【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 程序，然后將程序通過(guò)編程器送入PLC。程序投入運(yùn)行后，PLC就在現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)（按鈕，行程開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)或其它傳感器）的作用下，按照預(yù)先送入的程序控制現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按一定規(guī)律動(dòng)作。近年來(lái)，PLC把自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體。它能完成以下功能[22]：1．條件控制（邏輯控制）PLC設(shè)置了與（AND），或（OR）,非（NOT）等邏輯指令，能處理繼電器接點(diǎn)的串聯(lián)，并聯(lián)，串并聯(lián)，并串聯(lián)等各種連接。因此，它可以代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。2．定時(shí)控制PLC為用戶提供了若干個(gè)計(jì)時(shí)器（定時(shí)器），并設(shè)置了計(jì)時(shí)指令。計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值可以由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)設(shè)定。計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值可以在運(yùn)行中被讀出，也可以在運(yùn)行中修改，使用靈活，操作方便。程序投入運(yùn)行后，PLC將根據(jù)用戶設(shè)定的計(jì)時(shí)值對(duì)某個(gè)輸入信號(hào)計(jì)數(shù)，并對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行計(jì)時(shí)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。3．計(jì)數(shù)控制PLC為用戶提供了若干個(gè)計(jì)時(shí)器（定時(shí)器），并設(shè)置了計(jì)時(shí)指令。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編程時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)設(shè)定。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以在運(yùn)行中被讀出，也可以在運(yùn)行中修改，使用靈活，操作方便。程序投入運(yùn)行后，PLC將根據(jù)用戶設(shè)定的計(jì)數(shù)值對(duì)某個(gè)輸入信號(hào)計(jì)數(shù)，并對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。4．步進(jìn)控制PLC為用戶提供了若干個(gè)移位寄存器，可以用于步進(jìn)控制，即在一道工序完成以后，再進(jìn)行下一步工序。有些型號(hào)的PLC，還專門(mén)設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用極為方便，因此更容易事先步進(jìn)控制的要求。5．A/D、D/A轉(zhuǎn)換有些PLC還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能，完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié)。6．?dāng)?shù)據(jù)處理有些PLC還具有數(shù)據(jù)處理功能，它具有并行運(yùn)算指令，能進(jìn)行數(shù)據(jù)并行傳送，BCD的加、減、乘、除、開(kāi)方等運(yùn)算，還能進(jìn)行字與，求反，邏輯移位，算術(shù)移位，檢索數(shù)據(jù)，比較，數(shù)制轉(zhuǎn)換，等操作，還可以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行間接尋址，PLC還可以與打印機(jī)相連，打印出程序和有關(guān)數(shù)據(jù)及梯形圖。7．通訊聯(lián)網(wǎng)有些PLC采用了通訊技術(shù)，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O控制，多臺(tái)PLC之間可以進(jìn)行同位鏈接，PLC還可以與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行鏈接，接受上位計(jì)算機(jī)的命令，并將執(zhí)行結(jié)果告訴計(jì)算機(jī)。由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)PLC可以構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。8．監(jiān)控PLC配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。它能記憶某些異常情況，或在發(fā)生異常情況時(shí)自動(dòng)中止運(yùn)行。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過(guò)監(jiān)控命令可以監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)，可以調(diào)整計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)等設(shè)定值。