PLC 顺序控制设计法的自动运料小车实现

潘骁

（广西生态工程职业技术学院汽车与信息工程学院，广西 柳州545004）

1 概述

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种新型的控制器件，它集微电子、通信技术、计算机技术等为一体，在取代继电器控制系统，实现多种设备自动控制中，有其不可取代的优越性。PLC 控制系统的适用范围包括了整个工业生产设计过程[1]。目前，PLC 在国内外已广泛用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及娱乐各个领域，因此PLC 的应用开发有这十分广阔的前景。

PLC 的梯形图编程是PLC 应用开发中极为重要的一个环节，传统的经验编程法不适用于较为复杂的逻辑控制。文章现以自动运料小车控制为例，用三菱FXCPU 系列PLC，在GX Developer 软件平台上，采用顺序控制计法最终编写出梯形图。

2 控制示意图及I/O 口分配

MCGS 是一套主要对PLC 系统进行监控的软件，它可以快速地在计算机平台上构建和生成监控系统组态软件[2]。在MCGS组态软件上绘制运料小车的控制示意图，如图1 所示。

图1 控制示意图

表1 IO 口分配表

小车初始位置在行程开关SQ0 处，当按下启动按钮后小车前进，到SQ1 处加料1，5S 后继续前进到SQ2 处加料2，5S 继续前进至SQ3 处进行卸料5S，最后返回至SQ0 处。若在运行过程中按下选择循环按钮，则运料小车返回至SQ1 处时继续进行加料，再前进，最后再卸料。按下停止循环，小车在运行此一个来回后返回至SQ0 处。急停按钮可让小车在任意位置处停下。I/O口分配如表1 所示。

3 功能图与逻辑表达式

3.1 画出功能图

根据上述运料小车的功能，画出功能图，如图2 所示。

图2 功能图

其中M0 为初始步，其余为普通步，转移主令信号标在各步之间。M1、M3、M5 为前进，M2 为加料1，M4 为加料2，M6 为卸料，M7、M8 为返回。T1=T2=T3=5s。C0 为循环标志。

3.2 写出逻辑表达式

现只分析步M0 逻辑表达式的写法，其他步可按照同样的方法写出。无论小车是一开始在SQ0 处，还是返回至SQ0 处，只要触碰到X0，M0 就被置为活动步。在后续步M1 没有被置为后动步时，M0 一直保持在活动步状态。因此，M0 有自锁。

可写出M1 的逻辑表达式为M0=X0+M0·M1。同理可写出其它步的逻辑表达式如下：

4 梯形图编程

根据上面得出的逻辑表达式在GX Developer 软件平台上可编写出如图3、图4 的梯形图程序。此梯形图在GX Developer 8.86 软件上逻辑测试通过。

图3 梯形图程序1

图4 梯形图程序2

5 控制过程分析

5.1 无循环情况

在SQ0 处，X000 闭合，M0 得电，为活动步，同时M0 自锁；当按下启动按钮X005 时，M1 得电且自锁，为活动步。与此同时，M0 失电。由于M1 得电，使得Y4 得电，小车前进。当触碰到SQ1 处的行程开关X001 时，M2 得电且自锁，M1 失电，Y6、T1 得电，小车加料1，T1 开始计时。5s 后，T1 定时结束，T1 常开开关闭合，使得M3 得电，M2 失电，小车继续前进；当前进至SQ2 处，触碰到X002 时，M4 得电，使得Y7、T2 得电，M3 失电，小车加料2。5s 后T2 开关动作，M5 得电，使得M4 失电，Y4 得电，小车继续前进；直至触碰到X003 时，M6 得电，使得Y3、T3 得电，小车进行卸料。5s 后，T3 开关动作，Y7 得电，小车开始返回；当返回触碰到X001 时，M8 得电，小车继续返回至SQ0 处，使得M0 得电，M8 失电，小车回到初始状态。

5.2 有循环情况

在小车的运行过程中按下选择循环按钮后，Y0 得电并自锁。当小车在M7 状态返回到SQ1 处时，使得M2 得电，小车进行加料1，5s 后接着前进。如此往复循环，直至循环次数达到设定的值时，C0 开关动作，小车在返回时先M7 得电，再M8 得电，返回至SQ0 处。

5.3 急停情况

在小车运行过程中发生故障或遇紧急情况时, 可按下急停按钮X004，M1——M8 复位，Y3-Y6 失电，小车停止。

6 结论

本文仅以一个简单的例子介绍PLC 顺序控制设计法的实现过程，梯形图程序可进一步优化，例如加上M8034 辅助继电器可使小车在急停后可以继续启动运行。

顺序设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也会提高设计效率，程序的调试、修改和阅读也很方便[3]。首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据功能图写出逻辑表达式，最后由逻辑表达式画出梯形图。在实际工程中一般先根据顺序控制设计法写出主要控制过程的梯形图，然后再结合经验设计法来进行功能的完善。