PLC编程

三菱PLC编程语言有梯形图、 SFC（顺序功能图）、功能模块图、指令语句表和结构文本，前三种为图形化语言，后两者为文本语言。最常用的是梯形图，而较复杂的PLC程序大多用SFC编程。
       本项目PLC程序虽然不算复杂，仍然采用了SFC编程。SFC编程可以通过新建文件时选择【程序语言】为“SFC”（同时PLC序列选FXPLC，PLC类型选FX3U/FX3UC）。

       需要说明的是，程序语言选梯形图，也可以编制SFC程序，这样编制的SFC程序可以通过转换为SFC程序块，不过转换效果并不是很好，所以一开始选一种编程方法即可。如图（注：此处是GX Works2版本，如使用GX Developer8.86等版本界面会有所不同）：  

本文以梯形图形式的SFC程序进行说明：

一、初始化程序：

        SFC程序一般以M8002开始，M8002是特殊辅助继电器，开机产生一个脉冲，该脉冲引导初始步S0，S0中可以设置初始值、置位、复位等，同时手动程序、单循环和自动程序，都在S0中触发，如三档选择开关分别对应之。本程序只有手动和自动，且由X0的常开和常闭对应之（见上图）。原因是节省PLC输入点数（此项目选用FX3U-16MT，只有8个输入点）。

二、手动程序：

        手动程序在S20中执行，主要包括由伺服控制的行程的进给和退回，油缸的下压和抬起，还有用于触摸屏上的信息提示，包括按钮盒上两个按钮同时用于油缸的下压/抬起和工件的进给/退回（即两个按钮当四个按钮用，这种技巧常常用于PLC输入点不够的时候），这时需要在触摸屏上设置一个切换触摸按钮，用于切换上述两个功能，触摸屏上的触摸切换按钮是M2（参触摸屏程序）。而此处PLC程序还可以通过按下X2（本身功能是“自动运行”，这里赋予它在手动模式下另一个功能：切换油缸升降和工件进退，与M2等同）来使M2置位和复位，这里要学习一条新指令：ALT  M2，X2每按一次（上升沿），M2由置位切换到复位，再按一次，由复位切换到置位，M2复位和置位分别控制M29和M30接通，而M29和M30则是用于触摸屏上【简易指示灯】指示信息的，M29接通会在左边显示信息：“操作按钮用于压抬”。M30接通会会在右边显示信息：“操作按钮用于进退”。

        油缸的下降和上升操作，操作按钮X3、X4以及触摸屏触摸按钮M5、M6均可操作，需注意的是，X3、X4同时还能操作油缸的下降和上升，是通过M2来切换的，请参考上述PLC程序。

同上，工件进给和退回的操作也可由操作箱上的按钮和触摸按钮操作的。

        而实现伺服精确控制则是由相对定位指令实现的：DDRVI（DRVI同样功能，但是是16位指令）指令由四部分构成，先说第一部分：第一部分是进给或退回的行程，以脉冲数表示，当然也可以直接用数值表示，如K20000，表示PLC（上位机）发20000个脉冲，这里用D212和D210寄存器表示第一部分，是因为进给或退回的数值是经常要变动的，因此需要在触摸屏上可以输入数值，而该数值是用长度单位（这里用cm）来表示的，因此在触摸屏上输入到D200或D202中的数值（注意：数值单位Word表示16位，DWord表示32位）需要转换成脉冲数，因为控制要求工件弯曲的长度为0.6-1.5米（60-150cm），因此D200或D202使用单字节的16位（Unsigned Decima，无符号位十进制）即可，转换成脉冲数后存入D210或D212中，因为转换过程实际上是乘上一个常数的过程，而PLC16位乘以16位数指令，结果一定是32位数，因此转换后的D210和D212是32位数，程序中使用的是32位指令DDRVI而不是DRVI就是此缘故。

        如何将需要进给或退回的行程（比如给进100cm）转换成脉冲数（即PLC需要发多少个脉冲给伺服驱动器）？首先我们要知道减速机变比、驱动轮（带动工件进给或后退的滚轮）直径，以及伺服驱动器的电子齿轮比（或电机每旋转一圈所需要的指令脉冲），本系统减速机为80：1，驱动轮直径为22.6cm，电机每旋转一圈所需要的指令脉冲数（Pr0.08）是500。

