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本文主要是關(guān)于PLC自鎖互鎖的相關(guān)介紹，并著重對(duì)PLC自鎖互鎖的梯形圖及其原理進(jìn)行了詳盡的闡述。
在接觸器線(xiàn)圈得電后，利用自身的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)保持回路的接通狀態(tài)，一般對(duì)象是對(duì)自身回路的控制。如把常開(kāi)輔助觸點(diǎn)與啟動(dòng)按鈕并聯(lián)，這樣，當(dāng)啟動(dòng)按鈕按下，接觸器動(dòng)作，輔助觸點(diǎn)閉合，進(jìn)行狀態(tài)保持，此時(shí)再松開(kāi)啟動(dòng)按鈕，接觸器也不會(huì)失電斷開(kāi)。一般來(lái)說(shuō)，在啟動(dòng)按鈕和輔助觸點(diǎn)并聯(lián)之外，還要在串聯(lián)一個(gè)按鈕，起停止作用。點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)中作啟動(dòng)用的選擇常開(kāi)觸點(diǎn)，做停止用的選常閉觸點(diǎn)。
主電路從三相電源端點(diǎn)L1，L2，L3引來(lái)，經(jīng)電源開(kāi)關(guān)QS，熔斷器FU和接觸器KM的三對(duì)主觸點(diǎn)KM到電動(dòng)機(jī)M。控制電路（或稱(chēng)輔助電路）由按鈕SR和接觸器線(xiàn)圈KY組成。
I.工作原理合上電源開(kāi)關(guān)QS，按啟動(dòng)按鈕SBl*接觸器KM的線(xiàn)圈通電*在主電路中的三對(duì)主觸頭閉合一電動(dòng)機(jī)獲電而啟動(dòng);與此同時(shí)，接觸器KM的常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合，將按鈕SBI的常開(kāi)觸點(diǎn)短接。從按鈕SB1接通到接觸器KM常開(kāi)觸點(diǎn)閉合只需數(shù)十毫秒的時(shí)間，因此手松開(kāi)啟動(dòng)按鈕后線(xiàn)圈KM已完全可以通過(guò)輔助觸頭KM （1 -2）而維持自己的導(dǎo)電通路，不再受啟動(dòng)按鈕SB1控制，也就確保了松開(kāi)啟動(dòng)按鈕SB1后電動(dòng)機(jī)的繼續(xù)運(yùn)行。把與啟動(dòng)按鈕SBI并聯(lián)的常開(kāi)輔助觸頭KM （1一2）叫接觸器KM的門(mén)鎖觸頭，又叫自保觸頭。
因接觸器的釋放時(shí)間比吸合時(shí)間還短，所以只需按一下停止按鈕SB2，接觸器KM線(xiàn)圈斷電便立即釋放，其常開(kāi)輔助觸頭斷開(kāi)，主觸頭也斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)就停止運(yùn)行。
互鎖，說(shuō)的是幾個(gè)回路之間，利用某一回路的輔助觸點(diǎn)，去控制對(duì)方的線(xiàn)圈回路，進(jìn)行狀態(tài)保持或功能限制。一般對(duì)象是對(duì)其他回路的控制。
聯(lián)鎖，就是設(shè)定的條件沒(méi)有滿(mǎn)足，或內(nèi)外部觸發(fā)條件變化引起相關(guān)聯(lián)的電氣、工藝控制設(shè)備工作狀態(tài)、控制方式的改變。
“在一個(gè)回路中，即有自鎖又有互鎖的就叫做“聯(lián)鎖””這種說(shuō)法并不科學(xué)，也不全面。
原理
保護(hù)作用
（1）欠壓保護(hù)：當(dāng)電源電壓由于某種原因下降時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩將顯著降低，影響電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起“堵轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，以致?lián)p壞電動(dòng)機(jī)。采用接觸器自鎖控制電路就可避免上述故障。因?yàn)楫?dāng)電源電壓低于接觸器線(xiàn)圈額定電壓85%時(shí)，接觸器電磁系統(tǒng)所產(chǎn)生的電磁力克服不了彈簧的反作用力，因而釋放，主觸點(diǎn)打開(kāi)，自動(dòng)切斷主電路，達(dá)到欠壓保護(hù)的作用。
（2）失壓保護(hù)：當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，若供電電路停電，但隨后又恢復(fù)供電，在這種情況下，由于自鎖觸頭仍然斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)，必須重新發(fā)令（按啟動(dòng)按鈕SB2）才能啟動(dòng)
變速器
機(jī)械手動(dòng)變速器
自鎖機(jī)構(gòu)的作用是：防止自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔的作用
