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PLC功能表圖的組成要素

    圖5-8所示為功能表圖的一般形式。它主要由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動(dòng)作等要素組成。

    (1)步  在功能表圖中用矩形框表示，如，方框內(nèi)是該步的編號(hào)。圖5-8所示各步的編號(hào)為n-1、n、n+1。編程時(shí)一般用PLC內(nèi)部編程元件來(lái)代表各步，因此經(jīng)常直接用代表該步的編程元件的元件號(hào)作為步的編號(hào)，如M300等，這樣在根據(jù)功能表圖設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)較為方便。

    圖5-8    功能表圖的一般形式

    (2)初始步  即與系統(tǒng)的初始狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的步。初始狀態(tài)一般是系統(tǒng)等待啟動(dòng)命令的相對(duì)靜止的狀態(tài)。初始步用雙線方框表示，每一個(gè)功能表圖至少應(yīng)該有一個(gè)初始步。

    (3)活動(dòng)步  當(dāng)系統(tǒng)正處于某一步時(shí)，該步處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該步為“活動(dòng)步”。步處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行。若為保持型動(dòng)作則該步不活動(dòng)時(shí)繼續(xù)執(zhí)行該動(dòng)作，若為非保持型動(dòng)作則指該步不活動(dòng)時(shí)，動(dòng)作也停止執(zhí)行。一般在功能表圖中保持型的動(dòng)作應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動(dòng)作不要標(biāo)注。

    (4)動(dòng)作  一個(gè)控制系統(tǒng)可以劃分為被控系統(tǒng)和施控系統(tǒng)，例如在數(shù)控車床系統(tǒng)中，數(shù)控裝置是施控系統(tǒng)，而車床是被控系統(tǒng)。對(duì)于被控系統(tǒng)，在某一步中要完成某些“動(dòng)作”，對(duì)于施控系統(tǒng)，在某一步中則要向被控系統(tǒng)發(fā)出某些“命令”，將動(dòng)作或命令簡(jiǎn)稱為動(dòng)作，并用矩形框中的文字或符號(hào)表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)的步的符號(hào)相連。如果某一步有幾個(gè)動(dòng)作，可以用如圖5-9所示的兩種畫法來(lái)表示，但是圖中并不隱含這些動(dòng)作之間的任何順序。

    圖5-9  多個(gè)動(dòng)作的畫法

    (5)有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件  如圖5-9所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉(zhuǎn)換將步分隔開。步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是按有向連線規(guī)定的路線進(jìn)行。有向連線上無(wú)箭頭標(biāo)注時(shí)，其進(jìn)展方向是從上到下、從左到右。如果不是上述方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動(dòng)狀態(tài)進(jìn)展是由轉(zhuǎn)換來(lái)完成的。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來(lái)表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間也同樣不能直接相連，必須有步隔開。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可以用文字語(yǔ)言、布爾代數(shù)表達(dá)式或圖形符號(hào)標(biāo)注在表示轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。

    轉(zhuǎn)換條件X和，分別表示當(dāng)二進(jìn)制邏輯信號(hào)X為“1”和“0”狀態(tài)時(shí)條件成立；轉(zhuǎn)換條件X↑和X↓分別表示的是，當(dāng)X從“0”（斷開）到“1”（接通）和從“1”到“0”狀態(tài)時(shí)條件成立。

功能表圖又稱做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于迸一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。

    各個(gè)PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國(guó)家也都制定了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)于1986年頒布了功能表圖的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB6988. 6-1986)。

1．步的劃分

    分析被控對(duì)象的工作過(guò)程及控制要求，將系統(tǒng)的工作過(guò)程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來(lái)的步進(jìn)入新的步。如圖5-7(a)所示，某液壓動(dòng)力滑臺(tái)的整個(gè)工作過(guò)程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A、B輸出；2步B、C輸出；3步C輸出。在每一步內(nèi)PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變。

