。

怎樣才能更好解決PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用抗干擾問題?

 1.概述

　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛。PLC控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)的抗*力是關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，設(shè)計(jì)人員只有預(yù)先了解各種干擾才能有效保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

　　2.電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾是什么？

　　影響PLC控制系統(tǒng)的干擾源于一般影響工業(yè)控制設(shè)備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動(dòng)的部位就是噪聲源，即干擾源。