互鎖機(jī)構(gòu)的作用是：防止同時(shí)掛入兩個(gè)檔。
自鎖裝置 掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合）。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。如圖所示，換檔撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當(dāng)撥叉軸位置處于空檔或某一檔位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)。起到了自鎖的作用。
互鎖鎖裝置 當(dāng)中間換檔撥叉軸移動(dòng)掛檔時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用。
1．具有自鎖功能的程序
利用自身的常開(kāi)觸點(diǎn)使線(xiàn)圈持續(xù)保持通電即“ON”狀態(tài)的功能稱(chēng)為自鎖。如圖1所示的起動(dòng)、保持和停止程序（簡(jiǎn)稱(chēng)起保停程序）就是典型的具有自鎖功能的梯形圖， X1為起動(dòng)信號(hào)和X2為停止信號(hào)。
圖1 起保停程序與時(shí)序圖
a）停止優(yōu)先 b）起動(dòng)優(yōu)先
圖1a為停止優(yōu)先程序，即當(dāng)X1和X2同時(shí)接通，則Y1斷開(kāi)。圖1b為起動(dòng)優(yōu)先程序，即當(dāng)X1和X2同時(shí)接通，則Y1接通。起保停程序也可以用置位（SET）和復(fù)位（RST）指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，起動(dòng)信號(hào)和停止信號(hào)可能由多個(gè)觸點(diǎn)組成的串、并聯(lián)電路提供。
2．具有互鎖功能的程序
利用兩個(gè)或多個(gè)常閉觸點(diǎn)來(lái)保證線(xiàn)圈不會(huì)同時(shí)通電的功能成為“互鎖”。三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電路即為典型的互鎖電路，如圖2所示。其中KMl和KM2分別是控制正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器。
如圖3所示為采用plc控制三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的外部I/O接線(xiàn)圖和梯形圖。實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制功能的梯形圖是由兩個(gè)起保停的梯形圖再加上兩者之間的互鎖觸點(diǎn)構(gòu)成。
圖3 用PLC控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的I/O接線(xiàn)圖和梯形圖
應(yīng)該注意的是雖然在梯形圖中已經(jīng)有了軟繼電器的互鎖觸點(diǎn)（X1與X0、Y1與Y0），但在I/O接線(xiàn)圖的輸出電路中還必須使用KM1、KM2的常閉觸點(diǎn)進(jìn)行硬件互鎖。因?yàn)镻LC軟繼電器互鎖只相差一個(gè)掃描周期，而外部硬件接觸器觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間往往大于一個(gè)掃描周期，來(lái)不及響應(yīng)，且觸點(diǎn)的斷開(kāi)時(shí)間一般較閉合時(shí)間長(zhǎng)。例如Y0雖然斷開(kāi)，可能KM1的觸點(diǎn)還未斷開(kāi)，在沒(méi)有外部硬件互鎖的情況下，KM2的觸點(diǎn)可能接通，引起主電路短路，因此必須采用軟硬件雙重互鎖。采用了雙重互鎖，同時(shí)也避免因接觸器KM1或KM2的主觸點(diǎn)熔焊引起電動(dòng)機(jī)主電路短路。
自鎖、互鎖是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)邏輯關(guān)系，應(yīng)用非常廣泛。自鎖控制是PLC控制程序中常見(jiàn)的控制程序形式，也是常說(shuō)的啟停控制，這種自鎖控制常用于以無(wú)鎖定開(kāi)關(guān)作啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，或者用只接通一個(gè)掃描周期的觸點(diǎn)去啟動(dòng)一個(gè)持續(xù)動(dòng)作的控制電路。互鎖控制是互以對(duì)方的不工作作為自身工作的前提條件的控制電路，常用于被控的是一組不允許同時(shí)動(dòng)作的對(duì)象，如
電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)控制。通常互鎖編程有按鈕互鎖和線(xiàn)圈互鎖兩種［1］［2］。
1 搶答器控制要求