為調(diào)試和維護(hù)提供了方便。PLC還可以連接打印機(jī)，對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行硬拷貝。1．通用性好2．可靠性高3．境適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)4．功能強(qiáng)5．接線簡(jiǎn)單6．編程簡(jiǎn)單，使用方便7．體積小，重量輕，功耗低實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)量的控制是PLC的基本功能，因此開(kāi)關(guān)量I/O模塊是PLC的通用模塊。1．開(kāi)關(guān)量輸入模塊的基本原理開(kāi)關(guān)量輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并將輸入的高電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。每一個(gè)輸入點(diǎn)的輸入電路可等效成一個(gè)輸入繼電器。2．開(kāi)關(guān)量輸入模塊的外部接線輸入模塊是通過(guò)輸入端子與外部用戶輸入設(shè)備連接的。輸入模塊通常有若干個(gè)輸入點(diǎn)。每個(gè)輸入點(diǎn)能接收一個(gè)來(lái)自用戶輸入設(shè)備所發(fā)出的開(kāi)關(guān)信號(hào)。典型的用戶輸入設(shè)備有操作開(kāi)關(guān)、按鈕、行程開(kāi)關(guān)以及繼電器和傳感器的接點(diǎn)等。PLC除具有通用的開(kāi)關(guān)量I/O模塊以外，按照功能不同，還可能具有其它一些I/O模塊，用以實(shí)現(xiàn)各種不同功能的要求。1．模擬量I/O模塊在工業(yè)控制中，經(jīng)常遇到一些連續(xù)變化的物理量(稱為模塊量)，如電流、電壓、溫度、壓力、流量、位移、速度等。若要將這些量送入PLC，必須先將這些模擬量變成數(shù)字量，才能為PLC所接收，然后才能進(jìn)行運(yùn)算或處理。這種把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過(guò)程叫模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換。同樣，在工業(yè)控制中，還經(jīng)常遇到要對(duì)電動(dòng)閥門(mén)、液壓電磁鐵等一類執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行連續(xù)控制，這就必須把PLC輸出的數(shù)字量變換成模擬量，才能滿足這類執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作要求。這種把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的過(guò)程叫數(shù)/模（D/A）轉(zhuǎn)換。在PLC中，實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換的模塊稱為模擬量I/O模塊。通常，每塊模擬量I/O模塊有2/4/8路輸入或輸出通道，每路通道的I/O信號(hào)電平為l—5V/0—10V/10—+10V，電流為2—l 0mA。2．高速計(jì)數(shù)器模塊PLC的計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器屬軟件計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)功能，不能滿足快速計(jì)數(shù)要求。在需要高速計(jì)數(shù)的場(chǎng)合，可選用高速計(jì)數(shù)模塊。例如西門(mén)子公司的242—1型高速計(jì)數(shù)器模塊，它可以檢測(cè)和處理2MHz的快速計(jì)數(shù)脈沖，且計(jì)數(shù)頻率可調(diào)。3．通訊接口模塊通訊接口模塊是用來(lái)使CPU與外部設(shè)備或其它PLC或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)量I/O、寄存器數(shù)值、用戶程序和診斷信息的串行通訊。通常，模塊配有RS一232/RS一422接口。STEP 7是S7300/400系列PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件包，所支持的PLC編程語(yǔ)言非常豐富。該軟件的標(biāo)準(zhǔn)版支持STL（語(yǔ)句表）、LAD（梯形圖）及FBD（功能塊圖）3種基本編程語(yǔ)言，并且在STEP 7中可以相互轉(zhuǎn)換。專業(yè)版附加對(duì)GRAPH（順序功能圖）、SCL（結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言）、HiGraph（圖形編程語(yǔ)言）、CFC（連續(xù)功能圖）等編程語(yǔ)言的支持。不同的編程語(yǔ)言可供不同知識(shí)背景的人員采用。（語(yǔ)句表）STL（語(yǔ)句表）是一種類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言的一種文本編程語(yǔ)言，由多條語(yǔ)句組成一個(gè)程序段。語(yǔ)句表可供習(xí)慣匯編語(yǔ)言的用戶使用，在運(yùn)行時(shí)間和要求的存儲(chǔ)空間方面最優(yōu)。在設(shè)計(jì)通信、數(shù)學(xué)運(yùn)算等高級(jí)應(yīng)用程序時(shí)建議使用語(yǔ)句表，如圖31所示。