函数表达式在PLC编程中的应用

1.引言 

在对自动化设备进行plc编程的过程中，由于各种输入变量、输出变量及中间变量之间的关系错综复杂，开始时往往毫无头绪。如果能够根据设备所要实现的各种功能，列出各种变量之间的函数表达式，就可以清楚的分析它们之间的逻辑关系，继而根据表达式编写plc程序，下面以深圳机场的行李输送与安检联动系统为例，介绍如何运用函数表达式来分析各种变量之间的逻辑关系的。 

2.行李输送与安检设备联动系统概述 

旅客在乘机前需要办理登机手续，机场设有办理旅客登机手续的专用设备－值机柜台，值机柜台与行李输送、安检构成旅客行李安检、输送联动系统，乘客需要托运的行李，都必须通过行李安检系统的安全检查。如图1所示，一般情况下，行李输送与安检联动系统按两个值机柜台共用一台双通道x光机设计，两个值机柜按相同的工作模式工作。值机系统包括值机柜台、称重皮带（web）、x光机皮带（xrb）、注入皮带（wab）、脚踏开关等。安装在web和wab上光电管（pec）用作die-back功能。每条皮带在同一时间只能传送一件行李。 

行李输送与安检联动系统采用上位机集中、plc现场分散控制模式进行控制。plc选用rockwell controllogix系列，编程软件采用rslogix5000。图1为机场行李输送与安检设备构成的联动系统。

2.1 值机面板 

图2示出了值机面板图。使用值机柜台前，打开钥匙开关，值机系统进入正常工作状态。每个值机面板有4个状态指示灯，显示值机当前行李状态。

“cid状态”指示灯变常亮，表示该值机柜台已处于工作就绪状态，可以办理登机手续，值机员依据值机面板上状态指示灯进行相应操作（值机面板4个状态指示灯功能如表1所示）。

2.2 x光机 

x光机作为行李安检系统的核心设备，在行李安全检查方面起着决定性的作用。x光机通过发射x射线照射，使行李在x光机电脑屏幕上形成图像，安检员根据电脑屏幕上的成像判断行李是否安全，确定行李能否通过安全检查装上飞机。行李输送系统与x光机接口通过屏蔽电缆（4根信号线和1根公共线）连接，两个行李值机柜台共用一台双通道x光机。 

信号线名称、性质及逻辑定义： 

0# _________ 公共线; 

1# _________ 第一号逻辑控制线; 

2# _________ 第二号逻辑控制线; 

3# _________ 第三号逻辑控制线; 

4# _________ 第四号逻辑控制线。 

其中，4#3#用于控制b通道，2#1#用于控制a通道。 

1#、2#、3#、4#线对0#线短路（闭合）定义为“1”态，1#、2#、3#、4#线对0#线开路（断开）定义为“0”态，×为无关态。

3 联动逻辑功能定义 

3.1 信号线逻辑功能定义 

根据行李输送系统与x光机接口通信协议，对1#、2#、3#、4#、0#线信号线逻辑功能定义如下： 

（1） 4#3#2#1#=1111时，x光机处于关闭状态。4#3#2#1#≠1111时，x光机开机，值机系统进入工作状态。 

（2）x光机正常开机后，自动将4#3#2#1#置为0000，值机系统初始化，值机人员开始办理登机手续。第一次脚踩脚踏开关时，运行web（在节能状态下，自动启动行李输送系统设备），将旅客要求托运的行李运送到web的光眼1处停下，将打印的行李信息条码挂在行李上;在x光机允许接收行李的条件下，第二次脚踩脚踏开关时，web、xrb和wab同时运行，旅客行李从web进入wrb，接受安全检查。行李完全进入wrb后，web在系统设定的时限内自动停运，xrb和wab将行李运送至wab的pec处停止，根据扫描检查结果，确定行李在wab上等待与否。 

（3）4#3#2#1#=××11时，x光机内的a通道已经接收到来自web的行李，该行李的图像未送到安检工作站。此时，通道a和b的wrb均不得接收来自web的行李（a通道自锁、b通道互锁）。 

（4）4#3#2#1#=11××时，x光机内的b通道已经接收到来自web的行李，该行李的图像未送到安检工作站。此时，通道b和a的wrb均不得接收来自web的行李（b通道自锁、a通道互锁）。 

（5）4#3#2#1#=××10时，经x光机扫描a通道行李的图像已经送到安检工作站，该行李的图像未经安检员判读。此时，a通道的wrb不得接收来自web的行李（a通道的wrb自锁），b通道的wrb可以接收来自web的行李（b通道的wrb互锁状态解除）。 

（6）4#3#2#1#=10××时，经x光机扫描b通道的行李图像已经送到安检工作站，该行李的图像未经安检员判读。此时，b通道的wrb不得接收来自web的行李（b通道的wrb自锁），a通道的wrb可以接收来自web的行李（a通道的wrb互锁状态解除）。 

（7）4#3#2#1#=××00时，a通道行李的图像经过安检员判读，确认安全，wab将该行李注入行李收集皮带，同时解除a通道自锁，允许后续行李进入a通道的wrb。 

（8）4#3#2#1#=00××时，b通道的行李图像经过安检员判读，确认安全，wab将该行李注入行李收集皮带，同时解除b通道自锁，允许后续行李进入b通道的wrb。 

（9） 4#3#2#1#=××01时，a通道的行李图像经过安检员判读，确认该行李行李可疑，安检人员应将该行李从wab上取下开包检，触发x光机上复位开关（使4#3#2#1#=××00），解除a通道的自锁，允许后续行李进入a通道的wrb。 

（10）4#3#2#1#=01××时，b通道的行李图像经过安检员判读，确认该行李行李可疑，安检人员应将该行李从wab上取下开包检，触发x光机上复位开关（使4#3#2#1#=00××），解除b通道的自锁，允许后续行李进入b通道的wrb。 

4 列出输入变量、输出变量、中间变量及其逻辑关系表达式 

4.1 列出系统所用到的输入变量和输出变量 

4.2 根据系统的逻辑功能列出各种中间变量及其与输入变量、输出变量之间的关系，进行编程 

（1） 首先，根据x光机信号线的逻辑功能定义得到柜台a、b通道的各种状态与x光机信号的关系表达式： 

x光机关闭状态（y0）=x1x2x3x4 

a自锁b互锁（y1）=x1x2 

b自锁a互锁（y2）=x3x4 

a自锁b解互锁（y3）=x1x2 

b自锁a解互锁（y4）=x3x4 

安检正常，a解自锁（y5）=x1x2 

安检正常，b解自锁（y6）=x3x4 

a行李可疑（y7）=x1x2 

b行李可疑（y8）=x3x4 

a通道脚踏开关互锁sa=a通道脚踏开关*a通道光眼1 

b通道脚踏开关互锁sb=b通道脚踏开关*b通道光眼1 

（2） 根据输送带的逻辑动作顺序得到输送带运行的关系表达式：