產(chǎn)品詳情
CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,CPU單元還包括芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來,不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路,但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。
CPU的控制器控制CPU工作,由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,在控制器指揮下工作。寄存器參與運算,并存儲運算的中間結(jié)果,它也是在控制器指揮下工作。
CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它們決定著PLC的工作速度,IO數(shù)量及軟件容量等,因此限制著控制規(guī)模。4I/O模塊PLC與電氣回路的接口,是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。
輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI),開關(guān)量輸出(DO),模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模塊。常用的I/O分類如下:開關(guān)量:按電壓水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔離方式分,有繼電器隔離和晶體管隔離。
模擬量:按信號類型分,有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外,還有特殊IO模塊,如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。
按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量,I/O模塊可多可少,但其大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,即受大的底板或機架槽數(shù)限制。5電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時,有的還為輸入電路提供24V的工作電源。
電源輸入類型有:交流電源(220VAC或110VAC),直流電源(常用的為24VDC)。6底板或機架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,其作用是:電氣上,實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,使CPU能訪問底板上的所有模塊,機械上,實現(xiàn)各模塊間的連接,使各模塊構(gòu)成一個整體。
7PLC系統(tǒng)的其它設備7.1編程設備:編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件,用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。
也就是我們系統(tǒng)的上位機。7.2人機界面:簡單的人機界面是指示燈和按鈕,目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,由計算機(運行組態(tài)軟件)充當人機界面非常普及。
PLC主要用于順序邏輯控制,因此,大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制,有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能,提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。
PLC系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等;大中型PLC通信總線(含接口設備和電纜)應1:1冗余配置,通信總線應符合國際標準,通信距離應滿足裝置實際要求PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中,上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps。
PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式:1)PC為主站,多臺同型號PLC為從站,組成簡易PLC網(wǎng)絡;2)1臺PLC為主站,其他同型號PLC為從站,構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡;3)PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng);4)專用PLC網(wǎng)絡(各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡)。
