【有关时序循环问题的编程方法探讨】时序电路必然存在状态循环

　　摘　要　可编程控制器广泛地应用在多个行业，在创造巨大的经济效益的同时也提供了广泛的就业岗位，各类学校相关专业都开设了PLC课程，很多学生反映学习该课程入门容易，但是精通很难，这确实是困扰初学者的一个问题。因此，初步探讨学习中普遍遇到的问题。
　　关键词　可编程逻辑控制器　编程方法　时序循环
　　中图分类号：G712　　文献标识码：A　　文章编号：1002-7661（2011）08-0012-02
　　可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller简称PLC）被广泛应用于工业控制领域，目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。
　　一、开关量的逻辑控制
　　这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
　　二、模拟量控制
　　在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
　　三、运动控制
　　PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
　　四、过程控制
　　过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
　　五、数据处理
　　现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表位、操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
　　六、通信及联网
　　PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
　　PLC的应用领域仍在扩展，在日本，PLC的应用范围已从传统的产业设备和机械的自动控制，扩展到以下应用领域：中小型过程控制系统、远程维护服务系统、节能监视控制系统，以及与生活关连的机器、与环境关连的机器，而且均有急速的上升趋势。值得注意的是，随着PLC、DCS相互渗透，二者的界线日趋模糊的时候，PLC从传统的应用于离散的制造业向应用到连续的流程工业扩展。
　　PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。正是基于这样的发展状况，我院多个专业都开设了PLC课程以满足学生将来工作、就业的需求。在PLC的教学中编程方法是重点同时也是难点，常用的PLC编程方法有经验法、解析法、图解法。
　　所谓经验法，即是运用自己的或别人的经验进行设计，设计前选择与设计要求相类似的成功的例子，并进行修改，增删部分功能或运用其中部分程序，直至适合自己的情况。在学习过程中，可收集与积累这样成功的例子，从而可不断丰富自己的经验。经验设计法对于一些比较简单的程序设计是比较奏效的，可以收到快速、简单的效果。但是，由于这种方法主要是依靠设计人员的经验进行设计，所以对设计人员的要求也就比较高，特别是要求设计者有一定的实践经验，对工业控制系统和工业上常用的各种典型环节比较熟悉。经验设计法没有规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，往往需经多次反复修改和完善才能符合设计要求，所以设计的结果往往不很规范，因人而异。
　　而解析法，则是利用组合逻辑或时序逻辑的理论，并运用相应的解析方法，对其进行逻辑关系的求解，然后再根据求解的结果，画成梯形图或直接写出程序。解析法比较严密，可以运用一定的标准，使程序优化，可避免编程的盲目性，是较有效的方法。
　　图解法是靠画图进行设计。常用的方法有梯形图法、波形图法及流程法。梯形图法是基本方法，无论是经验法还是解析法，若将PLC程序转化成梯形图后，就要用到梯形图法。波形图法适合于时间控制电路，将对应信号的波形画出后，再依时间逻辑关系去组合，就可很容易把电路设计出。流程法是用框图表示PLC程序执行过程及输入条件与输出关系，在使用步进指令的情况下，用它设计是很方便的。
　　在学习和实践我们经常会遇到有关时间循环的控制问题，其编程是有一定规律的，掌握了这个规律，编程就会容易，并且有条理，结构也很清晰完整。下面笔者就波形图法重点探讨这类问题的设计步骤，与各位同行商榷，不当之处欢迎指正。
　　首先，在正确理解控制要求的基础上画出时序图，根据时序图中各负载发生的变化，定下要用定时器的编号和各定时器所延续的时间。
　　第二步，由于各定时器是按照先后顺序循环接通的，所以要用前一个定时器的常开触点接通后一个定时器的线圈，再用最后一个定时器的常闭触点去断开（一个扫描周期后又自动接通）第一个定时器的线圈，这样就完成了定时器的一个循环周期，如果控制要求中有循环次数要求，那么就用最后一个定时器的常开触点启动计数器，达到计数器预定值后，用计数器的常闭触点断开启动程序，从而实现控制次数的目的。
　　最后写驱动负载的程序，根据时序图中各负载上升沿和下降沿的变化，上升沿表示是负载要接通，用相应的常开触点，下降沿表示的是负载断开，应用相应的常闭触点，在一个周期内负载有多次接通时要用多条支路触点并联实现。
　　十字路口交通灯、全自动洗衣机等的控制都是非常典型的时序问题，如果也采用上面的规律进行编程，相信大家一定会感觉非常轻松而且充满乐趣。当然这类问题还可以采用其他的编程方法实现，无论采用何种方法，只要我们掌握了其中的规律都能应付自如。
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