PLC教程理论篇之PLC用于顺序控制二

PLC教程理论篇之PLC用于顺序控制二一、工程设计编程实例分散控制与步进控制相似，集中控制与时间控制相似，所以，它的编程实例不另作介绍。以下仅对混合控制的编程实例作些说明。从中也可看到前两者的编程思路。图11-4示的就是与图11-3算法对应的梯形图程序。a—OMRONPLC程序b—西门子PLC程序c—三菱PLC程序图11-4混合控制逻辑梯形图程序从图知，它由工作控制、集中控制器、虚拟输出及虚拟输入几部分组成：集中控制器：对图a：使用一个可逆计数器（CNTR000，减计数不用）。当“工作”ON时，每次“步进”ON，则CNT000加1，实现步进。计数到设定值（存于符号地址“总步数”中）后，再加1，CNTR000现值又回到0，同时，其常开触点ON，常闭触点OFF。这时，如自动工作OFF，其常闭触点将使“工作”OFF，工作停止；否则，又将从0开始计数。而“步进”什么时候ON，取决于“计算输入”通道的内容与DM998值指向的DM地址的内容进行比较的结果。当这两者相等时，即得到了应有的反馈信号，表示动作完成，则“步进”ON。对图b：使用一个增计数器（C0）。当“工作”ON时，每次“步进”ON，则C0加1，实现步进。计数到设定值（存于符号地址“总步数”中）后，C0常开触点ON，C0常闭触点OFF。前者使C0复位，现值又回到0。如自动工作OFF，后者将使“工作”OFF，工作停止；否则，又将从0开始计数。而“步进”什么时候ON，取决于“计算输入”通道的内容与VD993作指针，指向的VW的内容进行比较的结果。当这两者相等时，即得到了应有的反馈信号，表示动作完成，则“步进”ON。对图c：也是使用一个增计数器（C0）。当“工作”ON时，每次“步进”ON，则C0加1，实现步进。计数到设定值（存于变量名“总步数”中）后，C0常开触点ON，C0常闭触点OFF。前者通过程序，用复位指令（RST）使C0复位，现值又回到0。如自动工作OFF，后者将使“工作”OFF，工作停止；否则，又将从0开始计数。而“步进”什么时候ON，取决于“计算输入”的内容与D900V0（900+V0的值作D的地址）的内容进行比较的结果。当这两者相等时，即得到了应有的反馈信号，表示动作完成，则“步进”ON。虚拟输入：对图a：用“虚拟输入”及“反虚拟输入”两个通道。两者内容相反，其对应位，如前者为1，则后者为0；如前者为0，则后者为1。而使用其中那一位作为虚拟输入，由*DM998确定。*DM998的那一位设为1，即使用那一位作为反馈输入。而这个反馈输入是用正（ON），还是用反（OFF）信号，则取决于*DM996与*DM998的对应的位是怎么设的。设为1，反馈输入用的是反虚拟输入（用OFF信号）；设为0反馈输入用的是正虚拟输入（用ON信号）。为此，在该图的程序中，要先进行*DM996与#0比较，如相等，则使用ON信号；反之，使用OFF信号。使用ON信号时，“计算输入”为*DM998直接与“虚拟输入”通道的内容作“与”运算；用OFF信号，“计算输入”为*DM998与“反虚拟输入”通道的内容作“与”运算。这个“计算输入”与*DM998比较，如相等，即收到应有的反馈，从而产生“步进”信号，并将引起计数器CTRN000加1、步进。DM998的值等于CNT000现值与DM991之和，所以，DM991决定了指针DM998的初值。DM996值等于CNT000现值与DM992之和，所以，DM992决定了指针DM996的初值。对图b：使用“虚拟输入”及“反虚拟输入”两个字。两者内容相反，其对应位，如前者为1，则后者为0；如前者为0，则后者为1。而使用其中那一位作为虚拟输入，由*VD993确定。*VD993的那一位设为1，即使用那一位作为反馈输入。而这个反馈输入是用正（ON），还是用反（OFF）信号，则取决于*VD985与*VD993的对应位是怎么设的。设为1，反馈输入用的是反虚拟输入（用OFF信号）；设为0反馈输入用的是正虚拟输入（用ON信号）。