(三)通信功能大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議(如TCP/IP),需要時應能與工廠管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準,應是開放的通信網(wǎng)絡。為減輕CPU通信任務,根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要,應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng))通信處理器。
(四)編程功能離線編程方式:PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式時,CPU只為編程器提供服務,不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后,編程器切換到運行模式,CPU對現(xiàn)場設備進行控制,不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本,但使用和調(diào)試不方便。
在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機CPU負責現(xiàn)場控制,并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換,編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機,下一掃描周期,主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高,但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便,在大中型PLC中常采用。
五種標準化編程語言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC,同時,還應支持多種語言編程形式,如C,Basic等,以滿足特殊控制場合的控制要求。
(五)診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進行診斷是內(nèi)診斷,通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
PLC的診斷功能的強弱,直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求,并影響平均維修時間。(六)處理速度PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看,處理速度應越快越好,如果信號持續(xù)時間小于掃描時間,則PLC將掃描不到該信號,造成信號數(shù)據(jù)的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前,PLC接點的響應快、速度高,每條二進制指令執(zhí)行時間約0.2~0.4Ls,因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足:小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K;大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。
四、機型的選擇(一)PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類,按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類;按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā),通??砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。
I/O(輸入/輸出部件)(I/O模塊:接口電路、I/O映像存儲器)——CPU與現(xiàn)場I/O裝置或其他外部設備之間的連接部件。通常,I/O模塊上還具有狀態(tài)顯示和I/O接線端子排。??芍苯右噪娔X作為編程器,安裝相關(guān)的編程軟件編程注意:編程器不直接加入現(xiàn)場控制運行。
一臺編程器可開發(fā)、監(jiān)護許多臺PLC的工作。其他外設:磁盤、光盤、EPROM寫入器(用于固化用戶程序)、打印機、圖形監(jiān)視系統(tǒng)或上位計算機等等。5.電源:內(nèi)部——開關(guān)穩(wěn)壓電源,供內(nèi)部電路使用;大多數(shù)機型還可以向外提供DC24V穩(wěn)壓電源,為現(xiàn)場的開關(guān)信號、外部傳感器供電。
