基于三菱PLC的SFC圖中停止方法探討

蔡蓓蓓

摘? ?要：在高級維修電工職業(yè)技能鑒定中，PLC題型中常見的停止設(shè)置有3種：急停、暫停以及循環(huán)完一周以后再停止。文章基于三菱PLC的SFC圖對3種停止方法進(jìn)行探討、比較，旨在提高學(xué)生的考證通過率，使學(xué)生熟練掌握SFC編程。

關(guān)鍵詞：可編程控制器;順序功能圖;停止設(shè)置

隨著我國高職教育的不斷深入發(fā)展，社會對高職學(xué)生提出了越來越高的要求，不僅要求他們掌握扎實的理論知識，而且還要掌握過硬的職業(yè)技能。職業(yè)資格證書是勞動者職業(yè)能力的一種體現(xiàn)，為了進(jìn)一步提高高職畢業(yè)生的職業(yè)素質(zhì)和就業(yè)競爭力，各高職院校在很多專業(yè)都推行了雙證書制度，即在頒發(fā)畢業(yè)證書前，要求學(xué)生通過職業(yè)技能鑒定獲得相應(yīng)職業(yè)資格證書[1]。江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院電氣自動化技術(shù)專業(yè)把維修電工中、高級職業(yè)資格證書作為學(xué)生畢業(yè)條件之一。參照現(xiàn)行維修電工三級國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，結(jié)合江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院實際，可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的應(yīng)用是必考模塊。PLC以其可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點，迅速占領(lǐng)了工業(yè)生產(chǎn)自動化領(lǐng)域，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的強(qiáng)有力工具[2]。目前，國內(nèi)很多高職院校的實訓(xùn)室就采用日本三菱公司的FX2N系列PLC進(jìn)行教學(xué)。PLC的編程方法有很多，如果被控對象的工作過程是按一定的順序進(jìn)行的，這種符合一定順序的工作任務(wù)，通常有一種更簡單通用的設(shè)計方法—順序功能圖（Sequential Function Chart，SFC）。SFC圖在設(shè)計時就有嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)則且方式簡單。對于較復(fù)雜的、具有一定循環(huán)的動作方式，既編寫方便，又能增強(qiáng)程序的閱讀性。當(dāng)每一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移后，前一個狀態(tài)中的執(zhí)行情況將會立即失效（置為SET指令除外），這樣對于邏輯思維判斷的要求可以大大減少，增加學(xué)生對PLC軟件編程的興趣。

從近幾年高級維修考工PLC的考試題型看，學(xué)生經(jīng)常會碰到一些停止的要求，比如急停、暫停以及循環(huán)完一周以后再停止，對于學(xué)生來說經(jīng)常會混淆，而且在SFC編程中停止的設(shè)置有別于梯形圖，下面就從這3種停止方式進(jìn)行闡述，旨在有效提高學(xué)生的考證通過率。

1? ? 停止設(shè)置

1.1? 急停設(shè)置

高級維修電工的考工題型中有些是關(guān)于PLC改造電機(jī)控制類的題目。分析此類題型時，如果電路原理中接觸器是依次順序得電的，那么采用SFC順序功能圖編程比較方便，可以避免寫入較多的自鎖互鎖指令。這一類題目都是以電路原理圖的形式給出，因此，停止的要求是隱含在原理圖中，當(dāng)按下停止按鈕，所有的輸出斷電，再次按下啟動按鈕，重新運(yùn)行。以星三角降壓啟動為例，如一臺電動機(jī)采用星三角降壓啟動，按啟動按鈕，星形啟動，延時3 s轉(zhuǎn)換成三角形正常運(yùn)行。由星形運(yùn)行到三角形運(yùn)行，接觸器順序得電，可以用SFC編程。值得注意的是，程序還要設(shè)置停止程序，具體要求如下：按下停止按鈕，流程立即停止，再次按下啟動按鈕從頭開始。根據(jù)要求停止信號要在SFC運(yùn)行過程中及時有效，故我們在梯形圖塊中加入停止信號，具體思路為按下停止按鈕，激活狀態(tài)S0。同時，在SFC塊初始狀態(tài)器S0中將所有的一般狀態(tài)器和輸出復(fù)位，可以采用區(qū)間復(fù)位指令ZRST。急停設(shè)置程序如圖1所示。

