移位指令实现顺序控制的设计方法

陆春元

(苏州市职业大学 机电工程系，江苏 苏州-215104)

PLC以其使用范围广、抗干扰能力强、稳定性高、软元件系统丰富、编程简单、使用方便、易于掌握等特点，在工业控制系统中得到越来越广泛应用［1］.在PLC的应用中，以顺序控制的应用最为广泛，特别是在现代制造业中，几乎都是利用顺序控制来实现加工的自动循环，即按照生产工艺预定的顺序，在各输入信号的作用下，根据内部状态和时间顺序，各执行机构自动有序地进行操作［2］.

1 状态转移图

PLC实现顺序控制最有效的方法就是状态转移图(顺序功能图)，其设计思路:①将生产流程中的每一个工序(或阶段)用PLC的一个状态继电器S或辅助继电器M来代替，简记为工序→状态继电器;②将流程图中的每个阶段要完成的工作(或动作)用PLC的线圈指令或功能指令来代替;③将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来代替;④流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向.这种设计方法具有编程效率高，设计思路清晰，易于掌握，调试、修改、维护方便等优点，从设计到使用及维护的周期较经验设计法明显缩短［3］.目前，状态转移图程序设计方法主要有4种，启保停电路顺序控制梯形图、置位复位指令顺序控制梯形图、步进指令顺序控制梯形图和位移指令顺序控制梯形图.本文以移位指令顺序控制梯形图为例介绍其在顺序控制中的应用.

2 移位指令

PLC移位指令包括位右移位指令SFTR和位左移位指令SFTL.例如，位左移位指令是当X0由OFF→ON变化时，对n1位［D］所指定的位元件进行n2位［S］所指定的位元件的位左移.即当X0由OFF→ON变化时，X0～X3中的数据移入M0～M3，M0～M15中数据向左移位，每次向左移4位［4］.位左移位指令功能说明见图1.位右移位、位左移位指令要素见表1.

图1 位左移位指令功能说明

表1 位右移位、位左移位指令要素

3 状态转移图基本结构

状态转移图基本结构如图2所示，包括图2(a)单序列、图2(b)选择序列、图2(c)并行序列.

图2 状态转移图基本结构

1)单序列由一系列相继激活的步组成，每一步的后面仅有一个转换，每一个转换的后面只有一个步［5］.

2)选择序列的开始称为分支，转换符号只能标在水平连线之下.一般只允许同时选择一个序列，即选择序列中的各序列是互相排斥的，其中的任何两个序列都不会同时执行.选择序列的结束称为合并，几个选择序列合并到一个公共序列时，用需要重新组合的序列相同数量的转换符号和水平连线表示，转换符号只允许标在水平连线之上［5］.

3)并行序列的开始称为分支，当转换的实现导致几个序列同时激活时，这些序列称为并行序列.每个序列中活动步的进展将是独立的.在表示同步的水平双线之上，只允许有一个转换符号.并行序列用来表示系统的几个同时工作的独立部分的工作情况［5］.并行序列的结束称为合并，在表示同步的水平双线之下，只允许有一个转换符号.

4 程序设计

单序列状态转移图程序设计时，首先将初始状态M0置“1”，然后将未被驱动的M50显“0”，在移位指令执行条件成立时左移至M0，M0及其它M的值则依次左移，这样保证M0～M7中只有一个M的值为“1”，即表示该状态为活动状态，可执行相应的状态任务，实现顺序控制，见图3.另外，为防止“双线圈”输出，将两个或多个相同输出的状态的触点并联，作为驱动同一个输出的条件.

图3 单序列状态转移图程序设计

对于选择序列状态转移图和并行序列状态转移图的程序设计，设计原则是在基于单序列状态转移图程序设计的基础上，先集中进行分支转移处理，然后按各分支顺序进行顺序驱动，最后集中向合并状态转移.图4和图5分别是选择序列状态转移图和并行序列状态转移图的状态转移部分程序，各状态的任务驱动程序略.

图4 选择序列状态转移图程序设计

图5 并行序列状态转移图程序设计

5 结论

以三种状态转移图为例，介绍了用移位指令实现PLC顺序控制程序的编程思路及方法.采用移位指令编制顺序控制程序，方法简单，控制流程结构清晰，规律性强，且能编写出比较复杂的顺序控制程序，极大限度地提高了工作效率，所编程序易于分析、调试与修改.当然并不是所有的控制系统都适合使用移位指令，要根据实际情况选择不同的设计方法，在使用移位指令编程时，往往还需要综合其他的梯形图设计方法，与其他指令相配合应用，才能设计出功能齐全、精简易懂的程序［6］.

［1］侯肖霞.PLC顺序控制系统的简易设计方法［J］.电气技术，2010(5):57-59.

［2］陈果.控制步进电机分度的设计与实现［J］.机床电器，2008(3):40-41.

［3］吴继彬，黄伟.可编程控制器梯形图顺序控制设计法概述［J］.PLC＆FA，2011(1):31-34.

［4］史国生.电气控制与可编程控制器技术［M］.北京:化学工业出版社，2005:228-232.

［5］龚云新，陈淑兰，解晓飞.三菱PLC实用技术教程［M］.北京:北京师范大学出版社，2007:138-148.

［6］姚燕，姬裕江.PLC移位指令在顺序控制中的应用［J］.机床电器，2009(2):31-32.