本文主要是關于PLC自鎖、互鎖的相關介紹，并著重對PLC自鎖、互鎖的原理及編程進行了詳盡的闡述。

PLC編程

PLC編程是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，PLC編程正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。

工作原理

PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。

PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。

PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序將所有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。

PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應的運算和處理后，其結果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內容隨著程序的執(zhí)行而改變。

輸出刷新階段：當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶間管）輸出，驅動相應輸出設備工作。

特點

PLC編程的應用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領域得到了廣泛的使用，在其他領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發(fā)展。

國際電工委員會（IEC）在1985年的PLC標準草案第3稿中，對PLC作了如下定義：“是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。”從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計算機，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計算機通信聯(lián)網(wǎng)的功能。

PLC編程的推廣應用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應用在各種機械設備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應用PLC改造設備的成果。了解PLC的工作原理，具備設計、調試和維護PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術人員和工科學生的基本要求。

語言類型

PLC的用戶程序，是設計人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制規(guī)范，按照實際需要使用的功能來設計的。只要用戶能夠掌握某種標準編程語言，就能夠使用PLC在控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)各種自動化控制功能。

根據(jù)國際電工委員會制定的工業(yè)控制編程語言標準（IEC1131-3），PLC有五種標準編程語言：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）、結構文本化語言（ST）。這五標準編程語言，十分簡單易學。

梯形圖語言

梯形圖語言是PLC程序設計中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設計人員對繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應用。梯形圖編程語言的特點是：與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性；與原有繼電器控制相一致，電氣設計人員易于掌握。梯形圖編程語言與原有的繼電器控制的不同點是，梯形圖中的能流不是實際意義的電流，內部的繼電器也不是實際存在的繼電器，應用時，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對待。

指令表語言

指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計算機的情況下，適合采用PLC手持編程器對用戶程序進行編制。同時，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對應，在PLC編程軟件下可以相互轉換。圖3就是與圖2PLC梯形圖對應的指令表。指令表編程語言的特點是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計算機的場合進行編程設計；與梯形圖有一一對應關系。其特點與梯形圖語言基本一致。

功能模塊圖語言

功能模塊圖語言是與數(shù)字邏輯電路類似的一種PLC編程語言。采用功能模塊圖的形式來表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。功能模塊圖編程語言的特點：功能模塊圖程序設計語言的特點是：以功能模塊為單位，分析理解控制方案簡單容易；功能模塊是用圖形的形式表達功能，直觀性強，對于具有數(shù)字邏輯電路基礎的設計人員很容易掌握的編程；對規(guī)模大、控制邏輯關系復雜的控制系統(tǒng)，由于功能模塊圖能夠清楚表達功能關系，使編程調試時間大大減少。

順序功能流程圖語言

順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉換條件，根據(jù)轉移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關系較復雜的場合。順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結構復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。

結構化文本語言

結構化文本語言是用結構化的描述文本來描述程序的一種編程語言。它是類似于高級語言的一種編程語言。在大中型的PLC系統(tǒng)中，常采用結構化文本來描述控制系統(tǒng)中各個變量的關系。主要用于其他編程語言較難實現(xiàn)的用戶程序編制。

結構化文本編程語言采用計算機的描述方式來描述系統(tǒng)中各種變量之間的各種運算關系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)PLC制造商采用的結構化文本編程語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似，但為了應用方便，在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。結構化文本編程語言的特點：采用高級語言進行編程，可以完成較復雜的控制運算；需要有一定的計算機高級語言的知識和編程技巧，對工程設計人員要求較高。直觀性和操作性較差。

PLC自鎖、互鎖控制編程

自鎖、互鎖是生產(chǎn)現(xiàn)場常見邏輯關系，應用非常廣泛。自鎖控制是PLC控制程序中常見的控制程序形式，也是常說的啟停控制，這種自鎖控制常用于以無鎖定開關作啟動開關，或者用只接通一個掃描周期的觸點去啟動一個持續(xù)動作的控制電路。互鎖控制是互以對方的不工作作為自身工作的前提條件的控制電路，常用于

被控的是一組不允許同時動作的對象，如電動機正反轉控制。通常互鎖編程有按照互鎖和線圈互鎖兩種。

1.搶答器控制要求

搶答器是一種應用非常廣泛的電子電氣設備，在各種搶答場合、競賽中，它能迅速客觀分辨出最先獲得發(fā)言權的選手以及實現(xiàn)設定發(fā)言時間、記錄分數(shù)等功能。本例中搶答器設備最多允許8人同時參加搶答比賽，在此為了簡化程序，以3位選手搶答為對象。比賽時，主持人首先應將數(shù)碼顯示清零，搶答過程中最先按下按鈕的選手有效，其他無效，有效的選手號碼被顯示在數(shù)碼屏上。

