PLC程序的顺序控制设计法功能表图中几个特殊编

    (1)跳步与循环    复杂的控制系统不仅I/O点数多，功能表图也相当复杂，除包括前面介绍的功能表图的基本结构外，还包括跳步与循环控制，而且系统往往还要求设置多种工作方式，如手动和自动（包括连续、单周期、单步等）工作方式。手动程序比较简单，一般用经验法设计，自动程序的设计一般用顺序控制设计法。    1)跳步。图5-19所示用状态器来代表各步，当步S31是活动步，并且X5变为1时，将跳过步S32，由步S31进展到步S33。这种跳步与S31→S32→S33等组成的“主序列”中有向连线的方向相同，称为正向跳步。当步S34是活动步，并且转换条件X4·C0 =1时，将从步S34返回到步S33，这种跳步与“主序列”中有向连线的方向相反，称为逆向跳步。显然，跳步属于选择序列的一种特殊情况。    2)循环。在设计梯形图程序时，经常遇到一些需要多次重复的操作，如果一次一次地编程，显然是非常烦琐的。常常采用循环的方式来设计功能表图和梯形图，如图5-19所示。假设要求重复执行10次由步S33和步S34组成的工艺过程，用C0控制循环次数，它的设定值等于循环次数10。每执行一次循环，在步S34中使C0的当前值减1，这一操作是将S34的常开触点接在C0的计数脉冲输入端来实现的，当步S34变为活动步时，S34的常开触点由断开变为接通，使C0的当前值减1。每次执行循环的最后一步，都根据C0的当前值是否为零来判别是否应结束循环，图5-19中是用步S34之后选择序列的分支来实现的。假设X4为1，如果循环未结束，C0的常闭触点闭合，转换条件X4·C0满足并返回步S33;当C0的当前值减为0，其常开触点接通，转换条件X4·C0满足，将由步S34进展到步S35。    在循环程序执行之前或执行完后，应将控制循环的计数器复位，才能保证下次循环时循环计数。复位操作应放在循环之外，图5-20中计数器复位在步SO和步S35显然比较方便。    (2)选择序列和并行序列的编程    循环和跳步都属于选择序列的特殊情况。对选择序列和并行序列编程的关键在于对它们的分支和合并的处理，转换实现的基本规则是设计复杂系统梯形图的基本准则。与单序列不同的是，在选择序列和并行序列的分支、合并处，某一步或某一转换可能有几个前级步或几个后续步，在编程时应注意这个问题。    1)选择序列的编程。    ①使用STL指令的编程    如图5-20所示，步S0之后有一个选择序列的分支，当步S0是活动步，且转换条件X0为1时，将执行左边的序列，如果转换条件X3为1状态，将执行右边的序列。步S32之前有一个由两条支路组成的选择序列的合并，当S31为活动步，转换条件X1得到满足，或者S33为活动步，转换条件X4得到满足，都将使步S32变为活动步，同时系统程序使原来的活动步变为不活动步。
    图5-19    含有跳步和循环的功能表图
    图5-20    选择序列的功能表图一
    图5-21    选择序列的梯形图一    图5-21所示为对图5-20采用STL指令编写的梯形图，对于选择序列的分支，步S0之后的转换条件为X0和X3，可能分别进展到步S31和S33，所以在S0的STL触点开始的电路块中，有分别由X0和X3作为置位条件的两条支路。对于选择序列的合并，由S31和S33的STL触点驱动的电路块中的转换目标均为S32。    在设计梯形图时，其实没有必要特别留意选择序列如何处理，只要正确地确定每一步的转换条件和转换目标即可。    ②使用通用指令的编程    图5-23所示为对图5-22功能表图使用通用指令编写的梯形图，对于选择序列的分支，当后续步M301或M303变为活动步时，都应使M300变为不活动步，所以应将M301和M303的常闭触点与M300线圈串联。对于选择序列的合并，当步M301为活动步，并且转换条件X1满足，或者步M303为活动步，并且转换条件X4满足，步M302都应变为活动步。M302的起动条件应为：M301·X1+M303·X4，对应的起动电路由两条并联支路组成，每条支路分别由M301、X1和M303、X4的常开触点串联而成。
    图5-22    选择序列的功能表图二
    图5-23    选择序列的梯形图三    ③以转换为中心的编程    图5-24所示是对图5-22采用以转换为中心的编程方法设计的梯形图。用仿STL指令的编程方式来设计选择序列的梯形图。    2)并行序列的编程。    ①使用STL指令的编程    图5-25所示为包含并行序列的功能表图，由S31、S32和S34、S35组成的两个序列是并行工作的，设计梯形图时应保证这两个序列同时开始和同时结束，即两个序列的第一步S31和S34应同时变为活动步，两个序列的最后一步S32和S35应同时变为不活动步。并行序列的分支的处理是很简单的，当步SO是活动步，并且转换条件X0=1，步S31和S34同时变为活动步，两个序列开始同时工作。当两个前级步S32和S35均为活动步且转换条件满足，将实现并行序列的合并，即转换的后续步S33变为活动步，转换的前级步S32和S35同时变为不活动步。