    步也可根據(jù)被控對(duì)象工作狀態(tài)的變化來(lái)劃分，但被控對(duì)象的狀態(tài)變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。如圖5-7(b)所示，初始狀態(tài)是停在原位不動(dòng)，當(dāng)?shù)玫絾?dòng)信號(hào)后開始快進(jìn)，快進(jìn)到加工位置轉(zhuǎn)為工進(jìn)，到達(dá)終點(diǎn)加工結(jié)束又轉(zhuǎn)為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓滑臺(tái)的整個(gè)工作過(guò)程可以劃分為停止（原位）、快進(jìn)、工進(jìn)、快退四步。但這些狀態(tài)的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)與PLC輸出無(wú)關(guān)，那么快進(jìn)、工進(jìn)只能算一步。

    總之，步的劃分應(yīng)以PLC輸出量狀態(tài)的變化來(lái)劃分，因?yàn)槲覀兪菫榱嗽O(shè)計(jì)PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態(tài)沒(méi)有變化時(shí)，就不存在程序的變化。

    圖5-7    步的劃分

    (a)劃分方法；(b)劃分方法二

    2．轉(zhuǎn)換條件的確定

    確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件是順序控制設(shè)計(jì)法的重要步驟之一。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進(jìn)入下一步的條件。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關(guān)、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的動(dòng)作（通/斷）等。

    如圖5-7(b)所示，滑臺(tái)由停止（原位）轉(zhuǎn)為快進(jìn)，其轉(zhuǎn)換條件是按下啟動(dòng)按鈕SB1（即SB1的動(dòng)合觸點(diǎn)接通）；由快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是行程開關(guān)SQ2動(dòng)作；由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快進(jìn)的轉(zhuǎn)換條件是終點(diǎn)行程開關(guān)SQ3動(dòng)作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關(guān)SQ1動(dòng)作。轉(zhuǎn)換條件也可以是若干個(gè)信號(hào)的邏輯（與、或、非）組合。如：A1·A2、B1+B2。

    3．功能表圖的繪制

    根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過(guò)程的功能表圖，是順序控制設(shè)計(jì)法中為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。

    4．梯形圖的編制

    根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設(shè)計(jì)出梯形圖程序。

  PLC在控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，外部硬件接線部分較為簡(jiǎn)單，對(duì)被控對(duì)象的控制作用，都體現(xiàn)在PLC的程序上。因此，PLC程序設(shè)計(jì)得好壞，直接影響控制系統(tǒng)的性能。PLC在邏輯控制系統(tǒng)中的程序設(shè)計(jì)方法主要有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、邏輯設(shè)計(jì)法和繼電器控制電路移植法三種。

    經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法實(shí)際上是沿用了傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)電氣原理圖的設(shè)計(jì)方法，即在一些典型單元電路（梯形圖）的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，增加很多輔助觸點(diǎn)和中間編程元件，后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種設(shè)計(jì)方法沒(méi)有規(guī)律可遵循，具有很大的試探性和隨意性，后的結(jié)果因人而異。設(shè)計(jì)所用時(shí)間、設(shè)計(jì)質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大關(guān)系，所以稱之為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，一般可用于較簡(jiǎn)單的梯形圖程序設(shè)計(jì)。

    繼電器控制電路移植法，主要用于繼電器控制電路改造時(shí)的編程，按原電路圖的邏輯關(guān)系對(duì)照翻譯即可。

    在邏輯設(shè)計(jì)法中為常用的是功能表圖設(shè)計(jì)法（又稱順序控制設(shè)計(jì)法）。本節(jié)將主要介紹功能表圖的繪制方法。

    在工業(yè)控制領(lǐng)域中，順序控制的應(yīng)用很廣，尤其在機(jī)械行業(yè)，幾乎無(wú)例外地利用順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)循環(huán)?？删幊绦蚩刂破鞯脑O(shè)計(jì)者們繼承了順序控制的思想，為順序控制程序的編制提供了大量通用和的編程元件，開發(fā)了專門供編制順序控制程序用的功能表圖，使這種*的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前PLC程序設(shè)計(jì)的主要方法。

    這種設(shè)計(jì)方法很容易被初學(xué)者接受，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很容易，并且大大縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了設(shè)計(jì)效率。

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