为此，在该图的程序中，要先进行*VD985与0比较，如相等，则使用ON信号；反之，使用OFF信号。使用ON信号时，“计算输入”为*DM993直接与“虚拟输入”通道的内容作“与”运算；用OFF信号，“计算输入”为*DM993与“反虚拟输入”通道的内容作“与”运算。这个“计算输入”与*DM993比较，如相等，即收到应有的反馈，从而产生“步进”信号，并将引起计数器C0加1、步进。在程序中，先把VB500的地址赋值给VD993，VB700的地址赋值给VD985，然后与C0现值乘2（指针地址以字节计，而本程序用的是以字计）后相加。这意味着这些设定值放在V区的开始位置为VB500、VB700。对图c：用“虚拟输入”及“反虚拟输入”两个字。两者内容相反，其对应位，如前者为1，则后者为0；如前者为0，则后者为1。而使用其中那一位作为虚拟输入，由D700V0（700+V0的值作D的地址）确定。DD700V0的那一位设为1，即使用那一位作为反馈输入。而这个反馈输入是用正（ON），还是用反（OFF）信号，则取决于D900V0（900+V0的值作D的地址）与D700V0的对应位是怎么设的。设为1，反馈输入用的是反虚拟输入（用OFF信号）；设为0反馈输入用的是正虚拟输入（用ON信号）。为此，在该图的程序中，要先进行D900V0与0比较，如相等，则使用ON信号；反之，使用OFF信号。使用ON信号时，“计算输入”为D700V0直接与“虚拟输入”字的内容作“与”运算；用OFF信号，“计算输入”为D700V0与“反虚拟输入”字的内容作“与”运算。这个“计算输入”与*DM998比较，如相等，即收到应有的反馈，从而产生“步进”信号，并将引起计数器C0加1、步进。在程序中，V0是由C0传送来的。这说明，这些设定值放在D区的开始位置为D700、D900。虚拟输出：对图a：使用“虚拟输出”通道。其值是由以DM999值为地址DM字的内容传来的。这个DM字的内容设成什么样，“虚拟输出”就有什么样的输出。DM999的值为DM995的值加CNT000的现值。故DM999的初值由DM990内容确定。对图b：使用“虚拟输出”字。其值是由以VD999值为指针指向的VW字的内容传来的。这个字的内容设成什么样，“虚拟输出”就有什么样的输出。在程序中，先把VB300的地址赋值给VD999，然后与C0现值乘2（指针地址以字节计，而本程序用的是以字计）后相加。这意味着这些设定值放在V区的开始位置为VB300。对图c：使用“虚拟输出”字。其值是由D800V0（800+V0的值作D的地址）的内容传来的。这个字的内容设成什么样，“虚拟输出”就有什么样的输出。在程序中，在程序中，V0是由C0传送来的。这说明，这些设定值放在D区的开始位置为D800。程序工作过程：当“起动”信号ON，“工作”输出将ON，并自保持，系统进入工作状态。“虚拟输出”将从*DM999、*VD989活V800V0传来数据，将根据前者的内容产生虚拟输出，如要产生实际输出，可把此输出再作传递。随着实际输出控制的推进，系统的实际输入将传递给“虚拟输入”有关程序另附）。程序将根据*DM998、*DM996，或*VD993、*VD985，或D900V0、V700V0的设定，把“虚拟输入”进行逻辑处理，然后得到“计算输入”。再把“计算输入”与*DM998、*VD993或D900V0的设定进行比较。直到两者相等，说明已完成此步控制，进而产生步进信号，使CTRN000，或C0加1计数。DM998、VD993或V0也随之赋以新值（加1），实现了步进，其虚拟输出则是新一步的设定值。这样延续，直到CTRN000计到“总步数”，再计入1，或C1计数到“总步数”，其输出ON，并自身复位（现值回到0）。这时，如“自动”ON，则开始新的循环，继续工作；如“自动”OFF，“工作”OFF，“虚拟输出”置0，系统工作停止。有了本程序这个框架，在实际运行前，根据实际情况，对有关DM、VW或D区作好设定，同时，再增加必要的输入、输出程序，完全可实现相当复杂的顺序控制。