外部——可用一般工業(yè)電源,并備有鋰電池(備用電池),使外部電源故障時內(nèi)部重要數(shù)據(jù)不致丟失。PLC的基本性能指標工作速度工作速度是指PLC的CPU執(zhí)行指令的速度及對急需處理的輸入信號的響應速度。工作速度是PLC工作的基礎。
速度高了,才可能通過運行程序?qū)崿F(xiàn)控制,才可能不斷擴大控制規(guī)模,才可能發(fā)揮PLC的多種多樣的作用。PLC的指令是很多的。不同的PLC。指令的條數(shù)也不同。少的幾十條,多的幾百條。指令不同,執(zhí)行的時間也不同。
但各種PLC總有一些基本指令,而且各種的PLC都有這些基本指令,故常以執(zhí)行一條基本指令的時間來衡量這個速度。這個時間當然越短越好,已從微秒級縮短到零點微秒級。并隨著微處理器技術(shù)的進步,這個時間還在縮短。
PLC之執(zhí)行時間短可加快PLC對一般輸入信號的響應速度。從討論PLC的工作原理知,從對PLC加入輸入信號,到PLC產(chǎn)生輸出,理想的情況也要延遲一個PLC運行程序的周期。因為PLC監(jiān)測到輸入信號,經(jīng)運行程序后產(chǎn)生的輸出,才是對輸入信號的響應。
不理想時,還要多延長一個周期。當輸入信號送入PLC時,PLC的輸入刷新正好結(jié)束,就是這種情況。這時,要多等待一個周期,PLC的輸入映射區(qū)才能接受到這個新的輸入信號。對一般的輸入信號,這個延遲雖可以接受,但對急需響應的輸入信號,就不能接受了。
對急需處理的輸人信號延遲多長時間PLC能予以響應,要另作要求。為了處理急需響應的輸入信號,PLC有種種措施。不同的PLC措施也不完全相同,提高響應速度的效果也不同。一般的作法是采用輸入中斷,然后再輸出即時刷新,即中斷程序運行后,有關(guān)的輸出點立即刷新,而不等到整個程序運行結(jié)束后再刷新。
這個效果可從兩個方面來衡量:一是能否對幾個輸入信號作快速響應;二是快速響應的速度有多快。多數(shù)PLC都可對一個或多個輸入點作快速響應,快速響應時間僅幾個毫秒。性能高的、大型的PLC響應點數(shù)更多。工作速度關(guān)系到PLC對輸入信號的響應速度,是PLC對系統(tǒng)控制是否及時的前提。
控制不及時,就不可能準確與可靠,特別是對一些需作快速響應的系統(tǒng)。這就是把工作速度作為PLC第一指標的原因。2控制規(guī)??刂埔?guī)模代表PLC控制能力,看其能對多少輸入、輸出點及對多少路模擬進行控制??刂埔?guī)模與速度有關(guān)。
PLC的外部設備有四大類:編程設備:簡單的為簡易編程器,多只接受助記將編程,個別的也可用圖形編程(如日本東芝公司的EX型可編程控制器)。復雜一點的有圖形編程器,可用梯形圖語編程。有的還有專用的計算機,可用其它高級語編程。
編程器除了用于編程,還可對系統(tǒng)作一些設定,以確定PLC控制方式,或工作方式。編程器還可監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況,以進行PLC用戶程序的調(diào)試。監(jiān)控設備:小的有數(shù)據(jù)監(jiān)視器,可監(jiān)視數(shù)據(jù);大的還可能有圖形監(jiān)視器,可通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。
除了不能改變PLC的用戶程序,編程器能做的它都能做,是使用PLC很好的界面。性能好的PLC,這種外部設備已越來越豐富。存儲設備:它用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù),使用戶程序不丟失。這些設備,如存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器。
而為實現(xiàn)這些存儲,相應的就有存卡器、磁帶機、軟驅(qū)或ROM寫入器,以及相應的接口部件。各種PLC大體都有這方面的配套設施。輸入輸出設備:它用以接收信號或輸出信號,便于與PLC進行人機對話。輸入的有條碼讀入器,輸入模擬量的電位器等。
輸出的有打印機、編程器、監(jiān)控器雖也可對PLC輸入信息,從PLC輸出信息,但輸入輸出設備實現(xiàn)人機對話更方便,可在現(xiàn)場條件下實現(xiàn),并便于使用。隨著技術(shù)進步,這種設備將更加豐富。外部設備已發(fā)展成為PLC系統(tǒng)的不可分割的一個部分。
它的情況,當然是選用PLC必須了解的重要方面,所以也應把它列為PLC性能的重要內(nèi)容。4內(nèi)存容量PLC內(nèi)存有用戶及系統(tǒng)兩大部分。用戶內(nèi)存主要用以存儲用戶程序,個別的還將其中的一部分劃為系統(tǒng)所用。系統(tǒng)內(nèi)存是與CPU配置在一起的。
CPU既要具備訪問這些內(nèi)存的能力,還應提供相應的存儲介質(zhì)。用戶內(nèi)存大小與可存儲的用戶程序量有關(guān)。內(nèi)存大,可存儲的程序量大,也就可進行更為復雜的控制。從發(fā)展趨勢看,內(nèi)存容量總是在不斷增大著。大型PLC的內(nèi)存容量可達幾十k,以至于一百多k。
