F1系列PLC移位寄存器串级使用分析研究

F1系列PLC移位寄存器串级使用分析研究
摘 要：本文指出了F1系列PLC移位寄存器串级使用时出现的移位异常问题,通过实验的方法，分析了其产生移位误差的原因，提出了解决的方法，并给出合理的编程方案。
关键词：F1；PLC；移位寄存器；串级
中图分类号：TP391.8 文献标识码：A 文章编号：
Notice of F1 PLC shift register programming in series
CHEN kai, XU yao-kun
（Lishui university ,Zhejiang,323000,China）
Abstract: An unconventionality outcome of shift register programmingin series was indicated. The causation was analyzed with an example. Some advice of PLC programming was provided in this article.
Key words: F1；PLC；shift register；in series
 1、 引言
F1系列的可编程序控制器是最早传入我国的可编程序控制器之一，由于其梯形图和电气原理图非常相似，只要有一定电气知识基础的人就很容易掌握，因此就成了学习PLC的入门级产品。很多人都是在掌握了F1系列的PLC之后，再去学习使用其它公司的可编程序控制器。F1系列的PLC虽然简单易学，但是它毕竟是由计算机控制“串行”工作的逻辑控制器，和继电器控制线路中各继电器的“并行”工作方式有所区别的，这在多级移位寄存器合并使用时就表现的十分明显，所以在使用中应该多加注意，以免产生误差。
2、 F1系列PLC内部移位寄存器的串级使用分析
F1系列PLC内部移位寄存器由每16个相邻的辅助继电器构成，构成移位寄存器的第一个辅助继电器的编号就是这个移位寄存器的编号。有时需要将两个或更多个移位寄存器串级相连，构成16位以上的移位寄存器。
在使用时每一个用到的移位寄存器的移位输入端都应接上相同的输入信号，所有的复位输入端也一样。数据输入端的处理有所不同，因为数据至于为什么要这样做，不照此要求编程序会产生怎么样的后果，即使是按照要求去做了，又要注意什么问题等等，都不曾作详细的介绍。以该图为例，我们作了一次深入的研究。F1系列的PLC采用的是所谓循环扫描的工作方式，一个扫描周期分为：输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段，周期循环反复进行。在程序执行阶段，PLC对用户的程序（梯形图）按照从左到右、自上而下的顺序进行运算。
图中的例子用X402的状态作输入信号，用X401给两个串级使用的移位寄存器复位，用X400来产生移位信号，每当X400接通一次，从M100到M137的32个辅助继电器都要移位一次。假设PLC开机时X402一直是接通的，由于32个辅助继电器是通用型的，因此只有M100的状态为1，别的都为0。X400每接通一次，状态1向后移一位，从M100移到M101，再移到M102……，X400不停的接通下去，所有32个辅助继电器的状态将都变为1。
正常情况下，X400接通一次，状态1向后移一位。如果把前一级移位寄存器M100的程序要写到前面了，会发生什么情况呢？我们可以设想状态1移到辅助继电器M116以后的情况，如果再一次地接通X400，PLC将先执行梯形图中下面部分的程序(从步序号6到步序号11)，先把移位寄存器M100移位，辅助继电器M117的状态变成了1，然后PLC再执行梯形图中上半面部分移位寄存器M120的程序(从步序号0到步序号6)。由于现在M117的状态已经是1，其常开触点接通，PLC在执行LD M117，OUT M120两条语句后得出辅助继电器M120的状态为1，再执行完后面两条语句把移位寄存器M120移位，就连继电器M121的状态都变为1了。这就出现了X400接通一次，状态1向后移三位的非正常现象，显然发生了误差。
假如把程序照例图所示改回去是不是就可以避免这样的误差了呢？同样假设状态1移到辅助继电器M116以后，再一次地接通X400。在其后的第一个扫描周期的输入采样阶段，PLC检测到了X400的信号上升沿，在程序执行阶段会对移位寄存器M100和M120进行移位，由于现在先执行移位寄存器M120的程序，此时辅助继电器M117的状态还是0，计算后辅助继电器M120的状态不会变成1。等PLC执行完所有程序后，辅助继电器M117的状态变成了1，在输出刷新阶段似乎可以输出正确的结果。
但是在接下来的第二个扫描周期里，PLC执行到梯形图中的第一条指令LD M117时,因为辅助继电器M117已经是1态了,因而辅助继电器M120将接通状态为1。显然这也是X400接通一次，状态1向后移两位的非正常现象，只不过两次后移是在两个扫描周期里完成的，大概会有几毫秒的间隔。
PLC实际运行的情况也证实了这种分析，我们用上面的梯形图，再加上用两级移位寄存器中的32个辅助继电器分别驱动32个输出继电器的程序，PLC上电后可以观察到M100有输出，每接通一次X400多一个输出，当我们第十五次接通X400时会有不正常的输出。不管后一级移位寄存器的程序要先写还是后写，结果都有问题。这说明多个移位寄存器串级使用时，不能简单一连就了事，要注意移位信号在不同移位寄存器间传递的问题。
两个移位寄存器串级使用，即使按上图中所要求的前后顺序编写程序，合并后的移位寄存器只能相当于一个31位的移位寄存器来使用，而不是32位的移位寄存器。同样的道理三个移位寄存器串级使用，只能相当于一个46位的移位寄存器，而不是48位的移位寄存器。
3、 F1系列PLC内部移位寄存器的串级使用移位误差消除方法
采用PLC编写诸如机械手运动之类的控制程序时，基本上都可以应用以下方法进行编程：先把整个过程分成若干步，再画出功能表图，用不同的辅助继电器（状态器）代表每一步，再采用一个技巧让代表每一步的辅助继电器（状态器）按照一定的顺序进入1态，其它的都为0态。 1态的辅助继电器（状态器）去驱动相应的输出继电器，完成这一步该做的动作。此时，只要PLC一开机，转换条件满足，系统就会自动运行下去。
辅助继电器（状态器）的状态循序下移的方法可分为三类。第一类：步进梯形指令法，第二类：基本逻辑指令法，第三类：移位寄存器法。用移位寄存器编写的程序最短，而且在其移位输入端、复位输入端稍加修改，就能把一个连续循环的程序变成具有单周期、单步运行的功能，调试较为方便。但是如果系统的步数超过16步时，合并使用移位寄存器时，要注意前一级移位寄存器的末位辅助继电器和后一级移位寄存器的首位辅助继电器要当作同一个辅助继电器来处理。
输入端接点的通断状态决定移位寄存器首位辅助继电器的状态，因此前一级最后一位辅助继电器的状态应该输给后一级的第一位
4、结论
我们对F1系列PLC移位寄存器串级使用时产生的移位误差进行了试验和分析，找到了消除误差的方法，可为移位寄存器的串级使用提供借鉴和经验。
参 考 文 献
1 王柄实.机床电气控制[M].机械工业出版社，2004
2 廖常初. PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2002
3 汪志锋. 可编程序控制器原理及应用[M]. 西安电子科技大学出版社，2004
4 陈宇. 可编程序控制器基础及编程技巧[M].华南理工大学出版社，2002