2.5 標志值法編程

關鍵詞：記憶、比較、標志、設定值、實際值

以上討論的邏輯處理比較精確，但都是基于與、或、非運算實現(xiàn)的，用的主要是PLC的基本邏輯處理指令，類似計算機用匯編語言編程那樣，太“底層“了。其實，PLC有很多功能很強的指令，完全可用它較簡單地處理一些較復雜的邏輯問題。本節(jié)討論的標志值法以及下一節(jié)討論的多位邏輯設計也許是其中較好的方法。這些方法也稱為高級邏輯設計法。

2.5.1 基本思路

基于與、或、非運算的邏輯處理，只是人們思考邏輯問題方法的一種數(shù)學抽象。它的優(yōu)點是PLC的基本邏輯處理指令（與、或、非）就夠用了。

其實人們思考問題用到的方法很多，其中一個最基本方法是“記憶”加“比較”。顯然，人們努力學習，追求的不就是要能記更多的事，有更強的比較判斷力，從而提高自身的思考力嗎？相反，如果一個人沒有記憶力、記的事情少，不會比較、沒有什么判斷能力，那這個人就如同嬰兒，就不能思考任何問題的。

對人們這種“記憶”加“比較”的思考方法，是否也可加以抽象，作為PLC邏輯處理的一種算法呢？

答案是肯定的，這就是這里即將介紹的標志值法。

標志值法基本思路有兩點：

“記憶”——設定好并記住標志的設置值，同時，不斷監(jiān)視標志的實際值。

“比較”——對標志的實際值與標志的設置值不斷地進行比較，并依不同的比較結果產(chǎn)生相應的控制輸出。

由于PLC有很豐富的、與這個“記憶”、“比較”相對應的指令，所以實現(xiàn)這個算法是不難的。而且這種算法更接近人們的思維方法，類似于用高級語言編程一樣，人們更易理解。

2.5.2 實現(xiàn)方法

“記憶”的實現(xiàn)方法：

最常用的辦法是用傳送指令、MOV，用它傳送標志的設定值，用它傳送與輸入信號對應的標志實際值。此外，也可用計數(shù)器計入標定的實際值。當然，其他數(shù)據(jù)處理指令（如算術運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等指令）也可用。

“比較”的實現(xiàn)方法：

最常用的辦法是用基本的比較指令，用它對標志值與預期值進行比較，依不同的比較結果（大、大等、等、小等、小）產(chǎn)生不同的控制輸出。由于PLC技術的發(fā)展，它的指令系統(tǒng)越來越豐富。目前多數(shù)PLC，除了這個基本的比較指令外，還有表比較、范圍比較等功能更強的比較指令。這類指令可設定很多預期值，比較后可得到很多不同的結果。

2.5.3 實際應用

1.起、保、停邏輯

傳統(tǒng)的起保停邏輯都是用與、或、非的算法實現(xiàn)的，很簡單。其實，也可用標志值法實現(xiàn)。只是這么簡單的邏輯問題，沒有必要用它就是了。但為了讀者能具體地了解標志值法，以下介紹兩個簡單起、保、停邏輯例子。

（1）兩個按鈕實現(xiàn)起、保、停。

圖2-52所示為OMRON PLC程序，輸出觸點為10.05。輸入有兩個按鈕，接202.00、202.01。標志字為LR0。預期值為1。標志值兩個，0與1。從圖可知，202.00 ON、202.01OFF，則LR0的內(nèi)容為1。P_ON為常ON觸點，故每掃描周期都要執(zhí)行比較指令。經(jīng)比較，相等標志P_EQ ON，故10.05 ON，實現(xiàn)起動。這之后即使202.00 OFF，但由于LR0沒有新的數(shù)傳入，仍為1，比較結果仍可使10.05 ON。而202.00 OFF、202.01 ON，則LR0的內(nèi)容為0，經(jīng)比較P_EQ OFF，故10.05 OFF，實現(xiàn)停止。這之后即使202.01 OFF，但由于LR0沒有新的數(shù)傳入，仍為0，比較結果仍可使10.05 OFF。如202.00、202.01全ON，由與202.01 ON后起作用，LR0為0，故仍停止，也是停止優(yōu)先。