系統(tǒng)內(nèi)存對于用戶,主要體現(xiàn)在PLC能提供多少內(nèi)部器件。不同的內(nèi)部器件占據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存的不同區(qū)域。在物理上并無這些器件,僅僅為RAM。但通過運行程序進行使用時,給使用者提供的卻實實在在有這些器件。內(nèi)存器件種類越多,數(shù)量越多,越便于PLC進行種種邏輯量及模擬控制。
它也是代表PLC性能的重要指標。PLC內(nèi)部器件有:I/O繼電器,或稱映射區(qū)。它與PLC所能控制的I/O點數(shù)及模擬量的路數(shù)直接相關(guān)。內(nèi)部繼電器數(shù),有的稱為標志位數(shù),代表著PLC的內(nèi)部繼電器數(shù)。它與I/O繼電器區(qū)相聯(lián)系著,有時與后者相聯(lián)系進行處理。
內(nèi)部繼電器多,便于PLC建立復雜的時序關(guān)系,以實現(xiàn)多種多樣的控制要求。一般講,內(nèi)部繼電器數(shù)比I/O繼電器要多得多。有的內(nèi)部繼電器還可丟電保持,即它的狀態(tài)(ON或OFF)、PLC丟電后,靠內(nèi)部電池仍予以保持。
PLC的用戶程序一般是從零地址的指令開始執(zhí)行,按順序推進。但遇到流程控制指令也可作相應改變。流程控制指令也較多,運用得好,可使程序簡練,并便于調(diào)試與閱讀。狀態(tài)監(jiān)控指令,用以監(jiān)視及記錄PLC及其控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),對提高PLC控制系統(tǒng)的工作可靠性大有幫助。
當然,并不是所有的PLC都有上述那么多類的指令,也不是有的PLC僅有上述幾類指令。以上只是指出幾個例子,說明要從哪幾個方面了解PLC指令,從中也可大致看出指令的多少及功能將怎樣影響PLC的性能。除了指令,為進行通訊,PLC還有相應的協(xié)議與通訊指令或命令,這些也反映了PLC的性能。
6支持軟件為了便于編制PLC程序,多數(shù)PLC廠家都開發(fā)有關(guān)計算機支持軟件。從本質(zhì)上講,PLC所能識別的只是機器語言。它之所以能使用一些助記符語言、梯形圖語言、流程圖語言,以至高級語言,全靠為使用這些語言而開發(fā)的種種軟件。
助記符語言是基本也是簡單的PLC語言。它類似計算機的匯編語言,PLC的指令系統(tǒng)就是用這種語言表達的。這種語言僅使用文字符號,所使用的編程工具簡單,用簡易編程器即可。所以,多數(shù)PLC都配備有這種語言。梯形圖語言是圖形語言,它用類似于繼電器電路圖的符號表達PLC實現(xiàn)控制的邏輯關(guān)系。
這種語言與符號語言有對應關(guān)系,很容易互相轉(zhuǎn)換,并便于電氣工程師了解與熟悉,故用得很普遍,幾乎所有的PLC都開發(fā)有這種語言。由于它是用圖形表達,小的編程器不好使用它,得有較大的液晶畫面的編程器,才能使用它。
多數(shù)是在計算機對PLC編程時,才使用這種語言。流程圖語言,它也是圖形語言,不過所用的符號不與電氣元件符號相似,而與計算機用的流程圖符號相似,便干計算機工作人員了解與熟悉。流程圖語言與符號語言也有一一對應關(guān)系,只是它對應的符號語言與梯形圖的對應不一樣。
熟悉計算機而又未從事過一般電氣工作的人員,樂于用這種語言對PLC編程。日本OMRON公司開發(fā)的F系列機就是使用這種語言。梯形圖與流程圖混合語言。這種語言,梯形圖與流程圖兩者兼用,可使PLC程序結(jié)構(gòu)化。它用流程圖把PLC程序劃分成若干結(jié)構(gòu)塊,并規(guī)范塊間的邏輯聯(lián)系。
用梯形圖再確定塊中的種種量間的邏輯關(guān)系。這種混合語言有不同的實現(xiàn)方法,而且多用于大型的PLC的編程高級語言,PLC編程也可以使用高級語言,如BASIC、C語言等??梢栽贒OS,也可在WINDOWS平臺上運行。
關(guān)鍵在于要把用高級語言編寫的程序轉(zhuǎn)換成助記符語言,或直接轉(zhuǎn)換成PLC所能識別的機器語言。從根本上講,只要能實現(xiàn)這個轉(zhuǎn)換的,什么高級語言都可以。而編寫這個轉(zhuǎn)換的軟件工作量很大,當然應由有關(guān)廠家開發(fā)與提供。
(2)存儲器模塊隨機存取存儲器RAM用于存儲PLC內(nèi)部的輸入、輸出信息,并存儲內(nèi)部繼電器(軟繼電器)、移位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、定時器/計數(shù)器以及累加器等的工作狀態(tài),還可存儲用戶正在調(diào)試和修改的程序以及各種暫存的數(shù)據(jù)、中間變量等。