該急停的設(shè)置方法不僅適用于此類電機(jī)控制電路，也適用于其他一些有急停設(shè)置的題目，但需注意的是，急停以后，當(dāng)下一次啟動，程序要從頭開始，也就意味著控制對象要從頭開始動作，那么在編程時就必須考慮啟動前的初始狀態(tài)。例如工業(yè)生產(chǎn)中常見的機(jī)械手控制，機(jī)械手按照一定的順序完成相關(guān)的動作，所以用SFC編程比較方便。在高級維修電工機(jī)械手題型里，偶爾也會要求設(shè)置急?？刂?，那么除了在以上所示的急停程序之外，還有必要在S0的狀態(tài)器中加入機(jī)械手回原點的程序，才能保證機(jī)械手從頭開始循環(huán)動作。

1.2? 暫停設(shè)置

學(xué)生在做題的時候還會碰到這樣的停止要求：當(dāng)按下停止按鈕，程序立即停止;當(dāng)再次按下啟動按鈕，流程繼續(xù)運(yùn)行。此類停止設(shè)置有別于之前所講的急停，故把它稱為暫停。學(xué)生根據(jù)以往梯形圖的編程經(jīng)驗，給出的建議是在每個狀態(tài)器和每個轉(zhuǎn)移條件中加入停止觸點，這樣不管SFC流程圖運(yùn)行到哪一步，都能及時停下。此方法雖然有效，卻很繁瑣，因此，不建議學(xué)生采用。分析題意，暫停信號要在SFC流程中及時有效，故同樣把暫停語句寫在梯形圖塊中。三菱PLC中特殊輔助繼電器M8034的功能是禁止全部輸出，也就是M8034被驅(qū)動后，PLC的輸出全部停止，因此，可以利用M8034來達(dá)到暫停的目的，具體梯形圖塊中的程序如圖2所示。該暫停程序簡單方便，學(xué)生比較容易接受。

1.3? 當(dāng)前循環(huán)完成后再停止設(shè)置

高級維修電工考工的題型中帶有循環(huán)運(yùn)行類的題目往往會提出如下的停止要求：當(dāng)按下停止按鈕后，要將當(dāng)前的循環(huán)操作處理完畢才停止（停在初始狀態(tài)）。當(dāng)用SFC編寫循環(huán)類的題目時，學(xué)生常用的循環(huán)操作有兩種方法，因此，停止的設(shè)置也有兩種。為了更好地說明停止設(shè)置，下面以三液體混合為例來講解。

設(shè)有一個三液體混合裝置，SQ1，SQ2，SQ3和SQ4為液面?zhèn)鞲衅鳎好嫜蜎]時接通，液體A，B，C與混合液閥由電磁閥YV1，YV2，YV3，YV4控制，M為攪勻電動機(jī)，其控制要求如下：（1）初始狀態(tài)：裝置投入運(yùn)行時，液體A，B，C閥門關(guān)閉，混合液閥門打開20 s將容器放空后關(guān)閉。（2）起動操作：按下啟動按鈕SB1，裝置開始按下列給定規(guī)律運(yùn)轉(zhuǎn)：①液體A閥門打開，液體A流入容器。當(dāng)液面達(dá)到SQ3時，SQ3接通，關(guān)閉液體A閥門，打開液體B閥門。②當(dāng)液面達(dá)到SQ2時，關(guān)閉液體B閥門，打開液體C閥門。③當(dāng)液面達(dá)到SQ1時，關(guān)閉液體C閥門，攪勻電動機(jī)開始攪拌。④攪勻電動機(jī)工作1 min后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。⑤當(dāng)液面下降到SQ4時，SQ4由接通變斷開，再過20 s后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。停止操作：按下停止按鈕SB2后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)）。