    图5-24    选择序列的梯形图四
    图5-25    包含并行序列的功能表图    图5-26所示是对图5-25采用STL指令编写的梯形图。对于并行序列的分支，当S0的STL触点和X0的常开触点均接通时，S31和S34被同时置位，系统程序将前级步S0变为不活动步；对于并行序列的合并，用S32、S35的STL触点和X2的常开触点组成的串联电路使S33置位。在图5-27中，S32和S35的STL触点出现了两次，如果不涉及并行序列的合并，同一状态器的STL触点只能在梯形图中使用一次，当梯形图中再次使用该状态器时，只能使用该状态器的一般的常开触点和LD指令。另外，FX系列PLC规定串联的STL触点的个数不能超过8个，换句话说，一个并行序列中的序列数不能超过8个。    ②使用通用指令的编程    图5-27所示的功能表图包含了跳步、循环、选择序列和并行序列等基本环节。
    图5-26    并行序列的梯形图

    图5-27    复杂的功能表图    图5-28所示是对图5-27采用通用指令编写的梯形图。步M301之前有一个选择序列的合并，有两个前级步M300和M313，M301的起动电路由两条串联支路并联而成。M313与M301之间的转换条件为C0·X13，相应的起动电路的逻辑表达式为M313·C0·X13，该串联支路由M313、X13的常开触点和C0的常闭触点串联而成，另一条起动电路则由M300和X0的常开触点串联而成。步M301之后有一个并行序列的分支，当步M301是活动步，并且满足转换条件X1，步M302与步M306应同时变为活动步，这是用M301和X1的常开触点组成的串联电路分别作为M302和M306的起动电路来实现的，与此同时，步M301应变为不活动步。步M302和M306是同时变为活动步的，因此只需要将M302的常闭触点与M301的线圈串联就行了。    步M313之前有一个并行序列的合并，该转换实现的条件是所有的前级步（即步M305和M311）都是活动步和转换条件X12满足。由此可知．应将M305、M311和X12的常开触点串联，作为控制M313的起动电路。M313的后续步为步M314和M301，M313的停止电路由M314和M301的常闭触点串联而成。    编程时应该注意以下几个问题：    ①不允许出现双线圈现象。    ②当M314变为1状态后，C0被复位（见图5-28），其常闭触点闭合。下一次扫描开始时M313仍为1状态（因为在梯形图中M313的控制电路放在M314的上面），使M301控制电路中最上面的一条起动电路接通，M301的线圈被错误地接通，出现了M314和M301同时为1状态的异常情况。为了解决这一问题，将M314的常闭触点与M301的线圈串联。
    图5-28    使用通用指令编写的梯形图    ③如果在功能表图中仅有由两步组成的小闭环，如图5-29所示，则相应的辅助继电器的线圈将不能“通电”。例如在M202和X2均为l状态时，M203的起动电路接通，但是这时与它串联的M202的常闭触点却是断开的，因此M203的线圈将不能“通电”。出现上述问题的根本原因是步M202既是步M203的前级步，又是它的后续步。图5-30所示在小闭环中增设一步就可以解决这一问题，这一步只起延时作用，延时时间可以取得很短，对系统的运行不会有什么影响。    3)使用以转换为中心的编程。与选择序列的编程基本相同，只是要注意并行序列分支与合并处的处理。
    图5-29    仅有两步的小闭环的处理（小闭环两步）
    图5-30    小闭环增设一步的处理
    图5-31    采用仿STL指令编写的梯形图    4)使用仿STL指令的编程。图5-31所示是对图5-27采用仿STL指令编写的梯形图。在编程时用接在左侧母线上与各步对应的辅助继电器的常开触点分别驱动一个并联电路块。这个并联电路块的功能如下：驱动只在该步为1状态的负载的线圈；将该步所有的前级步对应的辅助继电器复位；指明该步之后的一个转换条件和相应的转换目标。以M301的常开触点开始的电路块为例，当M301为1状态时，仅在该步为1状态的负载Y0被驱动，前级步对应的辅助继电器M300和M313被复位。当该步之后的转换条件X1为1状态时，后续步对应的M302和M306被置位。    如果某步之后有多个转换条件，可将它们分开处理，例如步M302之后有两个转换，其中转换条件T0对应的串联电路放在电路块内，接在左侧母线上的M302的另一个常开触点和转换条件X2的常开触点串联，作为M305置位的条件。某一负载如果在不同的步为1状态，它的线圈不能放在各对应步的电路块内，而应该用相应辅助继电器的常开触点的并联电路来驱动它。