常用的CPU主要有通用微處理器、單片機和雙極型位片機。只讀存儲器ROM用于存儲系統(tǒng)程序??刹脸删幊绦虻闹蛔x存儲器EPROM主要用來存放PLC的操作系統(tǒng)和監(jiān)控程序,如果用戶程序已完全調(diào)試好,也可將程序固化在EPROM中。
?。?)輸入輸出模塊可編程序控制器是一種工業(yè)控制計算機系統(tǒng),它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程,與DCS相似,它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系也是通過輸入輸出接口模塊(I/O)實現(xiàn)的。I/O模塊是可編程序控制器與生產(chǎn)過程相聯(lián)系的橋梁。
PLC連接的過程變量按信號類型劃分可分為開關(guān)量(即數(shù)字量)、模擬量和脈沖量等,相應輸入輸出模塊可分為開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和脈沖量輸入模塊等。(4)編程器編程器是PLC必不可少的重要外部設備。
編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到PLC的用戶程序存儲器中。編程器不僅能對程序進行寫入、讀出、修改,還能對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)控,同時也是用戶與PLC之間進行人機對話的界面。隨著PLC的功能不斷增強,編程語言多樣化,編程已經(jīng)可以在計算機上完成。
PLC節(jié)省輸出點數(shù)的方法(1)分組輸出如圖7所示,當兩組負載不會同時工作時,可通過外部轉(zhuǎn)換開關(guān)或受PLC控制的電器觸點進行切換,使PLC的一個輸出點可以控制兩個不同時工作的負載。7分組輸出(2)矩陣輸出如圖8所示為4×4矩陣輸出電路,用8個輸出點可控制16個負載。
要使某個負載接通工作,只要它所在的行與列對應的輸出繼電器接通即可。例如,當Y010與Y004同時接通時,KM1得電吸合。應當注意的是:當只有某一行對應的輸出繼電器接通,各列對應的輸出繼電器才可以任意接通;或者當只有某一列對應的輸出繼電器接通,各行對應的輸出繼電器才可以任意接通。
否則將會錯誤接通負載。因此,采用矩陣輸出時,必須將同一時間段接通的負載安排在同一行或同一列中,否則將無法控制。8矩陣輸出(3)并聯(lián)輸出通斷狀態(tài)完全相同的負載,可以并聯(lián)后共用PLC的一個輸出點(要考慮PLC輸出點的負載驅(qū)動能力)。
例如PLC控制的交通信燈,對應方向(東與西對應、南與北對應)的燈通斷規(guī)律完全相同,將對應的燈并聯(lián)后可以節(jié)省一半的輸出點。(4)負載多功能化一個負載實現(xiàn)多種用途。例如,在傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)中,一個指示燈只指示一種狀態(tài)。
在PLC控制系統(tǒng)中,利用PLC的軟件很容易實現(xiàn)利用一個輸出點控制指示燈的常亮和閃亮,這樣就可以利用一個指示燈表示兩種不同的信息,從而節(jié)省PLC的輸出點。(5)某些輸出信號不進入PLC系統(tǒng)中某些相對獨立、比較簡單的部分可以考慮不用PLC來控制,直接采用繼電器控制即可。
?。?)利用輸出點擴展輸出點與利用輸出點擴展輸入點相似,也可以用輸出點分時控制一組輸出點的輸出內(nèi)容。例如:在輸出端口上接有多位LED7段碼顯示器時,如果采用直接連接,所需的輸出點是很多的。這時可使用圖9的電路利用輸出點的分時接通逐個點亮多位LED7段碼顯示器。
在圖9所示的電路中,CD4513是具有鎖存、譯碼功能的專用共陰極7圖9輸出口擴展輸出口段碼顯示器驅(qū)動電路,兩只CD4513的數(shù)據(jù)輸入端A~D共用可編程序控制器的4個輸入端,其中A為低位,D為高位。LE端是鎖存使能輸入端,在LE信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端的BCD數(shù)據(jù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中,并將該數(shù)譯碼后顯示出來,LE為低電平時,顯示器的數(shù)不受數(shù)據(jù)輸入信號的影響。
顯然,N位顯示器所占用的輸出點P=4+N。圖9中Y004及YOO5分別接通時,輸出的數(shù)據(jù)分別送到上下兩片CD4513中。PLC的用戶程序執(zhí)行過程對于用戶來說,在編寫用戶程序或選擇設備時,必須清楚下面介紹的三個階段,即用戶程序執(zhí)行過程的原理。
PLC可接收計數(shù)脈沖,頻率可高達幾k到幾十k赫茲。可用多種方式接收這脈沖,還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能,脈沖頻率也可達幾十k。有了這兩種功能,加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運算能力,若再配備相應的傳感器(如旋轉(zhuǎn)編碼器)或脈沖伺服裝置(如環(huán)形分配器、功放、步進電機),則完全可以依NC的原理實現(xiàn)種種控制。