        在伺服参数设置里，有一个参数Pr0.08，缺省是10000（参见伺服参数设置），Pr0.08参数含义是“电机每旋转一圈所需要的指令脉冲”，也就是说使用缺省值10000则表示PLC每发10000个脉冲给伺服驱动器，电机就转一圈。我们这里Pr0.08 = 500，又减速机减速比为80：1，也就是说，PLC每发500*80（=40000）个脉冲给伺服驱动器，减速机带动滚轮实际转1圈，滚轮的周长是22.6cm，也就是PLC每发40000个脉冲工件进给22.6cm，反过来说，工件每进给1cm则PLC需发脉冲40000/22.6=1770，进给100cm则PLC需发脉冲1770*100=177000。因此，触摸屏上设置值D200和D202需要乘以1770后作为工件进给的脉冲数，故PLC程序如下：

注意：速度值设定D204，乘数是K177，是因为速度单位为mm/s而不是cm/s之故。该段程序位于开始位置，因为进给行程和速度因产品规格不同一天中要设置（变更）数次，设置后要将最新数据更新，在触摸屏上配置一个触摸按钮，每次设置后按一次该触摸按钮，固然可以，能否不用该“多余”的步骤，而利用每一次手动进给/退回、手动油缸升/降、手/自动切换、自动运行等按键动作，就完成新设置的数据的更新呢？答案是肯定的，这就是上述程序各按钮的功能所在。上述程序中还有一个中间辅助继电器M0，用它来控制单程和往返两种模式进给行程的设置，往返时，是从工件中间开始进给，故将“半程”数据当作进给脉冲数（“全程”数据当作返程脉冲数）；单程时将“全程”数据当作进给脉冲数（无返程脉冲数据）。请注意：反程脉冲D210是通过D200乘以-1770（写成K-1770而不是-K1770）得到的，也就是D210是个负值，这是DDRVI指令规定的，如果是负值则伺服电机反转。
        指令 DDRVI D212  D214  Y 0  Y3 第二个参数 D214是速度，速度值设置多少，简单的办法就是通过实验，配合伺服参数Pr0.08进行调试（速度与Pr0.08成反比），达到满足用户的速度要求即可。当然也可根据用户要求（如速度10mm/s）通过理论计算，算出D214的值，在此不进行展开详述。第三个参数是脉冲输出，电路图设计及接线时已经确定好，按照接线编程即可（如接线是Y0，程序写Y0，接线是Y1，程序写Y1）；第四个参数Y3是控制方向的，即进给还是退回，Y3输出的高低电平会自动变换（取决于D212是正直还是负值）。

三、自动程序：

        自动程序由S21(自动入口)、S22（油缸下压、工件进给）、S23（退回）、S24（油缸抬起）等组成。如果是单程，则通过条件判断，从S22跳至S24，S24中等待运行按钮再次按下，跳转至S21再次循环执行。

        在手动程序中，当手/自动转换开关打到“自动”时（X0常闭），程序进入S21：

        S21中M16、M17、M18、M21为触摸屏上运行状态提示（报警提示信息但不限于报警），如这里的“自动模式”提示，手动模式下，油缸初始位置不在最上面则会提示：“油缸不在上位”、在自动模式下操作了手动按钮开关也有信息提示：“自动模式下此开关无效”等，这些提示信息的触摸屏编程请参考“报警设置”。SFC程序每一个S步（如S20、S21等）有入口，同时必须至少有一个出口，否则程序永远停在这一程序段内，S21内条件满足将跳转至S22，那就是等待“运行”按钮的按下（M1为触摸按钮，功能等同于X2），运行按钮按下，进入S22：

        S22中包含了两个主要动作：油缸下压和工件进给。本来两个独立动作要分在两个S步中，即先油缸下压，压牢工件后再启动伺服使工件进给，但实际调试时如果先压牢再进给，工件上一开始压牢位置会有一个压痕，这是客户不认可的，于是想到让油缸下压到刚接触工件表面伺服即开始进给，也就是一边下压一边进给，压到位（具体位置由弯曲半径决定）后断开油缸电磁阀，这样实行的结果压痕没有了，满足了客户的要求，但是什么时候开始进给却很关键，早了，没压上，形成空进给，定位精度无法保证，压晚了会有压痕，因此我们通过下降位置行程开关（光电开关）X5启动伺服进给，同时开始定时（T4触摸屏可设置），定时时间到断开油缸电磁阀，X7作为下降极限位开关，如果油缸下降到达X7位置，即使延时还未到，也断开下降油缸电磁阀。这里X5行程开关位置的调试要反复调节，直至刚一接触工件，伺服马上进给。至此，S22中采用两个动作联动解决了有压痕的难题。从这里大家也了解到，并不是SFC的一个S步中只能有一个动作，要根据实际情形来编程。
       S22完成了单程的进给，客户要求有的产品需要来回滚压，先从工件中间开始进给一半的行程，然后再返回整个行程，这就要进入S23：退回，当然如果是单程，则跳过S23直接到S24，单程还是往返，由触摸屏上M0设置(上述程序最后部分)。

