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PLC的用戶程序執(zhí)行過(guò)程
對(duì)于用戶來(lái)說(shuō),在編寫用戶程序或選擇設(shè)備時(shí),清楚下面介紹的三個(gè)階段,即用戶程序執(zhí)行過(guò)程的原理。
PLC采用集中處理的方法,即對(duì)輸入掃描信號(hào)、執(zhí)行用戶程序和輸出刷新都采用集中分批處理的工作方式。
(1)輸入掃描 在這一階段中,PLC以掃描方式讀入所有輸入端子上的輸入信號(hào),并將輸入信號(hào)存入輸入映像區(qū),輸入映像存儲(chǔ)器被刷新。在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段中,輸入映像存儲(chǔ)器與外界隔離,其內(nèi)容保持不變,直至下一個(gè)掃描周期的輸入掃描階段,才被重新讀入的輸入信號(hào)刷新??梢?jiàn),PLC在執(zhí)行程序和處理數(shù)據(jù)時(shí),不直接使用現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào),而使用本次采樣時(shí)輸入到映像區(qū)中的數(shù)據(jù)。如果輸入設(shè)備能使PLC輸入端形成閉合回路,對(duì)應(yīng)輸入端編號(hào)的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“1”,即相當(dāng)于繼電器線圈導(dǎo)通。在程序執(zhí)行過(guò)程中,該編號(hào)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)動(dòng)作;如果輸入設(shè)備能使輸入開(kāi)路,則對(duì)應(yīng)輸入端編號(hào)的內(nèi)部輸入繼電器內(nèi)保存為“0”,即相當(dāng)于繼電器線圈沒(méi)導(dǎo)通,在程序執(zhí)行過(guò)程中,該編號(hào)對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)不動(dòng)作。如果在PLC處于非輸入掃描的階段,PLC外的輸入設(shè)備狀態(tài)發(fā)生了變化,內(nèi)部輸入繼電器也不會(huì)發(fā)生變化,要等到下一個(gè)輸入掃描階段才能根據(jù)此時(shí)的輸入狀態(tài)來(lái)刷新。所以,對(duì)于少于十幾毫秒的輸入信號(hào),經(jīng)常采集不到。
西門子PLC模塊,西門子觸摸屏,西門子變頻器 ,西門子軟啟動(dòng)器 ,西門子直流調(diào)速器
西門子數(shù)控系統(tǒng) ,西門子電源模塊 ,西門子電纜 ,西門子接頭<連接器》, 西門子網(wǎng)卡
西門子編程軟件 ,西門子工控機(jī) 在程序執(zhí)行過(guò)程中,同一周期內(nèi),前面的邏輯結(jié)果影響后面的觸點(diǎn),即后執(zhí)行的程序可能用到前面的新中間運(yùn)算結(jié)果;但同一周期內(nèi),后面的運(yùn)算結(jié)果不影響前面的邏輯關(guān)系。該掃描周期內(nèi)除輸入繼電器以外的所有內(nèi)部繼電器的終狀態(tài)(導(dǎo)通與否),將影響下一個(gè)掃描周期各觸點(diǎn)的開(kāi)與閉。
(3)輸出刷新 程序執(zhí)行階段的運(yùn)算結(jié)果被存入輸出映像區(qū),而不送到輸出端口上。在輸出刷新階段,PLC將輸出映像區(qū)中的輸出變量送入輸出鎖存器,然后由鎖存器通過(guò)輸出模塊產(chǎn)生本周期的控制輸出。如果內(nèi)部輸出繼電器的狀態(tài)為“1”,則輸出繼電器觸點(diǎn)閉合。全部輸出設(shè)備的狀態(tài)要保持一個(gè)掃描周期。
功能I/O
在選擇一臺(tái)PLC時(shí),用戶可能會(huì)面臨一些類型且不能用標(biāo)準(zhǔn)I/O實(shí)現(xiàn)的I/O限定(如定位、快速輸入、頻率等)。此時(shí)用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供有的有助于大限度減小控制作用的模塊。有些接口模塊自身能處理一部分現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),從而使CPU從繁重的任務(wù)處理中解脫出來(lái)。
(五)智能式I/O
當(dāng)前,PLC的生產(chǎn)廠家相繼推出了一些智能式的I/O模塊。一般智能式I/O模塊本身帶有處理器,可對(duì)輸入或輸出信號(hào)作預(yù)先規(guī)定的處理,并將處理結(jié)果送入CPU或直接輸出,這樣可提高PLC的處理速度并節(jié)省存儲(chǔ)器的容量。
綜上,表3歸納了選擇I/O模塊的一般規(guī)則。
表3 選擇PLC的I/O接口模塊的一般規(guī)則
三、存儲(chǔ)器類型及容量選擇
PLC系統(tǒng)所用的存儲(chǔ)器基本上由PROM、EPROM及RAM三種類型組成,存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化,一般小型機(jī)的大存儲(chǔ)能力低于6kB,中型機(jī)的大存儲(chǔ)能力可達(dá)64kB,大型機(jī)的大存儲(chǔ)能力可上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來(lái)選用合適的機(jī)型,必要時(shí)也可進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。
對(duì)可編程序控制器控制系統(tǒng)的可靠性探討
可編程序控制器(以下簡(jiǎn)稱PLC)是在程序控制器和微機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。從廣義上講,PLC是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng),比一般計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的輸入輸出接口,并已成為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本裝置。PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中,已基本取代了傳統(tǒng)的繼電器和接觸器的邏輯控制。用PLC來(lái)控制系統(tǒng)設(shè)備,其工作的可靠性要比單純繼電器和接觸器控制大大提高。就PLC本身而言,平均無(wú)故障時(shí)間一般已可達(dá)3~5萬(wàn)小時(shí);而三菱的F系列,據(jù)稱其平均無(wú)故障時(shí)間已達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。所以,整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的可靠性,主要取決于PLC的設(shè)備,比如輸入器件中的行程開(kāi)關(guān)、按鈕、接近開(kāi)關(guān),輸出器件中的接觸器、繼電器和電磁閥等。另外,從軟件程序的編制來(lái)考慮,如果能編制出一個(gè)帶有的程序,對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性也有很大好處。
存儲(chǔ)器的選擇
由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展,存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降,因此,為應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn),一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量,按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí),應(yīng)選擇容量更大,檔次更高的存儲(chǔ)器。
(五)冗余功能的選擇
1.控制單元的冗余
(1)重要的過(guò)程單元:CPU(包括存儲(chǔ)器)及電源均應(yīng)1B1冗余。
(2)在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。
2.I/O接口單元的冗余
(1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。
(2)重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。3)根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào),可選用2重化或3重化的I/O接口單
(六)經(jīng)濟(jì)性的考慮
選擇PLC時(shí),應(yīng)考慮性能價(jià)格比??紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí),應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素,進(jìn)行比較和兼顧,終選出較滿意的產(chǎn)品。
輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后,相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加,因此,點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮,使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。
PLC的主要應(yīng)用領(lǐng)域分類
目前,PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化等各個(gè)行業(yè),使用情況主要分為如下幾類:
1.開(kāi)關(guān)量邏輯控制
取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制,也可用于多機(jī)及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。
2.工業(yè)過(guò)程控制
在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量),PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量,完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。
3.運(yùn)動(dòng)控制
PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用的運(yùn)動(dòng)控制模塊,如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊,廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。
4.數(shù)據(jù)處理
PLC具有數(shù)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。
5.通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,現(xiàn)在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。