高、中檔的PLC,還開發(fā)有NC單元,或運動單元,可實現(xiàn)點位控制。運動單元還可實現(xiàn)曲線插補,可控制曲線運動。所以,若PLC配置了這種單元,則完全可以用NC的辦法,進行數(shù)字量的控制。新開發(fā)的運動單元,甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語言,為更好地用PLC進行數(shù)字控制提供了方便。
4用于數(shù)據(jù)采集隨著PLC技術(shù)的發(fā)展,其數(shù)據(jù)存儲區(qū)越來越大。如OMRON公司的PLC,前期產(chǎn)品C60P的DM區(qū)僅64個字,而后來的C60H達到1000個字;到了CQMI可多達6000個字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲區(qū),可以存儲大量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)采集可以用計數(shù)器,累計記錄采集到的脈沖數(shù),并定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。數(shù)據(jù)采集也可用A/D單元,當模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,再定時地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中去。PLC還可配置上小型打印機,定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來。
PLC也可與計算機通訊,由計算機把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出,并由計算機再對這些數(shù)據(jù)作處理。這時,PLC即成為計算機的數(shù)據(jù)終端。電業(yè)部門曾這么使用PLC,用以實時記錄用戶用電情況,以實現(xiàn)不同用電時間、不同計價的收費辦法,鼓勵用戶在用電低谷時多用電,達到合理用電與節(jié)約用電的目的。
5用于進行監(jiān)控PLC自檢信號很多,內(nèi)部器件也很多,多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。其實,完全可利用它進行PLC自身工作的監(jiān)控,或?qū)刂茖ο筮M行監(jiān)控。這里介紹一種用PLC定時器作看門狗,對控制對象工作情況進行監(jiān)控的思路。
如用PLC控制某運動部件動作,看施加控制后動作進行了沒有,可用看門狗辦法實現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時,令看門狗定時器計時。如在規(guī)定的時間內(nèi)動作完成,即定時器未超過好戒值的情況下,已收到動作完成信號,則說明控制對象工作正常,無需報好。
若超時,說明不正常,可作相應處理。如果控制對象的各重要控制環(huán)節(jié),都用這樣一些看門狗"看"著,那系統(tǒng)的工作將了如指掌,出現(xiàn)了問題,卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。還有其它一些監(jiān)控工作可做。對一個復雜的控制系統(tǒng),特別是自動控制系統(tǒng),監(jiān)控以至進一步能自診斷是非常必要的。
它可減少系統(tǒng)的故障,出了故障也好查找,可提高累計平均無故障運行時間,降低故障修復時間,提高系統(tǒng)的可靠性。6用于聯(lián)網(wǎng)、通訊PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強,不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。PLC可與個人計算機相連接進行通訊,可用計算機參與編程及對PLC進行控制的管理,使PLC用起來更方便。
為了充分發(fā)揮計算機的作用,可實行一臺計算機控制與管理多臺PLC,多的可達32臺。也可一臺PLC與兩臺或更多的計算機通訊,交換信息,以實現(xiàn)多地對PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。PLC與PLC也可通訊??梢粚σ籔LC通訊。
(一)I/O點數(shù)的選擇PLC平均的I/O點的價格還比較高,因此應該合理選用PLC的I/O點的數(shù)量,在滿足控制要求的前提下力爭使用的I/O點少,但必須留有一定的裕量。通常I/O點數(shù)是根據(jù)被控對象的輸入、輸出信號的實際需要,再加上10%~15%的裕量來確定。
