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在生产机械的自动控制领域,PLC顺序控制系统的应用量大面广。然而,工艺不同的生产机械要求设计不同的控制系统梯形图。目前,不少电气设计人员仍然采用经验设计法来设计PLC顺序控制系统,不仅设计效率低,容易出差错,而且设计阶段难以发现错误,需要多次调试、修改才符合设计要。
顺序控制系统的特点及设计思路:
1.特点顺序控制系统是指按照预定的受控执行机构动作顺序及相应的转步条件,一步一步进行的自动控制系统。其受控设备通常是动作顺序不变或相对固定的生产机械。这种控制系统的转步主令信号大多数是行程开关(包括有触点或无触点行程开关、光电开关、干簧管开关、霍尔元件开关等位置检测开关),有时也采用压力继电器、时间继电器之类的信号转换元件作为某些步的转步主令信号。
为了使顺序控制系统工作可靠,通常采用步进式顺序控制电路结构。所谓步进式顺序控制,是指控制系统的任一程序步(以下简称步)的得电必须以前一步的得电并且本步的转步主令信号已发出为条件。对生产机械而言,受控设备任一步的机械动作是否执行,取决于控制系统前一步是否已有输出信号及其受控机械动作是否已完成。若前一步的动作未完成,则后一步的动作无法执行。这种控制系统的互锁严密,即便转步主令信号元件失灵或出现误操作,亦不会导致动作顺序错乱。
2.设计思路本文提出的4种简易设计方法都是先设计步进阶梯,在步进阶梯实现由转步主令信号控制继电器得失电;然后根据步进阶梯设计输出阶梯,在输出阶梯实现由继电器控制输出继电器得失电。这4种设计法所设计的梯形图电路结构及相应的指令应适用于大多数PLC机型,具有通用性。
由于各种PLC机型的编程元件代号及其编号不尽相同,为便于阐述,本文约定:所有梯形图中的输入继电器、输出继电器、继电器(又称内部继电器)的代号分别为:X、Y、M。设计中所用到的某些功能指令,如置位指令约定为S×,复位指令为R×;移位指指令为SR×。其中的“×”表示编程元件的编号,用十进制数表示。用这些方法设计实际的控制系统时,应将编程元件代号和编号变换成所选用的PLC机型对应的代号和编号。
在出现谐振时由于跳频段小心处理机器机械系统,可参数化的斜坡上升/下降次数,650 s,斜坡滤波,以及在开动电机时使变频器接通(快速启动)通过断电或电源故障后的自动重启功能,增强了安装可用性快速电流限值(FCL),用于负载突然变化时的无脱扣操作可编程的特征曲线V/f(如,同步电机)快速 DC和 混合制动,无外设制动电阻器通过 VDCmax控制器限制直流电环节电压滑差补偿,电机电位计功能和三个定速定位点可配置的增压器,用于启动和加速时的较高动态反应电机止动闸功能,用来控制一个外设的机械制动器。
PLC的基础技术的进展,主要集中在两个基本方面:执行多任务和程序互换。
所谓执行多任务,就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务,控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实,按照IEC 61131-3的概念,我们应该较确切地称之为通过多配置执行多任务。例如,三菱电机的小Q系列多可以在一个机架上插4个CPU模块;富士电机的MICREX-SX系列多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是用于逻辑控制、顺序控制的,也可以是运动控制用的,还可以是做过程控制用的,上述在Windows操作系统的环境下执行PC机任务的模块,也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲,这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源,运行一个任务,控制一个程序,且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中,在其上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统,包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存储地址和系统能力,等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中,每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段,它反映PLC的物理结构,在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言,通常资源放在PLC内,当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行,也可以由一个事件驱动予以执行。
由此可见,该软件模型足以映像各类实际系统:对于只有一个处理器的小型系统,其模型只有一个配置、一个资源和一个程序,与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统,每个CPU模块被视作一个配置,可由一个或多个资源来描述,而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统,包含多个配置,而一个配置又包含多个处理器,每个处理器用一个资源描述,每个资源则包括一个或多个程序。
值得指出的是,近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构,恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的革命性变化,显然是建立在这个软件模型的 理论基础上,要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
至于程序互换的问题,至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准,而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》,并通过PLCopen这个**组织对各种编程语言(LD、SFC、FBD、ST和IL)的一致性测试,还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换,才有可能实现名副其实的程序互换。
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