PLC顺序功能图设计方法浅析

河南 孙汉卿 刘征

PLC顺序功能图设计方法浅析

河南 孙汉卿 刘征

PLC是电类专业的一门应用性很强的基础课，其常用的编程方法有三种，就初学者来说比较抽象，难以理解，为了提高初学者的学习积极性和缩短学习周期，本文介绍了四步法设计PLC顺序功能图的方法，实际教学效果表明“四步法”能提高学生的认知能力，能帮助学生较快的学会PLC编程方法，而且此方法有很好的移植性，具有很高的借鉴作用。

PLC；编程语言；顺序功能图

引言

可编程控制器（Programmable Logic Controller简称PLC）以其具有的可靠性高、抗干扰能力强；编程简单、操作方便；体积小、能耗低；系统设计、安装、调试工作量小和维护方便等优点[1]，已经取代了传统的继电器接触器控制系统，几乎完全占据了整个工业控制领域。国外专家预言，PLC技术将在工业自动化的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）中跃居首位。PLC课程是各类学校各种电类专业的一门专业课程，同时也是一门应用性很强的课程。具备设计、调试和维护可编程控制器控制系统的能力，是现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。

1 PLC编程语言介绍

PLC是一种工业控制计算机，不光有硬件，软件也必不可少，PLC提供了完整的编程语言[2]，以适应其在各种工业控制系统中的应用。其编程语言可分为指令语句表、梯形图、顺序功能图[1]。

指令语句表编程语言是一种与计算机汇编语言类似的助记符编程语言方式，是可编程控制器最基础的编程语言。它由一系列操作指令组成的语句将控制流程描述出来，用一个或几个字符（指令）来代表可编程控制器的某种操作功能，并通过编程器写到PLC中。但是这种编程方法不直观，初学者难以掌握。

梯形图编程语言又叫梯形图，它沿袭了继电器控制电路的形式，它与继电器控制系统原理图相呼应，基本思想一致，只是在使用符号和表达方式上有一定区别。但这种编程方法需要有一定的继电器等基础知识，且在较复杂的控制系统中，初学者很难掌握。

顺序功能图编程语言是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺序控制程序。是一种先进的设计方法，是用功能图来表达一个顺序控制过程。它提供了一种组织程序的图形方法，不需要其它的编程基础，而且编程方法直观易懂，应用广泛，很容易被初学者接受，程序调试、修改和阅读也很容易，而且可以大大缩短设计周期，提高设计效率。本文就是针对该方法展开讨论。

2 PLC顺序功能图编程方法及过程

根据笔者的教学与实践经验，就实际工业控制系统的顺序功能图的设计，总结了四步法，即抓主要矛盾、设计主要矛盾、添枝加叶、转换成型，下面我们用一个实际工业控制系统来说明：

例：某工业现场有一自动清洗机，工作时将要清洗的部件放到小车上，按动启动按钮后，小车自动进入清洗位置A，加入清洗液，小车继续前行到B处，然后再返回A处，打开排液阀门将清洗液放出，小车回到原来的位置，等待下次启动信号。

2.1 抓主要矛盾

对于任何一个复杂的工业控制系统来说，都是由一个个状态按照时间先后顺序连续的转换来完成控制的。而且必通过一个器件的状态转换来控制整个系统，这就是我们所找的主要矛盾。分析本例中的整个自动清洗机的工作过程，不难发现小车的运行是整个控制的中心，这就是我们要找的主要矛盾。

2.2 设计主要矛盾

找出主要矛盾后，分析其运动或者工作状态，根据其工作状态，写出图。在上例中，我们知道小车的运动状态是：按下开始按钮X0，小车向前到A停车、向前到B后返回到A、停车、返回原点。给出运动状态转换图如图1所示：

2.3 添枝加叶

在设计出主要的运动状态转换图后，分析每一个运动状态的枝叶是什么，为每一个运动状态加上枝叶。本例中，不难找到每一状态的枝叶，如图2所示。其中Y0是向前，Y1是向后，K1是加清洗液，K2去清洗液，T是加清洗液和去清洗液的时间。

图1 小车运动状态

图2 添枝加叶

图3 顺序功能图

2.4 转换成型

经过以上三步后，整个控制过程就设计出来了，最后按照PLC的程序法则，将主器件的运动状态用相应的辅助继电器M或者状态器S表示，初始状态用双方框表示，为了PLC开机运行时能正常工作，需要在初始状态前加上一个特殊功能的M8002的常开触点。这样就可得到完整的PLC顺序功能图。如图3所示：

3 结论

四步法编写PLC顺序功能图直观易懂，笔者在课堂教学中发现按照上述的四个步骤，初学者很容易掌握PLC的顺序功能图的设计方法。通过PLC编程语言的转换也可获得相应的语句表和梯形图。本文介绍的四步法编写PLC顺序功能图也可移植到其他厂家及不同型号的PLC顺序功能图的编程中，对于初学编程人员有很高的借鉴作用。

［1］孙振强.可编程控制器原理及应用教程［M］.北京:清华大学出版社，2008．

［2］陈立定.电气控制与可编程序控制器［M］.北京:机械工业出版社，2004.

（作者单位：河南商业高等专科学校计算机系）

（编辑 王旸）