(二)存儲容量的選擇用戶程序所需的存儲容量大小不僅與PLC系統(tǒng)的功能有關(guān),而且還與功能實現(xiàn)的方法、程序編寫水平有關(guān)。一個有經(jīng)驗的程序員和一個初學者,在完成同一復雜功能時,其程序量可能相差25%之多,所以對于初學者應該在存儲容量估算時多留裕量。
PLC的I/O點數(shù)的多少,在很大程序上反映了PLC系統(tǒng)的功能要求,因此可在I/O點數(shù)確定的基礎上,按下式估算存儲容量后,再加20%~30%的裕量。存儲容量(字節(jié))=開關(guān)量I/O點數(shù)×10+模擬量I/O通道數(shù)×100另外,在存儲容量選擇的同時,注意對存儲器的類型的選擇。
PLC的故障診斷任何PLC都具有自診斷功能,當PLC異常時應該充分利用其自診斷功能以分析故障原因。一般當PLC發(fā)生異常時,首先請檢查電源電壓、PLC及I/O端子的螺絲和接插件是否松動,以及有無其他異常。
然后再根據(jù)PLC基本單元上設置的各種LED的指示燈狀況,以檢查PLC自身和外部有無異常。下面以FX系列PLC為例,來說明根據(jù)LED指示燈狀況以診斷PLC故障原因的方法。1.電源指示([POWER]LED指示)當向PLC基本單元供電時,基本單元表面上設置的[POWER]LED指示燈會亮。
如果電源合上但[POWER]LED指示燈不亮,請確認電源接線。另外,若同一電源有驅(qū)動傳感器等時,請確認有無負載短路或過電流。若不是上述原因,則可能是PLC內(nèi)混入導電性異物或其他異常情況,使基本單元內(nèi)的保險絲熔斷,此時可通過更換保險絲來解決。
2.出錯指示([EPROR]LED閃爍)當程序語法錯誤(如忘記設定定時器或計數(shù)器的常數(shù)等),或有異常噪音、導電性異物混入等原因而引起程序內(nèi)存的內(nèi)容變化時,[EPROR]LED會閃爍,PLC處于STOP狀態(tài),同時輸出全部變?yōu)镺FF。
在這種情況下,應檢查程序是否有錯,檢查有無導電性異物混入和高強度噪音源。發(fā)生錯誤時,8009、8060~8068其中之一的值被寫入特殊數(shù)據(jù)寄存器D8004中,假設這個寫入D8004中內(nèi)容是8064,則通過查看D8064的內(nèi)容便可知道出錯代碼。
3.出錯指示([EPROR]LED燈亮)由于PLC內(nèi)部混入導電性異物或受外部異常噪音的影響,導致CPU失控或運算周期超過200ms,則WDT出錯,[EPROR]LED燈亮,PLC處于STOP,同時輸出全部都變?yōu)镺FF。
二、合理的安裝與布線1.注意電源安裝電源是干擾進入PLC的主要途徑。PLC系統(tǒng)的電源有兩類:外部電源和內(nèi)部電源。外部電源是用來驅(qū)動PLC輸出設備(負載)和提供輸入信號的,又稱用戶電源,同一臺PLC的外部電源可能有多規(guī)格。
外部電源的容量與性能由輸出設備和PLC的輸入電路決定。由于PLC的I/O電路都具有濾波、隔離功能,所以外部電源對PLC性能影響不大。因此,對外部電源的要求不高。內(nèi)部電源是PLC的工作電源,即PLC內(nèi)部電路的工作電源。
它的性能好壞直接影響到PLC的可靠性。因此,為了保證PLC的正常工作,對內(nèi)部電源有較高的要求。一般PLC的內(nèi)部電源都采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源或原邊帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。在干擾較強或可靠性要求較高的場合,應該用帶屏蔽層的隔離變壓器,對PLC系統(tǒng)供電。
同時,在安裝時還應注意以下問題:1)隔離變壓器與PLC和I/O電源之間采用雙絞線連接,以控制串模干擾;2)系統(tǒng)的動力線應足夠粗,以降低大容量設備起動時引起的線路壓降;3)PLC輸入電路用外接直流電源時,采用穩(wěn)壓電源,以保證正確的輸入信號。
還可以在隔離變壓器二次側(cè)串接LC濾波電路。否則可能使PLC接收到錯誤的信號。2.遠離高壓PLC不能在高壓電器和高壓電源線附近安裝,更不能與高壓電器安裝在同一個控制柜內(nèi)。在柜內(nèi)PLC應遠離高壓電源線,二者間距離應大于200mm。
3.合理的布線1)I/O線、動力線及其它控制線應分開走線,盡量不要在同一線槽中布線。2)交流線與直流線、輸入線與輸出線分開走線。3)開關(guān)與模擬量的I/O線分開走線,對于傳送模擬量信號的I/O線用屏蔽線,且屏蔽線的屏敝層應一端接地。
4)PLC的基本單元與擴展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高,很容易受干擾,不能與其它的連線敷埋在同一線槽內(nèi)。5)PLC的I/O回路配線,必須使用壓接端子或單股線,不宜用多股絞合線直接與PLC的接線端于連接,否則容易出現(xiàn)火花。
為了抑制干擾,PLC一般單獨接地,與其它設備分別使用各自的接地裝置,如圖6-37a所示;也可以采用公共接地,如圖6-37b所示;但禁止使用如圖6-37c所示的串聯(lián)接地方式,因為這種接地方式會產(chǎn)生PLC與設備之間的電位差。