PLC中構造雙穩態按鈕
1 引言
在機床的控制中，經常遇到類似如工件的夾緊/放松，冷卻液的啟動/停止，頂針的前進/后退等等的操作。對于這類動作，操作者往往希望通過一個按鈕來實現:按一下按鈕，工件夾緊;再按一下按鈕，工件放松;再按一下按鈕，工件又夾緊;如此循環往復。把這樣的按鈕稱為雙穩態按鈕，即有兩種穩定狀態:接通和斷開，而且兩種狀態都能保持。在數控系統中，機床控制面板上一般會提供一些按鍵供用戶自由定義，但按鍵的數量往往是非常有限的，所以對按鍵的分配不得不斟酌再三。如果在PLC程序中把按鍵做成雙穩態的，一個按鍵身兼二職，就會使許多問題迎刃而解了?？梢?，PLC程序把按鈕做成雙穩態，還可以節省輸入點的數量，這樣在經濟上也是很合算的。
2 構成雙穩態按鈕的三種方法
在PLC程序中構造雙穩態按鈕，有多種實現的方案，現在就介紹其中的三種方法。
2.1 通過SET和RESET指令來實現
圖1 通過SET和RESET指令來實現雙穩態按鈕功能
圖1程序中，當第一次按下按鈕I0.0，此時第一條支路因串聯的M0.1為常閉點，而使M0.0接通條件滿足置位。第二條支路的執行條件不滿足，暫且不去理會。再看第三條支路，假設持續按著按鈕不釋放，因支路中串聯進I0.0的常閉點而使接通條件不滿足，直到釋放按鈕I0.0，因串聯的M0.0已經置位，從而使M0.1和Q0.0輸出保持為“1”。當第二次按下按鈕I0.0時，因為M0.0的狀態為“1”，第一條支路執行條件不滿足，第三條支路因I0.0的按下而使M0.1和Q0.0輸出為“0”，M0.1由“1”變為“0”產生一個下降沿，使M0.0復位為“0”，從而使M0.1和Q0.0的“0”狀態得以保持，即使釋放按鈕I0.0以后。之后對按鈕I0.0的操作，又重復上述過程?？梢?，得到的是一個雙穩態按鈕。
2.2 利用PLC基本邏輯指令來實現
PLC程序是按照一定的PLC掃描周期循環往復地的執行程序代碼。在每一個PLC掃描周期內，先讀入輸入映像區內的信號狀態，然后執行用戶程序，最后刷新輸出映像區的信號狀態。用戶程序的執行是按照代碼的先后順序自上往下依次執行的。
圖2 利用PLC基本邏輯指令來實現雙穩態按鈕功能
圖2程序中正是充分利用了PLC程序的執行的特點，現在分析一下它的工作過程。按一下按鈕，使I0.1變為“1”，在第一個PLC掃描周期內，M0.0變為“1”，M0.1變為“1”，M0.1等于“1”會使M0.0變為“0”，但M0.0的狀態變化要到下一個PLC掃描周期才會執行，可見M0.0是寬度為1個PLC掃描周期的脈沖信號。因為M0.0等于“1”，這樣會使原來狀態為“0”的Q0.0變為“1”。從第二個PLC掃描周期起，不論I0.1變為“0”或保持為“1”，M0.0變為“0”并穩定在“0”上，這樣Q0.0通過M0.0常閉點與Q0.0常開點串聯的支路保持為“1”狀態。再按一下按鈕，M0.0又產生寬度為1個PLC掃描周期的脈沖信號，這個脈沖信號使原來狀態為“1”的Q0.0變為“0”并穩定在“0”上。如此每次按一下按鈕，Q0.0就在“0”和“1”之間切換一次，形成雙穩態信號。
這一段程序中使用的指令是所有PLC系統都支持的最基本的指令，可以說在任何類型的PLC上都可以實現，非常具有代表性，值得借鑒。
2.3 借助于算術運算指令來實現
在數字電路中，如果把輸出的“非”端反饋到D觸發器的“D”輸入端，則每來一個時鐘脈沖，D觸發器的狀態就翻轉一次。
圖3 利用算術運算指令實現雙穩態按鈕功能
圖3所示的程序借鑒了數字電路中的D觸發器的工作原理，按鈕I0.0每按下一次，就相當于給觸發器的CP端輸入一個觸發脈沖，相加所得“和”的最低位狀態就翻轉一次，如果Q0.0取自最低位，就可得到周期性狀態在“0”、“1”之間改變的雙穩態信號。為了避免加法的計算結果溢出，判斷如果累加到16位整數所能表示的最大值32767，就重新開始累加。
3 結束語
文章開始提到的控制閥的兩種狀態，也可以選用具有保持功能的三位選擇開關，這是一種硬件實現方案。當然可以選用本文所述的軟件實現方案，殊途同歸。但通過軟件的方式，卻節省了PLC輸入點的開銷，如果PLC的輸入非常緊張，這是一種行之有效的方法，但若是輸入點最后還綽綽有余，這樣做就有畫蛇添足之嫌了。
硬件方案、軟件方案，很難說究竟何者是最佳方案。正如計算機的發展史，如果硬件非常昂貴，那就通過軟件來實現這一功能;如果硬件的成本非常低了，何不充分發揮硬件的功能，這樣還可以縮短一下程序代碼。PLC輸入點的問題正是如此，適合的才是最佳的。
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