可見，它完全可實現(xiàn)基于與、或、非的起、保、停算法的。

（2）一個按鈕實現(xiàn)起停。

圖2-52 兩個按鈕實現(xiàn)起、保、停梯形圖程序

圖2-53 單按鈕實現(xiàn)起、保、停梯形圖程序

圖2-53所示為OMRON PLC程序，輸出觸點為10.06。輸入有一個按鈕，接202.05。標志字為計數(shù)器，CNT 001。預期值為1。標志值為CNT的計數(shù)值是2與1。從圖可知，202.05 ON一次，則CNT 001的內(nèi)容減1。減到0，計數(shù)器將復位，其內(nèi)容又變?yōu)樵O定值2。

如CNT 001初值為設定值2，減1后即為1，經(jīng)比較P_EQ ON，故10.06 ON，實現(xiàn)起動。這時再按按鈕，CNT 001，再減1，為0，復位，其內(nèi)容又變?yōu)樵O定值2。這時，經(jīng)比較P_EQOFF，故10.06 OFF，實現(xiàn)停止。

再按按鈕，又重復以上循環(huán)。可見，它完全可實現(xiàn)基于與、或、非的一個按鈕實現(xiàn)起、保、停算法的。

2.刀架轉(zhuǎn)位及位置顯示

圖2-1或圖2-2關于刀架轉(zhuǎn)位顯示程序，僅3個位置就相當復雜了。如果位置多了怎么辦？用“標志值法”邏輯編程就簡單了。可用計數(shù)功能塊“記錄”及顯示，還可用“比較”進行控制。

圖2-54所示為有8個位置的刀架工作示意圖。轉(zhuǎn)位用控制信號Zz控制，位置用數(shù)碼管xsh顯示。其控制過程是，每次Zz ON，先使上抬控制信號Up ON，刀架松開、抬起。抬到上限位置時，XK1開關ON，使刀架開始轉(zhuǎn)動，保持上抬，但被限位（機構或液壓控制）。刀架轉(zhuǎn)動后，XK1松開。到新位置時又合上XK1，轉(zhuǎn)動停止。并使上抬控制信號UpOFF，刀架落下、夾緊。這時，XK1又松開。同時，顯示刀架新位置。

圖2-54 8個位置刀架工作示意圖

這里，反饋信號只有一個（XK1），從工作過程說明看，如果每當XK1從OFF到ON兩次，做一次計數(shù)，則計數(shù)功能塊的現(xiàn)值可反映刀架的位置。控制信號也只有一個（Zz）。要求它長時間ON、短時間ON，都只能使刀架轉(zhuǎn)一個位置。

圖2-54b為它的工作狀態(tài)圖。它有3個狀態(tài)，用變量Up1及Tun1的取值表示。原始狀態(tài)為00，即處下壓位置、刀架不轉(zhuǎn)。

這時，pZz作用，使刀架上升，但不轉(zhuǎn)，處于10狀態(tài)。pXK1作用，使刀架保持上升（有機械限位），但轉(zhuǎn)，處于11狀態(tài)。XK1松后又合，又有pXK1作用，使刀架停轉(zhuǎn)，并下壓，返回00狀態(tài)。

根據(jù)上述分析，所編寫的和利時或ABB PLC梯形圖程序如圖2-55所示。圖中的節(jié)1、2、3、4產(chǎn)生脈沖信號pZz及pXK1。節(jié)5表示，處于下壓位置時，輸入脈沖pZz。Up置位、刀架上升。節(jié)6表示，上升到pXK1脈沖入，Tun置位，保持刀架上升，并轉(zhuǎn)位。節(jié)7、8表示，轉(zhuǎn)到位，又有pXK1脈沖入，Up、Tun復位，刀架停轉(zhuǎn)、下壓。節(jié)9表示，在TunON時，接到pXK1脈沖時計數(shù)。即轉(zhuǎn)一個位才計一次數(shù)。正是用這個計數(shù)值表示刀架的位置。節(jié)10、11狀態(tài)的內(nèi)部記錄，以實現(xiàn)同步時序編程。

