按时间原则控制的PLC系统编程方法研究

1 引言
　　plc（可编程控制器）因其操作简单、性能可靠而得到广泛使用。对于可编程控制器系统的设计来说，硬件的一个小的改动通常会导致软件的复用根本不可能，只有重新设计。plc的编程通常使用以继电器逻辑控制为基础的梯形图。目前普遍使用的梯形图程序的设计方法有组合逻辑函数法、功能转移图法、petri网分析法等［1-3］。
　　在生产过程自动化中，按时间原则控制的plc控制系统应用广泛，如交通灯控制系统、喷泉控制系统等。在这类时序逻辑系统中，当负载的工作时序复杂时，程序的编写比较困难。对此，本文给出了这类按时间原则控制的plc程序的编写方法，并以三菱公司fx2n系列plc为例来做详细介绍。
2 plc内部定时器
　　定时器在plc中相当于一个时间继电器，包括一个设定值寄存器、一个当前值寄存器以及无数个触点。不同型号的plc的定时器的个数是不一样的。
　　2.1 通用定时器
　　通用定时器分为两类，编号t0～t199为100ms定时器，定时时间0.1~3276.7s。编号t200～t245为10ms定时器，定时时间0.1~327.67s。当驱动输入断开后，定时器和输出触点复位。
　　2.2 积算定时器
　　积算定时器分为两类，编号t246～t249为1ms定时器，定时时间0.001~32.767s。编号t250～t255为100ms定时器，定时时间0.1~3276.7s。当驱动输入断开后，定时器和输出触点不复位。当驱动输入再次接通后，定时器继续进行定时。
3 编程方法和实例
　　3.1编程方法
　　对于时间原则控制的plc程序的编程方法是：
　　首先，分析系统的输出，画出输出控制的时序图。
　　其次，确定控制系统输出的循环周期，把循环周期分成若干个时间段。时间段划分的原则是，只要这一段时间内系统的输出不同就要自成一段。
　　第三，根据划分的时间段，确定程序当中使用的定时器个数，原则是有几个时间段就用几个定时器。并根据这一时间段的时间确定定时器的定时时间。
　　最后，根据输出的得电条件和失电条件编写plc的梯形图程序。其中输出的得电条件是这一段输出所对应的定时器的常开触点，输出的失电条件是这一段输出所对应的下一个定时器的常闭触点。在一个周期内，执行元件有几次输出就有几个并行的控制逻辑组成，每一个并行控制有各自的得电条件和失电条件。
　　下面就结合一个喷泉控制程序说明编程的方法。
　　3.2 喷泉编程实例
　　（1）喷泉控制系统。整个喷泉有三组喷头，分别是a、b、c。要求启动按钮按下后，a喷5s后停止，接着b和c同时喷，b喷5s后停止，再过5s，c也停喷，然后是a和b同时喷出，再过2s，c也喷出，c喷出5s后abc全停止。3s后开始下一个循环。停止按钮按下后abc全停。
　　（2） 控制系统输出时序图。通过对控制系统的分析，可以画出系统输出时序图，如图1所示。

 

　　系统的循环周期为25s，根据每一个时间段系统输出的不同，一个周期划分为6个时间段。共使用编号为t0～t5的六个定时器。定时器定时时间分别为：5s、5s、5s、2s、5s、3s。[page]
　　（3）控制系统的真值表和逻辑表达式。根据对控制系统的分析，喷头a在0～5s以及15～22s有输出；喷头b在5～10s以及15～22s有输出；喷头c在5～15s以及17～22s有输出。
　　控制系统输出的真值表如附表所示。

 

　　（4）编程方法和梯形图程序。在控制系统中，各个定时器线圈是顺序得电的。t0定时器首先由m0的常开触点驱动，由定时器t5的常闭触点复位。t1定时器由t0的常开触点驱动，以后依次类推。
　　时间原则控制的plc程序编写的关键是找到每一个输出继电器线圈的得电条件和失电条件，而这些条件是由时序图得出的。
　　喷头a在0～5s以及15～22s有输出，所以喷头a对应的输出继电器y1的线圈由两个并行的控制逻辑组成。对于喷头a，第一条控制线路的得电条件是辅助继电器m0触点闭合，即启动按钮按下，失电条件是定时器t0定时时间到，所以在这一条线路上包括m0常开触点和t0的常闭触点；第二条控制线路的得电条件是t2定时时间到，失电条件是定时器t4定时时间到，所以在这一条线路上包括t2常开触点和t4的常闭触点。其他输出继电器线圈的得电条件和失电条件的分析过程是一样的。
　　输出继电器线圈逻辑表达式分别是：

 

4 结束语
　　plc程序设计的好坏，直接影响控制系统的性能，但由于控制系统的不同，plc应用程序的设计没有固定模式。本文提出的针对按时间原则控制的plc控制系统的方法简单实用，使编程变得不再复杂难懂。