        S23中动作比较简单，就是工件返回，这里说明一下特殊辅助继电器M8029的使用，M8029是伺服驱动完全部脉冲（这里当然就是D210设置的数值）后，产生的一个脉冲，该脉冲紧接驱动指令（这里时DDRVI）之后，既然M8029是驱动结束脉冲，用它来进入下一个S步是最好不过了，M8029接通进入S24：油缸抬起：

       本程序段中，油缸抬起，到上限位时断开油缸电磁阀，同时通过M24，触摸屏提示信息：油缸抬起。班产量、月产量、年产量在这里统计，注意使用的是S24的上升沿，而班车量统计使用D20，月产量和年产量则是D222和D224，是因为班产量是当天的数据，更准确的说是本次通电期间的数据，断电则清除，而月产量、年产量则每天都需要统计，故使用断电保持型继存器，月产量一月清零一次，年产量一年清零一次。至此，一次加工结束，如果再按【运行】（按钮X2或触摸M1），进行下一次加工，如果一天下班了，选择开关打到X0，当天加工结束。SFC程序最后的RET指令不要忘记，否则程序编译时会出错。
        至于月产量、年产量清零，需要掌握TRD指令的使用。

        TRD指令是把存于特殊辅助寄存器D8013-D8019中的秒、分、时、日、月、年、星期数据传送至指定的寄存器中，如上图对应的是D50-D56，注意原特殊辅助寄存器，不是按顺序排列的，其实可以不关心原来顺序，只要知道我们程序里指定的寄存器及顺序即可，项目中使用了D50，我们需要关注的是年和月，因此只要关心D50和D51即可，但是要知道，即使不用，D52-D56中仍然会被传送数据。

上述程序中，先把年月日等数据读到D50-D56中，因此D50是“年”数据，如今年是2018，D50=18；D51中是“月”数据，现在是3月，D51=3。
        接着将年数据（18）与D250比较，如果不相等，则把年产量D224新存入D244中，第一次肯定不等，故D244中会存入2018年的产量，等到明年（2019）时，D50=19,D250中是18，又不相等，于是再次将年数据存入D244中，这样每年的年产量就更新了，至于D244中的数据要不要每年都统计并形成表格，大家可思考编程方法，这里不作展开。
        年产量一年更新一次，月产量一年当然需要更新12次（每月一次）。我们要判断D51里是几从而知道是几月，对应存入该月的月产量中（D231-D242），月数据D51与D251比较，在上面月产量存入对应月后要对月产量清零（D222），以对下个月重新统计产量，最后执行指令：BMOV D50 D250 K2 ，即将D50开始的2位（D50和D51）传送到对应的D250和D251中，也就是当年当月数据总是最新的。
        这段程序放在M8002触发的初始化程序中，每次开机都会执行一遍。

四、手/自动画面的切换

       触摸屏画面的切换一般通过触摸按钮即可切换，但对于有手动/单循环/自动选择开关选择各自模式的情况下，如果还用触摸按钮切换，就有可能选择开关和触摸屏选择的画面不对应，如选择开关已经打到自动模式，但触摸屏切换到了手动模式，操作及显示都对应不上。这时利用触摸屏的“画面编号”功能，就能由操作面板上的开关来切换触摸屏画面。

触摸屏菜单-选项-设置模块参数

        弹出的画面勾选画面编号，再在弹出画面中设置寄存器，这里为D0，D0中的数值是几，触摸屏上就会显示第几号画面。而D0的数字则由PLC程序控制：

        上述程序当X0上升沿（手动）时将K2送D0中，下降沿（自动）时将K3送D0，而2号画面即手动画面，3号画面即自动画面。从而完成了按钮控制的画面切换。

五、通电时间、运行时间等的统计：

        上述程序是统计通电时间的程序，PLC通电，M8000一直接通，HOUR累计接通时间，D228中存放以小时为单位的数值，多出的不满一小时的时间以秒为单位存放在D229中，满了一小时D228加1，当D228中的值大于32767时Y7输出报警信号，D228不再计时，需要复位后才能继续。当然如果使用32位指令DHOUR，则可计时4294967296个小时。至于统计自动运行时间，则需要采用自动期间接通的触点，不过不能是选择开关（如X0常闭），因为打到自动模式，但没运行，是不能作为自动运行时间统计的。可以用各S步接通时间来统计：

        至此，PLC程序基本介绍完毕。也许有的学员一遍不一定能完全看懂，多研究几遍，如能掌握相应的编程方法，可应用于很多类似控制项目。特别是班产量、月产量、年产量、通电时长、运行时长的统计则可以应用于任何一个项目中，也许客户没有提出类似要求，但能做到超出客户预期，又未尝不是件好事呢。