2.搶答器硬件電路設計

選取西門子S7-200PLC作為搶答器的核心控制器，3名選手各用一個搶答按鈕，按鈕的編號是S1、S2、S3，給節(jié)目主持人設置一個控制按鈕，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管顯示0）和搶答的開始。PLC輸出接口電路外接口電路外接一共限極七段數(shù)碼顯示管顯示搶答結果。

3.搶答器的程序設計

搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能，其程序設計需解決如下問題；

（1）搶答優(yōu)先的問題。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。

（2）選手號碼識別和顯示的問題。每次搶答數(shù)碼管上都能正確地顯示出選手的編號，并一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。

運用自鎖和互鎖控制實現(xiàn)搶答器的數(shù)據(jù)鎖存功能，運用段碼指令對選手搶答結果進行顯示，其具有梯形圖如1所示。

搶答器的控制程序設計具有如下特點；

（1）搶答器搶答顯示具有自鎖功能。即當某一個選手搶答成功后，即使放開其他搶答按鈕，LED數(shù)碼管顯示保持，直至主持人操作復位按鈕才使LED燈顯示0.網(wǎng)絡2和1號選手搶答程序，其中MO.1動合觸點與1號搶答按鈕TO.1信號并聯(lián)，利用TO.1按鈕短時接通瞬間，輸出線圈MO.1得電，促使MO.1觸點動合，為輸出線圈MO.1提供了一條通電回路，對本網(wǎng)絡輸出具有自鎖作用。

（2）搶答器3個選手之間搶答具有互鎖功能，即只要有一個選手搶答成功，另外兩個選手即使再按各自搶答按鈕，LED數(shù)碼顯示結果也不會變化。以網(wǎng)絡2為例，其中的IO.1及IO.3采用動斷觸點串聯(lián)在網(wǎng)絡中，作為限制和約束輸出線圈MO.1得電的條件，即只有在2號和3號選手按鈕沒有有效采集進入PLC中，1號選手提前操作被有效采集進入PLC中，才有可能顯示搶答結果1.

（3）搶答器3個選手搶答程序具有對稱特點。網(wǎng)絡2-網(wǎng)絡4的程序的編寫思路是類似的，同樣并聯(lián)了自鎖觸點和串聯(lián)了按鈕互鎖觸點，并進行數(shù)碼結果顯示。

利用可編程序控制器試驗掛箱按照圖1-1接好硬件線路，然后在線運行程序，通過硬件線路查看調試結果，經(jīng)過操作證明搶答器設計成功，達到設計要求。

4.小結

PLC自鎖控制應用在啟動保持停止電路，采用網(wǎng)絡輸出線圈出的操作數(shù)bit所對應的動合觸點與本網(wǎng)絡的某些邏輯塊并聯(lián)，幫助本網(wǎng)絡輸出線圈得電。PLC互鎖控制應用一組不允許同時動作的對象控制場合，采用按鈕互鎖或線圈互鎖觸點，以動斷觸點的形式串聯(lián)在網(wǎng)絡中，控制本網(wǎng)絡輸出線得電。

淺談PLC編程技巧

可編程控制器是集計算機技術、通訊技術、自動控制技術為一體的工業(yè)控制裝置。對于初學者來說掌握了plc基本原理，熟悉常用的編程方法，在進行簡單系統(tǒng)編程時尚可以運用自如，但對較為復雜的控制系統(tǒng)設計往往力不從心，要想在PLC應用方面得心應手，學習者除了要建立正確的學習方法，深入學習plc編程技巧，最重要的是相關知識的學習。下面從六個方面談談我的教學心得。

一、多收集程序范例、增加編程經(jīng)驗

在PLC的編程方法中，經(jīng)驗法一直受到許多從業(yè)者的青睞，并且在經(jīng)驗設計法中資料收集顯得尤為重要。首先收集典型程序樣例，程序最好有較完整的組成部分：控制任務、I/O分配、硬件接線圖、完整的程序及注釋。其次要讀懂程序，從而分解出程序中用于完成不同任務的組成部分，對于各組成部分中獨立完成某一特定功能的子程序或者中斷程序應及時收藏到程序庫。以便在以后的編程過程中碰到實現(xiàn)類似控制任務時，節(jié)約程序設計時間、提高程序調試成功率。再次還需要記錄程序閃光點，諸如編程者巧妙的思路、程序結構、應用指令的使用。尤其是應用指令的使用，能夠大大的縮短程序長度，減少內存容量，降低系統(tǒng)成本。最后對程序做功能擴展性的設計、調試，并對全過程加以詳細記錄、再加以總結。通過以上過程就能夠有效消化這些程序范例，使其融入到自己以后的編程過程中。經(jīng)過一段時間的資料收集、理解、消化后，逐步確立適合自己的編程方法。