3.電梯控制電路之一

第三節(jié)中設計舉例之二與電梯電路類似。在該例中，小車僅5個位置，但邏輯關系就已相當復雜了。若有10個、20個位置怎么辦？不僅關系復雜，而且指令將以階乘關系增長。這將出現(xiàn)所謂“組合爆炸”（Combine Explosion）。

圖2-55 和利時或ABB PLC 8個位置刀架工作控制程序

這類控制的順序是不確定的。到底向上或向下，依其所處位置及要前往的位置隨機確定。處理這類問題有兩種辦法：

一是考慮所有可能，逐一列出它的邏輯關系，再確定其輸出。第三節(jié)中設計舉例之二用的也是這個辦法。可能性不多時，用這個辦法是可行的，不少也是這么處理的。

二是置標志（“記憶”），再判標志（“判斷”），以確定輸出。如電梯，電梯的工作總是處在停、上升、下降三個狀態(tài)之一。其所處的位置可置一個標志（如層數(shù)），要去的位置也置一個層數(shù)標志。這可用傳送指令實現(xiàn)。判標志，則可用比較指令，如要求去的比現(xiàn)處的標志大，則向上；否則向下；相等則停。可從三個可能的輸出中，按條件選取其中一個。

這么處理后，不確定順序控制問題，也成了有確定的處理步驟控制問題。即隨機控制確定化了。這比僅就邏輯條件的可能去組合，要簡單得多。

過去，用繼電器實現(xiàn)控制，只能用第一種辦法，靠邏輯條件的組合去實現(xiàn)。而PLC則不同，可用數(shù)字量作標志，對數(shù)字量作比較，所以，可采用第二種辦法。

圖2-56就是用標志值法設計的，本章第3節(jié)例2已討論過的小車控制邏輯。該圖分別是多家PLC的有關程序。如圖所示，它按順序給每一選擇按鈕指定一個編號，如PS1為#1，PS2為#2……也按順序，對應地給每一行程開關指定一個編號，如LS1為#1，LS2為#2……哪個按鈕ON或哪個開關ON，就通過傳送指令，把這個編號作為標志值，傳送到“要位置”或“現(xiàn)位置”的字中。

執(zhí)行傳送指令之后，按起動按鈕（QQ ON）。如選擇標志值不為#0（說明已做了選擇），則YY ON，并自保持。YY ON，比較指令執(zhí)行，比較“要通道”與“現(xiàn)通道”的內(nèi)容（值）。如果“要通道”存的數(shù)比與“現(xiàn)通道”的大，說明行程開關ON的編號比按鈕ON的編號小，則比較大標志P_GT ON，進而使UP ON，使小車向右運動。

運動過程中與“現(xiàn)位置”的內(nèi)容將隨行程開關動作而變化。當“要位置”與“現(xiàn)位置”的內(nèi)容相等，即達到所要求的位置時，則比較相等標志P_EQ ON，進而EQ ON。這將使YY OFF，UP OFF，運動停止。同時，用#0傳送給“要位置”，為新的選擇做了準備。

如果“要位置”比“現(xiàn)位置”的值小，即與上述情況相反。

把YY常閉觸點串入，“要位置”傳數(shù)的邏輯條件中，目的是一旦小車起動，就不再接受選擇按鈕送來的命令。待執(zhí)行完命令后，即小車停止運動后，才可接受新的命令。

提示：歐姆龍PLC比較結果標志是用特殊繼電器，而三菱PLC是用戶程序指定的。這里用M10、M11及M12，相當于OMRON的P-GT、P-EQ及P-LT（圖2-56d為GT、EQ、LT函數(shù)）。西門子PLC則用大、等及小數(shù)學符號。前兩家PLC目前也有此數(shù)學符號指令，只是本例未使用。

提示：本例用了傳送指令“記憶”，其實很多PLC都有16位或256位到字或雙字的，或相反的譯碼指令。用它比用MOV指令提高程序效率，有時效果更好。

4.電梯控制電路之二

以上用了傳送指令“記憶”，這里用DMPX指令“記憶”。

DMPX或ENCO與MLPX或DECO配對的譯碼指令，是很常用的PLC指令。幾乎所有廠商的PLC都有這兩條指令。用它比用MOV指令有時效果更好。

圖2-57所示就是用DMPX作標志值設置（“記憶”）。它可控制16個位置（對電梯講就是16層）。“實際通道”用以記錄電梯實際所處層號。它的00～15位，對應第0～15層。“要位置”用以設要求到的層號，它的00～15位，對應要求到第0～15層。

