如果一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成若干個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣的控制系統(tǒng)稱為順序控制系統(tǒng)，也稱為步進(jìn)控制系統(tǒng)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣泛，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無(wú)例外地都利用順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)。

  所謂順序控制設(shè)計(jì)法就是針對(duì)順序控制系統(tǒng)的一種專門(mén)的設(shè)計(jì)力法。這種設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師，也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。PLC的設(shè)計(jì)者們?yōu)轫樞蚩刂葡到y(tǒng)的程序編制提供了大量通用和專用的編程元件，開(kāi)發(fā)了專門(mén)供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。

  根據(jù)順序控制系統(tǒng)的功能要求，可以采用：①使用通用邏輯指令;②使用置位/復(fù)位(S/R)指令;③使用SCR指令等不同的方法設(shè)計(jì)出順序功能圖，然后可以很方便地將功能圖轉(zhuǎn)化為PLC的梯形圖。為了便于將順序功能圖轉(zhuǎn)化為梯形圖，一般將步的代號(hào)、轉(zhuǎn)換條件和各步的動(dòng)作與命令用代表各步的編程元件的地址(如M0.1)來(lái)表示。

  當(dāng)系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時(shí)，與初始步對(duì)應(yīng)的編程元件應(yīng)置為"1"，而其他的編程元件應(yīng)置為“0”，因?yàn)樵跊](méi)有并行序列或并行序列未處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只能有一個(gè)活動(dòng)步。在下面所講述的各種方法中，假設(shè)程序開(kāi)始時(shí)，系統(tǒng)已處于要求的初始狀態(tài)下，且其余各步的編程元件均為"0"狀態(tài)，初始步的激活可利用初始化SM0.1脈沖來(lái)完成。

  (1)使用通用邏輯指令的方法

  所謂通用邏輯指令，是指與PLC的觸點(diǎn)和輸出線圈相關(guān)的指令，如AN、O、=等，它是PLC最基本的指令。這種編程方法適用于各種型號(hào)的PLC，是順序功能圖最基本的編程方法。

  在順序控制中，各步是按照順序先后接通和斷開(kāi)的，猶如電動(dòng)機(jī)按順序地接通和斷開(kāi)一樣，因此可以像處理電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、保持、停止那樣，用典型的"啟-保-停"電路來(lái)解決順序控制的問(wèn)題。

  ①單序列的編程 根據(jù)功能圖理論，設(shè)步 M;的前級(jí)步是活動(dòng)的(即 M;-1=1)，且轉(zhuǎn)換條件成立(即I;=1)，步M，應(yīng)變?yōu)榛顒?dòng)步。如果將M，視為電動(dòng)機(jī)，而M，=1和I：視為其啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，則M，的啟動(dòng)電路由M，=1和I/的常開(kāi)觸點(diǎn)串接而成(如圖5-16所示)。I：一般為非存儲(chǔ)型觸點(diǎn)，所以還要用M，的常開(kāi)觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖。同樣，當(dāng)M，的后續(xù)步M; 1變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，M應(yīng)變?yōu)殪o態(tài)步，因此應(yīng)將M， 1的常閉觸點(diǎn)與M，的線圈串聯(lián)。下面以沖床動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制為例來(lái)介紹單序列的編程。

  a.沖床動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖。某專用沖床動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖如圖5-17所示。系統(tǒng)的一個(gè)周期分為快進(jìn)、工進(jìn)和快退3步。另外還設(shè)置有一個(gè)等待啟動(dòng)的初始步。動(dòng)力頭初始狀態(tài)停留在最左邊，限位開(kāi)關(guān)I0.1狀態(tài)為1。啟動(dòng)按鈕為I0.0，Q0.0～Q0.2控制3個(gè)電磁閥，這3個(gè)電磁閥依次控制快進(jìn)、工進(jìn)和快退3步。按下啟動(dòng)按鈕，動(dòng)力頭的運(yùn)動(dòng)如圖5-17所示，工作一個(gè)循環(huán)后，動(dòng)力頭返回并停留在初始位置。該案例用通用邏輯指令，置位/復(fù)位(S/R)指令和順序控制SCR指令等三種方法都能編程。

  b.使用通用邏輯指令實(shí)現(xiàn)的沖床動(dòng)力頭進(jìn)給運(yùn)動(dòng)控制功能圖和梯形圖。由沖床動(dòng)力頭的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)示意圖可畫(huà)出系統(tǒng)的功能圖如圖5-18(a)所示;根據(jù)功能圖和"基本電路"可以很容易地得到系統(tǒng)的梯形圖如圖5-18(b)所示。