搶答器［3］是一種應(yīng)用非常廣泛的電子電氣設(shè)備，在各種搶答場(chǎng)合、競(jìng)賽中，它能迅速客觀分辨出最先獲得發(fā)言權(quán)的選手以及實(shí)現(xiàn)設(shè)定發(fā)言時(shí)間、記錄分?jǐn)?shù)等功能。本例中搶答器設(shè)備最多允許8人同時(shí)參加搶答比賽，在此為了簡(jiǎn)化程序，以3位選手搶答為對(duì)象。比賽時(shí)，主持人首先應(yīng)將數(shù)碼顯示清零，搶答過(guò)程中最先按下按鈕的選手有效，其它無(wú)效，有效的選手號(hào)碼被顯示在數(shù)碼屏上。
2 搶答器硬件電路設(shè)計(jì)
選取西門(mén)子S7-200PLC作為搶答器的核心控制器，3名選手各用一個(gè)搶答按鈕，按鈕的編號(hào)與選手的編號(hào)相對(duì)應(yīng)，分別是S1、S2、S3，給節(jié)目主持人設(shè)置一個(gè)控制按鈕，用來(lái)控制系統(tǒng)的清零（編號(hào)顯示數(shù)碼管顯示0）和搶答的開(kāi)始，PLC輸出接口電路外接一共陰極七段數(shù)碼顯示管顯示搶答結(jié)果。
3 搶答器的程序設(shè)計(jì)
搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能，其程序設(shè)計(jì)需解決如下問(wèn)題：
（1）搶答優(yōu)先的問(wèn)題。搶答開(kāi)始后，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，編號(hào)立即鎖存，并能封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。
（2）選手號(hào)碼識(shí)別和顯示的問(wèn)題。每次搶答LED數(shù)碼管上都能正確地顯示出選手的編號(hào)，并一直保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。
運(yùn)用自鎖和互鎖控制實(shí)現(xiàn)搶答器的數(shù)據(jù)鎖存功能，運(yùn)用段碼指令對(duì)選手搶答結(jié)果進(jìn)行顯示，其具體梯形圖如1所示。
搶答器的控制程序設(shè)計(jì)具有如下特點(diǎn)：
（1）搶答器搶答顯示具有自鎖功能，即當(dāng)某一選手搶答成功后，即使釋放其搶答按鈕，LED數(shù)碼管顯示保持，直至主持人操作復(fù)位按鈕I0.0，才使LED顯示0。網(wǎng)絡(luò)2為1號(hào)選手搶答程序，其中M0.1動(dòng)合觸點(diǎn)與1號(hào)搶答按鈕I0.1信號(hào)并聯(lián)，利用I0.1按鈕短時(shí)接通瞬間，輸出線(xiàn)圈M0.1得電，促使M0.1觸點(diǎn)動(dòng)合，為輸出線(xiàn)圈M0.1提供了一條通電回路，對(duì)本網(wǎng)絡(luò)輸出具有自鎖作用。
（2）搶答器3個(gè)選手之間搶答具有互鎖功能，即只要有一個(gè)選手搶答成功，另外兩個(gè)選手即使再按各自搶答按鈕，LED數(shù)碼顯示結(jié)果也不會(huì)變化。以網(wǎng)絡(luò)2為例，其中的I0.2及I0.3采用動(dòng)斷觸點(diǎn)串聯(lián)在網(wǎng)絡(luò)中，作為限制和約束輸出線(xiàn)圈M0.1得電的條件，即只有在2號(hào)和3號(hào)選手按鈕沒(méi)有有效采集進(jìn)入PLC中，1號(hào)選手提前操作被有效采集進(jìn)入PLC中，才有可能顯示搶答結(jié)果1。
（3）搶答器3個(gè)選手搶答程序具有對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)2～網(wǎng)絡(luò)4的程序的編寫(xiě)思路是類(lèi)似的，同樣并聯(lián)了自鎖觸點(diǎn)和串聯(lián)了按鈕互鎖觸點(diǎn)，并進(jìn)行數(shù)碼結(jié)果顯示。
利用可編程序控制器試驗(yàn)掛箱按照?qǐng)D1-1接好硬件線(xiàn)路，然后在線(xiàn)運(yùn)行程序，通過(guò)硬件線(xiàn)路查看調(diào)試結(jié)果，經(jīng)過(guò)操作證明搶答器設(shè)計(jì)成功，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
4 小結(jié)
PLC自鎖控制應(yīng)用在起動(dòng)保持停止電路，采用網(wǎng)絡(luò)輸出線(xiàn)圈的操作數(shù)bit所對(duì)應(yīng)的動(dòng)合觸點(diǎn)與本網(wǎng)絡(luò)的某些邏輯塊并聯(lián)，幫助本網(wǎng)絡(luò)輸出線(xiàn)圈得電。PLC互鎖控制應(yīng)用一組不允許同時(shí)動(dòng)作的對(duì)象控制場(chǎng)合，采用按鈕互鎖或線(xiàn)圈互鎖觸點(diǎn)，以動(dòng)斷觸點(diǎn)的形式串接在網(wǎng)絡(luò)中，限制本網(wǎng)絡(luò)輸出線(xiàn)圈得電。
