西門子S7-200EM DR32 西門子S7-200EM DR32 西門子S7-200EM DR32
輸入刷新--再運行用戶程序--再輸出刷新--再輸入刷新--再運行用戶程序--再輸出刷新……**停止地循環(huán)反復(fù)地進行著。
圖1.1所示的流程圖反映的就是上述過程。它也反映了信息的時間關(guān)系。
有了上述過程,用PLC實現(xiàn)控制顯然是可能的。因為:有了輸入刷新,可把輸入電路監(jiān)控得到的輸入信息存入PLC的輸入映射區(qū);經(jīng)運行用戶程序,輸出映射區(qū)將得到變換后的信息;再經(jīng)輸出刷新,輸出鎖存器將反映輸出映射區(qū)的狀態(tài),并通過輸出電路產(chǎn)生相應(yīng)的輸出。又由于這個過程是**停止地循環(huán)反復(fù)地進行著,所以,輸出總是反映輸入的變化的。只是響應(yīng)的時間上,略有滯后。當(dāng)然,這個滯后不宜太大,否則,所實現(xiàn)的控制不那么及時,也就失去控制的意義。
為此,PLC的工作速度要快。速度快、執(zhí)行指令時間短,是PLC實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)。事實上,它的速度是很快的,執(zhí)行一條指令,多的幾微秒、幾十微秒,少的才零點幾,或零點零幾微秒。而且這個速度還在不斷提高中。 ① 控制邏輯:繼電器控制邏輯采用硬接線邏輯,利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯,其連線多而復(fù)雜,體積大,功耗大,一旦系統(tǒng)構(gòu)成后,想再改變或增加功能都很困難。另外繼電器觸點數(shù)目有限,每只一般只有4~8對觸點,因此靈活性和擴展性都很差。而PLC采用存儲邏輯,其控制邏輯以程序方式存儲在內(nèi)存中,要改變控制邏輯,只需改變程序,故稱為“軟接線”,其連線少,體積小,加之PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)理論上無限制,因此靈活性和擴展性都很好。PLC由中大規(guī)模集成電路組成,功耗小。
② 工作方式:當(dāng)電流接通時,繼電控制線路中各繼電器都處于受約狀態(tài),即該吸合的都應(yīng)吸合,不該吸合的都因受某種條件限制不能吸合。而PLC的控制邏輯中,各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通之中,從宏觀上看,每個繼電器受制約接通的時間是短暫的。
③ 控制速度:繼電控制邏輯依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制,工作頻率低。觸點的開閉動作一般在幾十毫秒數(shù)量級。另外機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。而PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制的,速度較快,一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。PLC內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步,不會出現(xiàn)抖動問題。
④ **控制:繼電控制邏輯利用時間繼電器的滯后動作進行**控制。時間繼電器一般分為空氣阻尼式、電磁式、半導(dǎo)體式等,其定時精度不高,定時時間易受環(huán)境濕度和溫度變化的影響,調(diào)整時間困難。有些特殊的時間繼電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不便維護。
PLC使用半導(dǎo)體集成電路作定時器,時基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生,精度相當(dāng)高,定時范圍一般從0.1 s到若干分鐘甚至較長,用戶可根據(jù)需要在程序中設(shè)定定時值,然后由軟件和硬件計數(shù)器來控制定時時間,定時精度小于10 ms且定時時間不受環(huán)境的影響。
⑤ 計數(shù)控制:PLC能實現(xiàn)計數(shù)功能,而繼電控制邏輯一般不具備計數(shù)控制功能。
⑥ 設(shè)計與施工:使用繼電控制邏輯完成一項控制工程,其設(shè)計、施工、調(diào)試必須依次進行,周期長,而且修改困難。工程越大,這一點就越**。而用PLC完成一項控制工程,在系統(tǒng)設(shè)計完成以后,現(xiàn)場施工和控制邏輯的設(shè)計(包括梯形圖和程序設(shè)計)可以同時進行,周期短,且調(diào)試和修改都很方便。
圖1.1所示的過程是簡化的過程,實際的PLC工作過程還要復(fù)雜些。除了I/O刷新及運行用戶程序,還要做些公共處理工作。
公共處理工作有:循環(huán)時間監(jiān)控、外設(shè)服務(wù)及通訊處理等。
監(jiān)控循環(huán)時間的目的是避免"死循環(huán)",避免程序不能反復(fù)不斷地重復(fù)執(zhí)行。辦法是用"看門狗"(Watchingdog)。只要循環(huán)**時,它可報警,或作相應(yīng)處理.
外設(shè)服務(wù)是讓PLC可接受編程器對它的操作,或通過接口向輸出設(shè)備如打印機輸出數(shù)據(jù).
通訊處理是實現(xiàn)PLC與PLC,或PLC與計算機,或PLC與其它工業(yè)控制裝置或智能部件間信息交換的。這也是增強PLC控制能力的需要。
也就是說,實際的PLC工作過程總是:公共處理--I/O刷新--運行用戶程序--再公共處理--……反復(fù)不停地重復(fù)著。
1.3可編程控制器實現(xiàn)控制的方式
用這種不斷地重復(fù)運行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機進行實時控制的一種方式。此外,計算機用于控制還有中斷方式。在中斷方式下,需處理的控制先申請中斷,被響應(yīng)后正運行的程序停止運行,轉(zhuǎn)而去處理中斷工作(運行有關(guān)中斷服務(wù)程序)。待處理完中斷,又返回運行原來程序。哪個控制需要處理,哪個就去申請中斷。哪個不需處理,將不被理睬。顯然,中斷方式與掃描方式是不同的。
在中斷方式下,計算機能得到充分利用,緊急的任務(wù)也能得到及時處理。但是,如果同時來了幾個都要處理的任務(wù)該怎么辦呢?**級高的還好辦,低的呢?可能會出現(xiàn)照顧不到之處。所以,中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。
但是,PLC在用掃描方式為主的情況下,也不排斥中斷方式。即,大量控制都用掃描方式,個別急需的處理,允許中斷這個掃描運行的程序,轉(zhuǎn)而去處理它。這樣,可做到所有的控制都能照顧到,個別應(yīng)急的也能進行處理。
PLC的實際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一些,分析其基本原理,也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現(xiàn)--信息處理、I/O電路--空間、時間關(guān)系--掃描方式并輔以中斷方式,作為一種思路加以研究,弄清了它,也就好理解PLC是怎樣去實現(xiàn)控制的,也就好把握住PLC基本原理的要點了。
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