二、熟練使用軟件包

以學習三菱產(chǎn)品為例來介紹軟件包的使用。三菱軟件包由兩個部分組成，編程軟件GXDeveloperVersion8C和仿真軟件GXSimulator6C。編程軟件GXDeveloperVersion8C為設計者提供了編程環(huán)境。設計者應熟讀編程手冊、熟練程序的編輯技巧，使得自己的設計方案得以展現(xiàn)。設計好的程序能否滿足控制任務，就必須進行調試，傳統(tǒng)的調試方式離不開編程控制器CPU，必要時還需要另外準備輸入輸出模塊、特殊功能模塊和外部機器等。仿真軟件GXSimulator可提供一個虛擬的實驗平臺。GXSimulator是在Windows上運行的軟元件包，在安裝有GXDeveloper的計算機內追加安裝GXSimulator，就能夠實現(xiàn)不在線時的調試。不在線調試功能內包括軟元件的監(jiān)視測試、外部機器的I/O的模擬操作等。對于個人學習來說，沒有實驗條件，仿真軟件能夠在個人計算機上進行順控程序的開發(fā)和調試。使用者通過程序不斷的仿真調試，慢慢領會程序設計心得，從而增加編程經(jīng)驗。

三、特殊功能模塊

在學習過程中，大部分學生將學習的重心放在了軟件編程上，而現(xiàn)代工業(yè)控制給PLC提出了許多新的課題，如果用通用I/O模塊來解決，在硬件方面費用太高，在軟件方面編程相當麻煩，某些控制任務甚至無法用通用I/O模塊來完成。因此，學習PLC的特殊功能模塊顯得尤為重要。這些特殊功能模塊有模擬量輸入輸出模塊、高速計數(shù)模塊和運動控制模塊等。這些特殊功能模塊PLC廠家都給出了詳細的使用手冊，用戶可以通過仔細研讀使用手冊來完成特殊功能的實現(xiàn)，使得軟件編程簡化，降低了經(jīng)濟成本。

四、人機界面

連接可編程序控制器，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機器信息交互的數(shù)字設備稱為人機界面，俗稱觸摸屏。觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點，使得系統(tǒng)設計師們越來越多的感到使用觸摸屏的確具有相當大的優(yōu)越性。觸摸屏由硬件和軟件兩部分組成。利用軟件可以完成用戶界面的設計，結合PLC的程序設計極大的簡化了計算機的使用，即使是對計算機一無所知的人，對不懂PLC程序編程的操作人員，也能夠按控制要求設置控制系統(tǒng)參數(shù)、生產(chǎn)配方存儲、設備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄等操作。觸摸屏的學習可以按如下的步驟進行。首先針對某一系列觸摸屏仔細閱讀其畫面設計手冊進行用戶畫面設計;接著設計觸摸屏畫面操作實現(xiàn)對應的PLC程序;最后打開觸摸屏、PLC編程仿真軟件進行仿真調試。

五、掌握三種流派主流產(chǎn)品

目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。大體可以按地域分成主要的三個流派：一個流派是日本產(chǎn)品，以三菱FX系列小型PLC為代表;一個流派是美國產(chǎn)品，以AB公司的PLC系列中型PLC為代表;還有一個流派是歐洲產(chǎn)品，德國西門子的S7系列大型PLC為代表。不同型號的PLC產(chǎn)品具有不同的特色，不僅表現(xiàn)在特殊復雜的功能等方面，就是在編程語言、程序的組織等方面也存在著較大的差異。掌握所有的PLC產(chǎn)品顯然不現(xiàn)實，也沒有必要。在熟練掌握一種PLC產(chǎn)品的基礎上，有意識地在其他主要流派中選擇最有代表性的產(chǎn)品，采用對比的學習方法進行相對深入的研究。這樣在以后的工作、學習和開發(fā)研究中遇到其它的機型時，就能夠做到觸類旁通了。

六、充分利用網(wǎng)絡資源，掌握PLC應用及發(fā)展的最新資訊

PLC產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度很快，若想及時掌握PLC應用及發(fā)展的最新資訊，就要充分利用互聯(lián)網(wǎng)為我們提供的學習平臺，方便地、快捷地、經(jīng)濟地掌握PLC的最新動態(tài)。尤其是一些網(wǎng)絡上的專業(yè)論壇能夠為我們提供了較高水平的交流平臺，大量的學習資料、使用手冊、軟件功能的更新，使得不同階段的學習者受益匪淺。總之，PLC入門容易，真正掌握可編程控制器的編程方法，能夠順利設計出滿足生產(chǎn)任務的要求，同時程序做到簡潔、易懂，設計者就必須深入學習PLC技術，學習者可以通過上述介紹的方法不斷地充電，掌握PLC應用及發(fā)展的最新資訊，在不斷的仿真調試過程中逐漸形成自己的編程習慣。

結語

關于PLC自鎖、互鎖的相關介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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