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时间控制逻辑的PLC程序设计

    一个控制系统中往往含有时间控制环节，PLC控制系统中的时间控制环节通常是由PLC的内部时间控制单元来实 现的。计时器是PLC中常用的而且是有效、重要的时间控制单元。通过对计时器控制功能与其他逻辑指令的结合，可以实现许多工程中难以解决的时间控制问题。

    有的PLC指令系统中已经给出了几种不同的时间控制功能指令，可以直接使用。而大部分指令系统只提供了一种基本的计时单元，通过它与其他逻辑控制指令组合才能实现各种时间控制方式。常用时间控制逻辑包括：

    ·脉冲跟随逻辑；

    ·定宽脉冲逻辑；

    ·延时置位逻辑；

    ·记忆延时置位逻辑：

    ·延时复位逻辑等。

    下面，以脉冲跟随逻辑的实现为例来说明时间控制逻辑程序的设计方法。

    脉冲跟随逻辑中的输出信号随输入信号的变化而变化，但又受到设定时间的限制，信号状态如图5.9所示。

    ·当输入信号X400由“0”变为“1”状态并保持时，输出Y430信号跟随输入信号X400，并保持宽度为计时时间的脉冲宽度。

    ·若X400的信号不保持足够时间，则输出Y430信号就只能跟随输入信号X400变为

    “0”状态。

    ·若复位信号出现时，输出Y430信号也变为“0”状态。

    这种逻辑关系程序设计的关键问题是信号跟随的处理：即当输入信号由“0”变为“1”时，输出信号也由“0”变为“1”状态，当输入信号由“1”变为“0”时，输出信号也变为“0”状态。接下来的问题就是计时问题了。

    根据以上分析，可得出输出信号的几种变化情况。

    ·使输出信号置位的情况只有一种．即输入信号的上升沿。

    ·使输出信号复位的情况有3种，计时时间到位信号、输入信号的下降沿、复位信号的上升沿。

    ·输出信号处于“1”状态时，若复位信号出现上升沿，则输出信号就被置位，直到下一个输入信号出现上升沿。
在许多控制系统中，常常要遇到一个设备动作时，另一个设备也随之动作，当源信号保持高电平时，被控信号动作一次后就不再动作了。这就是由一个信号的上升沿或下降沿来启动某些控制功能，即不管信号的电平如何，只有检测到该信号由状态“0”变为“1”或由“1”变为“0”的过程，才起作用。这就涉及到边沿信号的检测问题。

    对边沿信号的检测有两种方法。

    ·指令检测法：有些PLC的指令系统提供了边沿检测指令，如西门子公司的S7系列

    PLC中就用专门的边沿信号检测指令，可直接采用。

    ·程序检测法：很多PLC的指令系统没有提供边沿信号检测指令，程序设计中如果需

    要对边沿信号进行检测，就要自己设计一段程序来实现这种功能。

    边沿信号检测程序的设计原理并不复杂，基本思路是：每个周期都把检测的信号的状态记忆，并与前一个周期的状态相比较；如果状态有变化，就产生边沿信号，并保持一个周期，否则就不产生边沿控制信号。其信号检测真值表如表5.3所示。

    表5.3   边沿信号检测真值表

    边沿信号的检测程序如图5.8所示，包括上升沿信号检测与下降沿信号检测两段。

    图5.8    边沿信号检测程序

    以上升沿信号检测程序为例，进行说明。

    ·个扫描周期：X400没有状态变化，M100和M101的状态均为“0”。

    ·第二个扫描周期：X400的状态由“0”变为“1”，执行程序的行时，第二行尚未扫描，

    因此M101仍为“0”状态，M100被置“1”；当执行到第二行时，M101也被置为“1”。

    ·第三个扫描周期：X400仍保持为“1”状态，M101也为“1”状态，M100被清零，M101

    保持“1”状态，直到某一个扫描周期中X400变为“0”状态时，M101变为“0”状态。

    这样就实现了对输入信号X430上升沿的检测，使M100保持宽度为一个扫描周期的时间脉冲信号。下降沿信号检测程序的原理与此相同。
在逻辑控制系统中，逻辑控制是以二进制逻辑运算进行的，操作对象一般是开关量输入、输出及中间标志位。

    工程上的逻辑控制一般不是很复杂，但要真正编制一个合适的逻辑控制程序却不是一件轻而易举的事。因为针对的是直接控制的机械设备，而各设备之间又保持着紧密的联系，必须细致、完整地了解其间的连锁关系。在程序设计时，尤其要注意输入设备的状态在程序中的表示方法，不清楚这一点必将导致逻辑混乱。

    PLC的输入信号来自现场的操作设备、开关、传感器等输入设备。当设计一个用户程序时，用哪种编程语言编程并不重要，重要的是要对输入设备的属性有充分考虑，即必须清楚它是常开触点，还是常闭触点，在程序中又如何表示。

    注意：

    PLC不能区分接入的是常开触点还是常闭触点，它只能识别信号状态是“1”还是“0”。如果接到的输入端是常开触点，那么当触点动作（闭合）时，输入的信号是“1”状态；如果使用的是常闭触点，那么当触点动作（断开）时，输入信号为“0”状态。

    程序设计时，对不同类型的输入设备，要采用不同的处理方式，其基本原则如下。

    ·如果输入设备为一个常开触点并且已经动作，或者是一个尚未动作的常闭触点，即输

    入信号状态为“1”，则这个输入点必须直接进行逻辑操作。

    ·如果输入设备为一个尚未动作的常开触点，或者是一个常闭触点并且已经动作，即输

    入信号状态为“0”，则这个输入点必须经过“非”操作后，才能进行逻辑操作。

    以一个实现电机启动、停止和点动操作的系统输入设备为例进行说明，表5.2列出了各设备的动作状态，图5.2显示了输入设备操作按钮的接线。

    表5.2    输入设备动作状态表

    可以看出，输入信号是X400、X401、X402，在通常状态下（无动作时）X400和X402状态为“0”，X401状态为“1”。动作后，状态都要改变。有效状态就是动作后的状态，X400和X402的有效状态为“1”，X401的有效状态为“0”。因此，在程序设计时对X400和X402采用常开触点表示，X401采用常闭触点来表示。

    在图5.3所示的梯形图中，X401作为电机启动的联锁条件，以常开触点的形式（按钮不按下）串入电机控制回路中。

    根据图5.2和图5.3，当S1按下时，X400状态为“1”，Y430有输出信号，电机启动运行；这时，当X400为“0”状态时，由于Y430的自锁，Y400保持“1”状态输出。当S2按下时，X401断开，状态为“0”，Y430解除自锁，输出“0”信号，电机停止运转。当按下S3按钮时，Y430也有输出信号，电机运行，松开即停止运行，即电机处于点动运行状态。

    图5.2    输入设备接线图

    图5.3    梯形图

    注意：

    系统设计时，应尽可能用常开触点作PLC的输入信号。对常闭触点的PLC输入信号，在继电器系统电路图中的表示和梯形图中的表示刚好相反。

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