方法一：用SFC編寫循環(huán)類的題目，學(xué)生往往習(xí)慣在程序結(jié)尾處采用JUMP指令使程序跳轉(zhuǎn)到初始狀態(tài)器S0，而啟動按鈕是點動的，按下時接通，松開后斷開，程序無法完成連續(xù)循環(huán)。我們可以將啟動按鈕通過程序改成帶保持型的開關(guān)功能。為了達(dá)到保持的功能，可以參照起保停電路的程序，再借助輔助繼電器解決。同時，程序中加入停止按鈕常閉觸點，可以保證按下停止按鈕后，啟動按鈕持續(xù)接通電路斷電，使控制對象停在初始狀態(tài)，符合停止的要求。修改啟動按鈕的程序要在SFC流程運(yùn)行前設(shè)置，因此，把這部分程序放在梯形圖塊中，同時，SFC流程圖中的啟動條件改成輔助繼電器控制，具體程序如圖3所示。

方法二：對于循環(huán)類的題目，學(xué)生也可以保持啟動按鈕不變，只需在SFC程序結(jié)尾處采用JUMP指令使程序跳轉(zhuǎn)到一般狀態(tài)器S10或S20，避開啟動按鈕即可實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)。在此基礎(chǔ)上要完成停止設(shè)置，需將停止按鈕通過程序改成帶保持型的開關(guān)功能，同樣采用起保停電路和輔助繼電器。同時，加入啟動按鈕的常閉觸點，確保當(dāng)再次啟動時，停止按鈕的持續(xù)通電電路斷電。這部分程序同樣要放在梯形圖塊中。修改之后，程序結(jié)尾處要加入選擇分支處理，當(dāng)無停止信號，程序跳轉(zhuǎn)至一般狀態(tài)器S10或S20，進(jìn)行循環(huán)操作，當(dāng)有停止信號，程序跳轉(zhuǎn)至初始狀態(tài)器S0，流程停止，具體如圖4所示。

2? ? 結(jié)語

將高級維修電工考工中常見的SFC 3種停止方式進(jìn)行比較分析，對學(xué)生掌握這些知識有很大的幫助。當(dāng)學(xué)生在完成上述3種停止的訓(xùn)練后，教師要求學(xué)生將停止方式進(jìn)行總結(jié)歸納，當(dāng)以后遇見類似的停止控制要求時，能夠迎刃而解，同時，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)好PLC的信心。幾年來，江蘇商貿(mào)職業(yè)學(xué)院電氣自動化技術(shù)專業(yè)雙證書制度得到了有效實施，高級維修電工考證培訓(xùn)效果顯著，學(xué)生通過率達(dá)90%以上。通過培訓(xùn)，學(xué)生不僅掌握了扎實的理論知識，而且具有了較強(qiáng)的實際操作能力，為今后踏上社會，步入自己的職業(yè)生涯提前做好了準(zhǔn)備。

[參考文獻(xiàn)]

[1]丁春霞.高職機(jī)電專業(yè)實施雙證書制度的教學(xué)改革研究與實踐—以維修電工高級工考證為例[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2018（7）：140-141.

[2]孫健.基于SFC編程方法在PLC編程中的便捷應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2016（12）：64-66.

Discussion on stopping method in SFC diagram based on mitsubishi PLC

Cai Beibei

（Jiangsu Vocational College of Business， Nantong 226300， China）

Abstract：In the vocational skill appraisal of advanced maintenance electricians， there are three kinds of stopping settings commonly used in PLC questions：emergency stopping， stopping and stopping after one week of circulation. Based on the SFC diagram of Mitsubishi PLC， this paper discusses and compares the three stopping methods， aiming at improving students pass rate of textual research and make students proficient in SFC programming.

Key words：Programmable Logic Controller; Sequential Function Chart; stop setting