基于时序控制系统的PLC程序设计策略

田玉瑛

摘要：基于时序的程序设计策略，对初学者而言，基于对时序理解的差异，在进行流程图或算法设计时，总会与一般过程性流程混淆，本文借助十字路口交通灯典型的时序控制特征，总结了基于时序的PLC程序设计策略，以定时器为时序轴进行定量或变量设计，给出不同的算法结构，对初涉生产设计的人员及职业院校相关专业学习者有积极的指导意义。

关键词：时序周期；控制系统；程序设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0031-02

1 问题源起

在进行PLC编程项目交通灯控制系统的教学实践中，学生在不同的学习层面有不同的程序展现出来。十字路口交通灯控制系统，作为典型的并行性分支结构流程程序设计，通过时序图展现被控对象的时序关系，有助于准确、简洁、直观地理解控制要求，但初学者在编程的过程中，往往将精力投注于系统控制要求的实现，较少思考程序设计背后的主导要素：基于时序的PLC程序设计策略对时序控制系统的程序固化方式的实践意义。

2 时序控制系统的特点

2.1 时序控制系统功能特征：自启动循环

时序控制系统是为提高生产效率，节约人力成本，实现精准工步控制而设计的，因此，在控制算法设计时，要求系统具有自启动循环功能。

2.2 时序控制系统设计特征：依时序区间交替变化实现逻辑控制

时序控制系统，是在一定时序区间内，依时实现某些控制对象的逻辑关系，因此，依时序区间交替变化实现逻辑控制是时序控制系统的设计特征。

3 使用PLC实现时序控制系统的程序设计策略

基于时序的PLC程序设计，关键点在于处理控制系统在控制周期内，不同时序区间被控对象之间的逻辑关系，因此，运用定时器作为不同被控对象的驱动信号，以变量或常量的形式去实现，成为基本的设计策略。

3.1 多个定时器连续推进的时序设计策略

由定时器作为常量去驱动被控对象，使用多个定时器划分多个连续时序区间，采用逐级驱动的方式对定时器进行设计，配合辅助继电器实现对被控对象的逻辑控制。

3.1.1 通用程序的时序设计

图1a中，南北向绿灯常亮时序区间为T0，闪烁时序区间为T1、南北向黄灯常亮时序区间为T2，东西向绿灯常量时序区间为T3、闪烁时序区间为T4、东西向黄灯常亮时序区间为T5，东西向、南北向红灯常亮时序区间分别为T0+T1+T2和T3+T4+T5，程序设计时，T0的常开触点触发T1，T1的常开触点触发T2，以此类推，实现时序控制的逻辑推进，在输出驱动控制时，借助各时序区的辅助继电器M0、M1、M2……进行逻辑关系编辑控制。

3.1.2 步进程序的时序设计

在使用步进指令的设计方法中，由于程序步的激活和停止，可以依靠转移条件是否满足得以实现，因此，红绿灯工作的不同时序区间，输出的每个状态可以作为步进程序中的一个状态工作步，而工作步间的转化通过定时器确定的时序区间约定（如图1 b所示）。

3.2 单一定时器分段推进的时序设计策略

将时序系统的运行周期使用一个定时器进行计时，并将定时器当前值作为触点比较指令的一个可变操作数，与另一常操作数依照控制系统的时序要求构成一序列时序区间，对被控对象进行控制。如，将系统运行周期通过触点比较指令构成不同时序区间，辅以逻辑控制关系实现对交通灯工作状态的控制（如图2a所示），k1

4 程序设计中需要注意的主要问题及解决策略

（1）基于时序的双线圈输出的问题，需要借助辅助继电器的“桥梁”功能，进行逻辑关系转化处理。在使用SFC程序设计的方法进行设计时，初始程序和结束程序块都使用了梯形图的输出方式，对系统在路口进行事故处理需要封闭路口的控制要求：南北、东西方向的红灯同时点亮，这一控制要素在结束程序块中使用梯形图进行了输出设计。事实上，在SFC程序块中，红灯已经作为正常的流程进行输出（如图3a所示）。在进行系统仿真监控时发现，正常流程情况下，红灯不能被点亮，识别为双线圈输出。此时，在SFC程序块中，通过控制相应的辅助继电器，并在结束程序块中进行逻辑编辑后输出Y2、Y3驱动红灯点亮，将问题得以解决（如图3b所示）。

（2）基于时序的闪烁控制设计，时序区间的准确识别是闪烁设计的关键，不论使用专用的辅助继电器还是定时器组成的闪烁电路结构，时序区间的逻辑关系要与被控对象达成一致。（如图1、图2所示）

（3）基于时序的循环、启停控制设计，在使用单一定时器设计的十字路口交通灯程序中，通过定时器对系统运行周期进行定义，采用自激活设计。而在基于时序的多个定时器设计中，直接使用最后一步定时器去激活第一步运行，实现自气动循环。而停止设计，通常使用区间复位指令、传送零指令、或逻辑断开指令来实现，如果有特殊要求，可以做特殊处理。

参考文献

[1]苏家健，石秀丽.《PLC技术与应用实训》[J].电子工业出版社，2013年8月第2版.

[2]张伟林.《三菱PLC、变频器与触摸屏》[J].中国电力出版社，2011年7月第1版.