從圖2-57可知，它的標志值比較處理與圖2-56完全相同。但標志值設定大為簡化了。“現(xiàn)位置”、“要位置”的內(nèi)容原為十六進制數(shù)，經(jīng)DMPX、ENCO譯碼后，得出的為通道中哪一最高位ON。對應的就是值1～15。這正好就是圖2-56要設的標志值。

圖2-56 電梯控制梯形圖程序之一

圖2-57 電梯控制邏輯之二

提示：圖2-57比圖2-56簡單，而它控制的功能卻比后者強。歐姆龍新型的PLC的DMPX指令及三菱PLC的ENCO指令，可實現(xiàn)256位的譯碼。用它可實現(xiàn)256層的電梯控制。即使世界上最高的建筑，也足夠用了。

5.電梯電路之三

上例只有一個要位置，實際可能有多個要位置。圖2-58所示的就是和利時或ABB PLC這樣的程序。它可控制16個位置（對電梯講就是16層，如要控制32層，可用雙字）。而且可作選擇控制。

電梯狀態(tài)用UP、DW表示。UP OFF、DW OFF，為停；UP ON、DW OFF，為上升；UP OFF、DW ON，為下降。

電梯輸入有要去位置及實際位置。分別用雙字變量“yweizhi”和“weizhi”的各個位代表。第0位為1層，1位為2層，2位為3層。其余依次類推（實際I/O也應按此要求接線）。為了記住要去的位置，這里用“yweizhiB”對“yweizhi”進行記憶。

電梯的實際位置只能是一個，而要去的位置，可以多個。而且隨時可添加。該程序的節(jié)1、2就是要實現(xiàn)這個功能。它不斷進行“yweizhiBa”和“yweizhi”比較。如不等則在節(jié)2，把“yweizhi”賦值給“yweizhiBa”，并進行“yweizhiB”和“yweizhi”“或”運算。結果存于“yweizhiB”中。目的是可隨時實現(xiàn)多個位置選擇。

提示：這里引入變量“yweizhiBa”，目的是只有“yweizhi”變化才改變“yweizhiB”值。

程序的節(jié)3不斷進行“yweizhiB”和“weizhi”（實際位置）比較。如前者大，則pGT ON。同時，還進行“yweizhiB”和“yweizhi”“與”運算。結果存于“pAND”中。接著，還把pAND這個“雙字類型”的變量轉(zhuǎn)換為BOOL類型，并存于pA中。最后還進行“yweizhiB”0比較。如相等，則pEQ0 ON，說明沒有指定要去的位置。最后進行“模運算”。只要“yweizhi”中有小于“weizhi”的，“yushu”必不等于0。否則經(jīng)比較“pEQy”必ON。該程序的節(jié)4、5、6為工作控制邏輯。如“yweizhiB”為80（即要求去5及7層），“weizhi”為4（即處于3層，實際位置只能一個）。經(jīng)執(zhí)行節(jié)3指令，則pGT ON、pEQ0、pA OFF。這時，如按下按鈕QQ（按后即松開），則UP ON，并自保持，電梯上升。

而到了第5層，則pA ON。故UP OFF，電梯停止。這時，經(jīng)執(zhí)行節(jié)7“的異或”指令，將使“yweizhiB”的值改為64，即要求去第7層。故仍只是pGT ON。故再按下按鈕QQ，仍使電梯上行。直到第7層，UP OFF，電梯停止。而這時節(jié)7的“異或”，將使“yweizhiB”的值改為0。

程序中增加bUP變量，目的是上行時，向下的選擇無效。同樣，下行時，向上的選擇也無效。待此方向運行完成之后，才可作更改方向的選擇。這也就是所謂“順向接車，逆向不接車”。

從分析可知，該程序不大復雜，但可實現(xiàn)的功能很強，體現(xiàn)了高級邏輯設計法的威力。當然，電梯工作還有一些實際問題需要處理。但有了這個算法，則有助于設計出高效、實用的電梯控制程序。

圖2-58 電梯控制邏輯之三