  對(duì)于步 M0.0，設(shè)M，= M0.0，由功能圖可知，M;=1=M0.3，I;=10.1，M; 1=MO.1，所以將 MO.3和10.1的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)作為 M0.0的啟動(dòng)電路。在啟動(dòng)電路中還并聯(lián)了MO.0的自保持觸點(diǎn)。后續(xù)步 M0.1 的常閉觸點(diǎn)串入 M0.0 的線圈，M0.1 接通時(shí) M0.0 斷開(kāi)。在PLC開(kāi)始運(yùn)行時(shí)應(yīng)將M0.0置為1，否則系統(tǒng)無(wú)法工作，因此把僅在第一個(gè)掃描周期接通的SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)與上述電路并聯(lián)。

  在功能圖中，步劃分的依據(jù)是輸出量的變化，因此步與輸出量的關(guān)系也較為簡(jiǎn)單。如果某一輸出量?jī)H在某一步中有輸出，例如Q0.2僅在步 M0.3中輸出，此時(shí)可以將其線圈與對(duì)應(yīng)步的存儲(chǔ)器位 M0.3 的線圈并聯(lián)。而在幾步中有同一輸出時(shí)，例如 Q0.1在步 M0.1 和M0.2中均輸出，為避免雙線圈輸出，采用M0.1和M0.2的常開(kāi)觸點(diǎn)并聯(lián)后驅(qū)動(dòng)Q0.1.

  ②選擇序列的編程 選擇序列編程的關(guān)鍵在于對(duì)其分支和合并的處理，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則是設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖的基本規(guī)則。下面以自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)為例介紹選擇序列中的分支與合并編程。

  a.自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的順序功能圖和梯形圖。自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的順序功能圖和梯形圖如圖5-19所示。

  圖5-19(a)是自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的順序功能圖。當(dāng)人靠近自動(dòng)門(mén)時(shí)，感應(yīng)器I0.0為ON，Q0.0變?yōu)镺N，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)高速開(kāi)門(mén)，碰到開(kāi)門(mén)減速開(kāi)關(guān)I0.1時(shí)，Q0.1變?yōu)镺N，減速開(kāi)門(mén)。碰到開(kāi)門(mén)極限開(kāi)關(guān)10.2時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，開(kāi)始延時(shí)。若在1s內(nèi)感應(yīng)器檢測(cè)到無(wú)人，Q0.2變?yōu)镺N，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)高速關(guān)門(mén)。碰到關(guān)門(mén)減速開(kāi)關(guān)I0.3時(shí)，Q0.3變?yōu)镺N，改為減速關(guān)門(mén)，碰到關(guān)門(mén)極限開(kāi)關(guān)10.4時(shí)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。在關(guān)門(mén)期間若感應(yīng)器檢測(cè)到有人停止關(guān)門(mén)，T38延時(shí)1s后自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高速開(kāi)門(mén)。

  b.自動(dòng)門(mén)控制系統(tǒng)的編程。將選擇序列順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖程序，其編程重點(diǎn)是對(duì)分支與合并的處理，同樣既可用通用邏輯指令編程，也可用置位/復(fù)位(S/R)指令和順序控制SCR指令編程。這里先用通用邏輯指令編程。

  (a)分支的編程。如果某一步的后面是一個(gè)由N條分支組成的選擇序列，該步可能轉(zhuǎn)到不同的N步中去，應(yīng)將這N個(gè)后續(xù)步對(duì)應(yīng)的內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器的常閉觸點(diǎn)與該步的線圈串聯(lián)，作為結(jié)束該步的條件。

