PLC用SR函数块实现单按钮自锁功能

在PLC梯形图编程中，若要通过SR函数块实现按钮自锁模式逻辑，需要把线圈（Coil）和触点（contact）互用，且触点应使用P触点。另外，可以通过初始函数让输出值默认为1，但除此之外，在SR函数块的S输入中，还应增加一个涉及线圈值以及常闭触点的逻辑。

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1843人浏览 · 2024-09-07 12:16:46

多彩电脑 · 2024-09-07 12:16:46 发布

市场上有许多PLC一般都支持IEC 61131-3标准的五种编程语言[1]，其中梯形图（LD）是比较常见的一种[2]。梯形图编程界面下会提供一种SR或RS函数块，其功能的具体解释见[3]。简单地说，SR函数块接受两个IO信号，一个称为S（Set），另一个称为R（Reset）；同时输出一个IO信号Q。在程序刚开始时，该函数块的输出Q值为0。当S置1后，函数的输出Q值会被置1，且即使输入S的值已经变为0，Q值仍然会保留在1，直到R值置1了，输出的Q值才会被归0。

下图大致展示一下SR或RS函数块的逻辑：

该功能是把设置（Set）和重置（Reset）的功能分别用两个输入实现的。这个逻辑称为互锁模式[4]。但在家用电器，以及工业机器上，经常需要用同一个输入进行自锁模式的控制，例如按下按钮，设备启动，松开后保持通电状态，但再按一下按钮后就应断电[4]。

这样的逻辑，在梯形图中，可以通过巧用SR函数来实现。

一、线圈（Coil）与触点（Contact）互用

通常在PLC中，线圈（Coil）是用于输出计算结果的，而触点（Contact）是用于输入的，即采集变量值的。但PLC的输出是保存在内存中的某个变量的地址的。因此，通过把触点对应的变量地址设为线圈的对应的变量地址，则可以实现将PLC的线圈，即计算出的结果用于程序的某个步骤的输入。这样的编程思维可称为"继电器"（relay）[5]。

如图所示，变量Internal relay 1在程序（1）中是线圈输出，同时在程序（3）中是触点输入。也就是说，程序（1）计算出来的Internal relay 1的值在程序（3）中被使用。这样的编程方式不仅可以减少程序的长度，而且可以实现一些特别逻辑，例如本文介绍的单按钮自锁功能的逻辑。

自锁功能的逻辑，本质上说，是在输出值为1时，通过输入来重置（Reset）；在输出值为0时，通过输入来设置（Set）。因此，需要实现的逻辑是：

（1）当输出值为0时，按下按钮，SR函数块的S输入值应该为1，但R输入为0。

（2）当输出值为1时，按下按钮，SR函数块的R输入值应该为1，但S输入为0。

（3）不按按钮时，SR函数块的S和R输入值均应该为0。

所以，假定输出的控制灯光的值的变量为res，外部输入即按钮的值的变量为button，则可以这样设计程序：

在该程序中，res既是输入也是输出。对于通向S的分支，res作为常闭触点，当res为0时结果为1，故此时按下按钮，S值变为1，灯光通电。而对于通向R的分支，res作为常开触点，当res为1时结果为1，故此时按下按钮，R值变为1，灯光断电。

现在将该程序导入Arduino Opta PLC，观察实验结果。

如图，上方的USER按钮和变量button关联，下方的指示灯和res变量关联。实验结果如下：

从gif图中可看出，实验结果并非理想。按住按钮时，指示灯不断闪烁，而松开按钮时，指示灯可能保持高亮，也可能熄灭。出现该问题的原因如下：

由于按住按钮时，button值始终保持在1，故而当res值在0和1之间变化时，无论值为0还是1，S和R至少有一个会被触发，且是轮流被触发（为0时触发S，为1时触发R）。所以res会在0和1之间反复横跳。而按钮松开时（button=0），S和R均不被触发，输出值res取决于松开前的状态。因此，若要解决该问题，就要确保当按钮按下后，直到按钮松开并再次按下前，S和R都不应被触发，这样才能真正实现自锁功能。下一章节讲述如何实现该功能。

二、P触点

PLC编程语言LD梯形图中，除了常开和常闭触点外，还有P触点和N触点。这两种触点的作用见[6]。简单的说，P触点就是在相应变量由0变1的一瞬间输出1，其余的时间都输出0。因此，当一个按钮关联了P触点，只有在按钮按下的一瞬间，该触点才输出1，而当按钮按住不放时，在PLC程序的下一轮扫描周期，该触点将输出0。若要让该触点再次输出1，唯一的办法就是松开按钮，然后再次按下，此时0到1的变化会再次出现。

因此，设计按钮自锁模式的PLC程序，若要防止出现按钮按住时res值反复横跳的现象，应当将涉及按钮的触点设为P触点，这样只有在按钮按下的一瞬间，S或R才会被触发。