以下用实例介绍怎么应用本程序。提示：在图11-4程序中，如在产生虚拟输出的同时，启动定时器，或计时间脉冲的计数器，并用定时器或计数器产生虚拟输入，则这个程序即与集中控制的算法一致了。应用实例：液体混合罐工作控制有一个用于使两种液体进行混合的装置，见图11-5。控制要求是，起始状态容器是空的，三个阀门（X1、X2、X3）均关闭，马达M也不工作。液面传感器L、I、H也处OFF状态。图11-5两种液体进行混合的装置起动操作后，先是X1阀门打开，液体A流入容器。当液面位置达到II时，II开关ON，使XX1阀门关闭，而XX2打开，使液体B流入。当液面到达HH时，HH开关ON，XX2阀门关闭，并起动马达MM，对两种液体作搅拌。搅拌6秒钟后，马达MM停止工作，并打开阀门XX3，把混合液放出，直到LL传感器OFF后，再过2秒钟，阀门XX3关闭，并又开始新的周期。若要停止操作，可按停车按钮TT。但按后不立即停止工作，而是待完成一个工作循环后，才停止工作。设计过程：I/O用相应符号XX1、XX2、XX３、QQ、TT、MM、HH、II、LL代表。时间继电器符号为TM、TL。这里的关键是，把工作过程分成“步”，每“步”对应一个输出，然后用输入对“步”作控制。本例共分5步：（1）打开阀门XX1，直到行程开关IION；（2）关闭XX1，同时打开阀门XX2，直到行程开关HHON；（3）关闭XX2，接通MM，使搅拌机工作工作，并保持6秒钟；（4）MM工作6秒钟（用定时器TM）后，停止工作，并打开阀门XX3，到行程开关LL从ON到OFF。（5）再延时2秒（用定时器TL），工作停止，或又重复此过程。针对此例用图11-4梯形图程序。但也要增加实际输入、输出及定时逻辑。见图11-6。图11-6第三节设计例一新梯形图程序对图11-4及11-6有关地址设定是：图a：“虚拟输出”实际地址也设为220；“虚拟输入”实际地址设为230。图b：虚拟输出”实际地址设为MW1（使用M2.0到M2.7及M1.0到M1.7，共16位，但实际仅用其中4位）；“虚拟输入”实际地址设为MW3（使用M3.0到M3.7及M4.0到M4.7，共16位，但实际仅用其中3位）。图c：“虚拟输出”实际地址设为K4M200（使用M201到M216，共16位，但实际仅用其中4位），“虚拟输入”实际地址设为K4M300（使用M301到M316，共16位，但实际仅用其中3位）。三种PLC的实际输入的符号地址都用HH、MM、LL、QQ、TT。实际输出的符号地址都用XX1、XX2及XX3。而QQ即为图11-4的“起动”，TT即为图11-4的“停止”。此外，还要对有关数据区作设定。具体设定值，见表见表11-1。表11-1数据区参数选定增加了以上实际输入、输出及定时程序，再按上各表对数据区作了设定，运行图11-4程序，完全可实现设计的要求。附带在此提及的是，各PLC厂家多提供有凸轮控制器，如FM352电子凸轮控制器，是S7-300的一个功能模块。如把增量式编码器与它连接，即可灵活地处理位置或时间相关任务。其实质与这里介绍的集中控制的机理基本是相同的。但它用模块实现，可以减轻CPU负荷。而这里则是用程序实现。结语：本讲介绍了顺序控制程序的工程设计算法。它所使用的指令及器件虽多些，但比较简明。分散控制算法可与步进控制、集中控制算法时间控制结合理解。对复杂的控制建议使用混合控制算法。它的特点是，不管顺序的步骤有多长，主程序量都不增多，只是数据区及变换程序将增多些。比别的算法，将按比例增大程序量要好得多。思考题：1．什么是顺序控制？2．组合逻辑与时序逻辑的区别？3．异步时序逻辑与同步时序逻辑的区别？4．顺序控制工程算法的机理？5．分散控制与步进控制比较？6．集中控制与时间控制比较？7．混合控制算法的优点？练习题：1．根据下图a的工序流程图，在图11-4程序基础上，设计输入、输出程序及做好数据区参数设定。图a中的SB1为启动，按钮XK