  在圖5-19(a)中，步M0.4之后是一個(gè)選擇序列的分支，當(dāng)它的后續(xù)步 M0.5或 M0.6 變?yōu)榛顒?dòng)步時(shí)，它應(yīng)變?yōu)椴换顒?dòng)步。所以需將 M0.5 和 M0.6 的常閉觸點(diǎn)與 M0.4 的線圈串聯(lián)。同樣MO.5之后也是一個(gè)選擇序列的分支，處理方法同M0.4，如圖5-19(b)所示。(b)合并的編程。對(duì)于選擇序列的合并，如果某一步之前有N個(gè)轉(zhuǎn)換(即有N條分支在該步之前合并后進(jìn)入該步)，則代表該步的內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器M的啟動(dòng)電路由N條支路并列而成，各支路由某一前級(jí)步對(duì)應(yīng)的內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器的常開(kāi)觸點(diǎn)與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路串聯(lián)而成。

  在圖5-19(a)中，步 M0.1之前有一個(gè)選擇序列的合并，當(dāng)步 M0.0為活動(dòng)步并且轉(zhuǎn)換條件10.0滿足，或者 M0.6為活動(dòng)步并且轉(zhuǎn)換條件T38滿足時(shí)，步 M0.1都應(yīng)變?yōu)榛顒?dòng)步，即控制MO.1的“啟動(dòng)-保持-停止”電路的啟動(dòng)條件應(yīng)為M0.0和I0.0的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)電路與 M0.6 和 T38 的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)電路進(jìn)行并聯(lián)，如圖 5-19(b)所示。

  ③并行序列的編程 并行序列編程與選擇序列編程相類似，其關(guān)鍵也是對(duì)其分支和合并的處理。下面以專用鉆床部分控制程序?yàn)槔榻B并行序列中的分支與合并編程。

  a.專用鉆床部分控制的順序功能圖和梯形圖如圖5-20所示。

  b.專用鉆床部分控制的編程。將并行序列順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖程序與選擇序列相同，其編程重點(diǎn)也是對(duì)分支與合并的處理，同樣既可用通用邏輯指令編程，也可用置位/復(fù)位(S/R)指令和順序控制SCR指令編程。這里先用通用邏輯指令編程。

  (a)分支的編程。某并行序列某一步M的后而有N條分支，如果轉(zhuǎn)換條件成立，并行序列中各單序列中的第一步應(yīng)同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，對(duì)控制這些步的"啟動(dòng)-保持-停止"電路使

  用相同的啟動(dòng)電路。要實(shí)現(xiàn)這一要求，只需將N個(gè)后續(xù)步對(duì)應(yīng)的軟繼電器的常閉觸點(diǎn)中的任意一個(gè)與 M，的線圈串聯(lián)，作為結(jié)束步 M，的條件。

  在圖5-20(a)中，M0.2之后有一個(gè)并行序列的分支，當(dāng)步M0.2為活動(dòng)步，并且轉(zhuǎn)換條件11.0=1時(shí)，步 M0.3和步 M0.5同時(shí)變?yōu)榛顒?dòng)步，即 M0.2和I1.0 的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)電路同時(shí)作為控制步 M0.3和步 M0.5 的啟動(dòng)電路，如圖5-20(b)所示。

  (b)合并的編程。當(dāng)并行序列合并時(shí)，只有當(dāng)各并行序列的最后一步都是活動(dòng)步，且轉(zhuǎn)換條件成立時(shí)，才能完成并行序列的合并。因此合并后的步的啟動(dòng)電路應(yīng)由 N 條并聯(lián)支路中最后一級(jí)步的軟繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與相應(yīng)轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的電路串聯(lián)而成。而合并后的步的常閉觸點(diǎn)分別作為各并行序列的最后一步斷開(kāi)的條件。

  在5-20(a)中，步 M0.7之前有一個(gè)并行序列的合并，該轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的條件是所有的前級(jí)步(即步 M0.4和步 M0.6)都是活動(dòng)步且轉(zhuǎn)換條件11.3=1滿足。由此可知，應(yīng)將 M0.4、M0.6和I1.3的常開(kāi)觸點(diǎn)串聯(lián)，作為控制步M0.7的啟動(dòng)電路，如圖5-20(b)所示。