順序控制就是使系統(tǒng)能按一定的順序工作，常用于離散的生產(chǎn)過(guò)程控制。順序控制又可以分為確定順序控制和隨機(jī)順序控制，在生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)行中常為確定順序控制，控制對(duì)象工作過(guò)程或順序是確定的。用 PLC 進(jìn)行順序控制是 PLC 的基本應(yīng)用，也是PLC 的優(yōu)勢(shì)所在，在生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，PLC 順序控制系統(tǒng)的應(yīng)用很廣泛。

　　常用的生產(chǎn)機(jī)械順序控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，設(shè)備按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作，且這些動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行。PLC 順序控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)大多數(shù)是行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、干簧管開(kāi)關(guān)、霍爾元件開(kāi)關(guān)等位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)，有時(shí)也采用壓力繼電器、定時(shí)器等。

　　FX 系列 PLC 順序控制程序的編程方法有很多，如狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖編程、起動(dòng) - 保持 - 停止電路編程、置位和復(fù)位指令編程、移位指令編程等。本文以三菱的 FX 系列 PLC 為例，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)順序控制的常用四種程序設(shè)計(jì)方法。

1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖編程

　　狀態(tài)編程就是將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為若干個(gè)工作狀態(tài)，明確各狀態(tài)的任務(wù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件以及轉(zhuǎn)移的方向，然后再依據(jù)總的控制順序要求，把這些狀態(tài)組合形成狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，最后依一定的規(guī)則將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖轉(zhuǎn)繪為步進(jìn)梯形圖程序。因此步進(jìn)梯形圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是一一對(duì)應(yīng)的，在進(jìn)行編程時(shí)，我們首先是要根據(jù)設(shè)備的工藝過(guò)程控制要求，繪出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。

　　狀態(tài)法編程思想其實(shí)就是將復(fù)雜的順序控制過(guò)程分解為若干個(gè)工作“狀態(tài)”，然后分別進(jìn)行編程，最后再組合成整體程序。這種編程方法可以使編程工作程序化和規(guī)范化，是 PLC 程序設(shè)計(jì)的重要方法。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是狀態(tài)編程的工具，圖中包含了順序控制程序所需用的全部狀態(tài)及各狀態(tài)間的相互聯(lián)系。對(duì)某一具體狀態(tài)來(lái)說(shuō)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖給出了該狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)任務(wù)、狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件和狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方向。因此，狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以非常清晰地表達(dá)出順序控制的整個(gè)工藝流程，形象直觀，可讀性很強(qiáng)，特別在復(fù)雜的順序控制程序中應(yīng)用起來(lái)非常方便。

　　例如，某 PLC 控制的送料小車(chē)，小車(chē)原位停止時(shí)壓下限位開(kāi)關(guān) SQ1（X0），按下啟動(dòng)按鈕 SB（X2），Y2接通小車(chē)前進(jìn)，當(dāng)運(yùn)行到料斗下方時(shí)壓下限位開(kāi)關(guān)SQ2（X1），Y2 斷開(kāi)小車(chē)停止，同時(shí) Y0 接通料斗門(mén)打開(kāi)給小車(chē)加料，延時(shí) 10 秒后關(guān)閉料斗，Y3 接通小車(chē)后退返回，當(dāng)回到原位時(shí)壓下限位開(kāi)關(guān) SQ1（X0），Y3斷開(kāi)小車(chē)停止，Y1 接通小車(chē)底門(mén)打開(kāi)卸料，延時(shí) 8 秒后卸料結(jié)束，完成一次動(dòng)作，并可以循環(huán)。

　　該運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)為典型的順序控制，采用狀態(tài)編程，其狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如圖 1 所示。 在負(fù)載驅(qū)動(dòng)部分，Y1 前面加 X1 的常閉的作用是壓下限位開(kāi)關(guān)后，能讓電動(dòng)機(jī)的電源及時(shí)切斷，確保準(zhǔn)確定位，從而保證運(yùn)料小車(chē)工作的可靠性。小車(chē)運(yùn)動(dòng)控制狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖可以轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的步進(jìn)梯形圖，步進(jìn)開(kāi)始用STL 指令，其具有主控和跳轉(zhuǎn)功能，確保各狀態(tài)驅(qū)動(dòng)嚴(yán)格按順序進(jìn)行，步進(jìn)結(jié)束用 RET 指令返回。

