開關(guān)量時序圖在PLC實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

淮海技師學(xué)院 馬寶劍

職業(yè)院校機電專業(yè)PLC實訓(xùn)教學(xué)中，輸入、輸出多為開關(guān)量，不方便直接用語言描述，也不利于學(xué)生對開關(guān)量的理解和記憶。而利用時序圖來記錄開關(guān)量則一目了然，對照起來也十分方便，還可以檢驗梯形圖的正確性及合理性，提高了教學(xué)效果。時序圖通過描述對象之間發(fā)送消息的時間順序來顯示多個對象之間的動態(tài)協(xié)作。時序圖中，縱軸是時間軸，橫軸代表了在協(xié)作中各獨立的對象所處的狀態(tài)，一幅完整的時序圖可顯示各物理量之間的邏輯關(guān)系，在PLC實訓(xùn)教學(xué)中，教師要善于利用時序圖，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，以提高教學(xué)質(zhì)量。

一、時序圖在描述傳統(tǒng)繼電器控制電路工作原理中的應(yīng)用

以某由繼電器組成的控制電路為例，該裝置的電路如圖1所示。

把元件斷開或失電定為“0”（低電平），被接通或得電定為“1”（高電平）。在按下按鈕SB1時，KM線圈為“1”并保持，電機啟動并運行。當(dāng)按鈕SB2或FR常閉觸點為“ON”或“1”時，電機停止運行。時序圖在表述程序運行狀態(tài)時也很方便，邏輯性也很強，教學(xué)時把兩個圖對照起來，有利于學(xué)生對繼電器工作原理的進(jìn)一步理解。

二、時序圖在描述PLC通用指令實現(xiàn)中的應(yīng)用

1.以三菱FX系列PLC為例，該系列中，PLCM8000、M8002、M8011～M8014的時序圖對比如圖2所示。

圖1中，M8000為監(jiān)視運行元件、M8002為初始化脈沖觸點，而M8011，M8012，M8013和M8014表示10 ms，100 ms，1 s和1 min的時鐘脈沖。結(jié)合這些時序圖，學(xué)生可以省時而不費力地去理解這些輔助繼電器的作用。

2.計數(shù)器功能的描述。計數(shù)器信號的給定達(dá)到設(shè)定值時，其常閉常開觸頭動作，由于計數(shù)器需要復(fù)位方可重新開始計數(shù)，這一特性用一段程序和時序圖描述起來即準(zhǔn)確又形象。某計數(shù)器功能的程序和時序圖描述如圖3所示。

圖3中，以M8012給定時鐘信號的個數(shù)來驅(qū)動C0，當(dāng)個數(shù)到達(dá)7時，Y0輸出為“1”，X0為復(fù)位指令，C0結(jié)束輸出，Y0停止輸出，雖然M8012一直給脈沖信號但對Y0無效。

3.上升沿、下降沿輸入和輸出指令的描述，教學(xué)中可采用波形圖來講解，而時序圖在PLC教程里又和波形圖完全一致，用時序圖來表示微分指令就十分有效。某上升沿、下降沿程序及其時序圖描述如圖4所示。

當(dāng)X0接通的瞬間，即為上升沿的近似有效開始，Y0的輸出隨之變?yōu)椤癘N”，同時M0便有一個脈沖輸出，同樣，Y0的下降沿對兩者的輸出無效，只有Y1由“ON”變?yōu)椤癘FF”時，相應(yīng)的輸出才有效，即Y0為“0”，M1有一個脈沖輸出。

三、時序圖PLC教學(xué)中的應(yīng)用的注意事項

1.時序圖的表示很靈活，對于開關(guān)量的輸入信號，當(dāng)開關(guān)被動作為高電平時，就不考慮其在PLC輸入電路中是否形成回路。也可以確定其在PLC輸入回路中的接通為高電平，此時，有些開關(guān)量的時序圖就得到相反的結(jié)果，教師在使用時要給予強調(diào)。

2.在PLC改造復(fù)雜繼電器電路時，分析原來控制電路，用時序圖既簡單又方便，但是要和后來的程序模擬時序圖一致。輸入量的變動要以實現(xiàn)功能為主，定義開關(guān)量的“1，0”要隨程序而變。

時序圖在PLC實訓(xùn)教學(xué)中應(yīng)用廣泛，除了開關(guān)量外，移位指令、比較指令、延時加長應(yīng)用指令、雙向高速計數(shù)指令、凸輪軸順控指令、交替輸出應(yīng)用指令、可調(diào)脈沖寬度指令等用時序圖描述也十分方便。教師在教學(xué)時要靈活運用，以利于學(xué)生對知識的理解和記憶。