圖 1 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖

2 使用啟動(dòng)- 保持 - 停止電路編程

　　啟動(dòng) - 保持 - 停止電路是最基本的 PLC 控制電路，有關(guān)斷優(yōu)先和接通優(yōu)先兩種形式，一般采用關(guān)斷優(yōu)先控制，同時(shí)也可以衍生出許多常用控制電路程序。利用啟動(dòng) - 保持 - 停止電路思想，按照實(shí)際的控制邏輯，也可以很方便的設(shè)計(jì)出順序控制程序。

　　例如某設(shè)備工作循環(huán)為：X1 接通后 Y1 接通—X2 接通后 Y2 接通，同時(shí) Y1 斷開(kāi)—X3 接通后 Y3 接通，同時(shí) Y2 斷開(kāi)—X4 接通后 Y1 接通，同時(shí) Y3 斷開(kāi)，自動(dòng)循環(huán)。利用啟動(dòng) - 保持 - 停止電路設(shè)計(jì)的控制梯形圖如圖 2 所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后能一直按順序自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行，若 X5 接通，則 Y0-Y3 都斷開(kāi)，系統(tǒng)停止工作?？刂铺菪螆D利用常開(kāi)常閉觸點(diǎn)、線圈等來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出的順序接通控制，控制邏輯也很直觀，停止信號(hào)接通時(shí)，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送指令 MOV，使 Y0-Y3 都清零斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備停止。

圖2 起保停實(shí)現(xiàn)順序控制

3 使用置位和復(fù)位指令編程

　　利用置位指令 SET 和復(fù)位指令 RST 也可以實(shí)現(xiàn)順序邏輯控制，圖 3 所示的順序控制可以改為利用SET 和 RST 來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于作用于輸出繼電器這類(lèi)位元件時(shí)，SET 指令是實(shí)現(xiàn)接通并且保持，RST 指令是斷開(kāi)并且保持。因此控制程序中就不再需要用輸出繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)來(lái)自鎖，直接由觸點(diǎn)邏輯條件來(lái)控制輸出繼電器的復(fù)位和接通就可以，這種編程方法的順序轉(zhuǎn)換關(guān)系明確，程序也很容易理解，常用于控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)。

圖3 位移位指令順序循環(huán)控制

4 使用移位指令編程

　　FX 系列 PLC 的移位指令常用的有循環(huán)移位指令和位移位指令。循環(huán)移位指令可以使數(shù)值或狀態(tài)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)移位變換，使用簡(jiǎn)單，但是只能操作 16位或 32 位數(shù)據(jù)，使用受到限制。位移位指令使用靈活，可以對(duì)范圍內(nèi)的任意位數(shù)據(jù)移位。用移位指令設(shè)計(jì)的梯形圖看起來(lái)簡(jiǎn)潔，指令也較少，但對(duì)較復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)就不方便，在工業(yè)控制中較少使用，大多數(shù)應(yīng)用于彩燈順序控制電路中。如圖 3 所示的控制程序，利用位移位指令實(shí)現(xiàn)了 Y00-Y11 共 10 個(gè)輸出繼電器的順序輪流接通。當(dāng) X0 接通時(shí)，Y00-Y11正序輪流接通 1 秒；當(dāng) X0 斷開(kāi)時(shí)，Y00-Y11 反序輪流接通 1 秒，且能循環(huán)。如果輸出接彩燈即可以實(shí)現(xiàn)彩燈的順序自動(dòng)控制。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　PLC 的順序控制程序設(shè)計(jì)方法很多，每種控制程序形式都有其優(yōu)缺點(diǎn)，編程時(shí)可以根據(jù)具體控制對(duì)象特征來(lái)選用，最終設(shè)計(jì)出優(yōu)化、可靠的順序控制程序。