圖31（功能塊圖）FBD（功能塊圖）使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來(lái)表示控制邏輯，一些復(fù)雜的功能用指令框表示。FBD比較適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用，如圖32所示。圖32（梯形圖）LAD（梯形圖）是一種圖形語(yǔ)言，比較形象直觀，容易掌握，用得最多，堪稱用戶第一編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器控制電路圖的表達(dá)方式極為相似，適合于熟悉繼電器控制電路的用戶使用，特別適用于數(shù)字量邏輯控制。梯形圖直觀易懂，為電氣人員所熟悉，因此是應(yīng)用最多的一種編程語(yǔ)言，如圖33所示。梯形圖與繼電器控制電路在電路的結(jié)構(gòu)形式、元件的符號(hào)以及邏輯控制功能等方面是相同的。但它們又有很多不同之處，梯形圖具有以下特點(diǎn)：1）梯形圖按自上而下，從左到右的順序排列。每個(gè)繼電器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一邏輯行起于左母線，然后是接點(diǎn)的各種連接，最后終于繼電器線圈（有的還加上一條右母線）。整個(gè)圖形呈階梯形。2）梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實(shí)質(zhì)上是存貯器中的每位觸發(fā)器，因此稱為“軟繼電器”。相應(yīng)位的觸發(fā)器為“1”態(tài)，表示繼電器線圈通電，常開(kāi)接點(diǎn)閉合，常閉接點(diǎn)打開(kāi)。梯形圖中繼電器的線圈是廣義的，除了輸出繼電器、輔助繼電器線圈外，還包括計(jì)時(shí)器。計(jì)數(shù)器、移位寄存器以及各種算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果等。3）梯形圖中，一般情況下（除有跳轉(zhuǎn)指令和步進(jìn)指令等的程序段以外），某個(gè)編號(hào)的繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器接點(diǎn)則可無(wú)限引用，既可是常開(kāi)接點(diǎn)，又可是常閉接點(diǎn)。4）梯形圖是PLC形象化的編程手段，梯形圖兩端的母線是沒(méi)有任何電源可接的。梯形圖中并沒(méi)有真實(shí)的物理電流流動(dòng)，而僅只是“概念”電流，是用戶程序運(yùn)算中滿足輸出執(zhí)行條件的形象表示方式?！案拍睢彪娏髦荒軓淖笙蛴伊鲃?dòng)，層次改變只能先上后下。5）一輸入繼電器供 PLC接受外部輸入信號(hào)，而不能由內(nèi)部其它繼電器的接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的接點(diǎn)，而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。輸入繼電器的接點(diǎn)表示相應(yīng)的輸入信號(hào)。 6）輸出繼電器供PLC作輸出控制用。它通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出模塊對(duì)應(yīng)的輸出開(kāi)關(guān)（晶體管、雙向可控硅或繼電器觸點(diǎn)）去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。因此，當(dāng)梯形圖中輸出繼電器線圈滿足接通條件時(shí)，就表示在對(duì)應(yīng)的輸出點(diǎn)有輸出信號(hào)。7）PLC的內(nèi)部繼電器不能作輸出控制用，其接點(diǎn)只能供PLC內(nèi)部使用。8）當(dāng)PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)PLC就開(kāi)始按照梯形圖符號(hào)排列的先后順序（從上到下、從左到右）逐一處理，也就是說(shuō)IC對(duì)梯形圖是捺掃描方式順序執(zhí)行程序。因此不存在幾條并列支路同時(shí)動(dòng)作的因素，這在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)可減少許多有約束關(guān)系的聯(lián)鎖電路，從而使電路設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。圖334 提升機(jī)的行程控制系統(tǒng)本次選型的PLC為西門(mén)子S7300，它所用編程軟件是STEP7，該軟件對(duì)于專用編程器而言，是預(yù)先裝在里面的，同時(shí)它也可以作為個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）在Windows下的一個(gè)軟件包，但必須配備MPI卡或PC/MPI電纜。STEP7軟件具有如下功能：（1）SIMATIC管理器：集中管理有關(guān)SIMATIC S7的所有工具軟件和數(shù)據(jù)；（2）符號(hào)編輯器：用于定義符號(hào)名稱，數(shù)據(jù)類型和全局變量的注釋；（3）硬件組態(tài)：用于自動(dòng)控制系統(tǒng)組態(tài)和為各模板進(jìn)行參數(shù)設(shè)置；（4）通訊：用于定義MPI連接的自動(dòng)化組件之間時(shí)間中斷、循環(huán)數(shù)據(jù)傳送或者定義用MPI的數(shù)據(jù)傳輸；（5）信息功能：便于快速瀏覽CPU數(shù)據(jù)（CPU版本、存貯容量、可用的I/O點(diǎn)數(shù)、最長(zhǎng)/最短/最后循環(huán)周期長(zhǎng)度）以及用戶程序在運(yùn)行中的故障原因；（6）標(biāo)準(zhǔn)化的編程語(yǔ)言：梯形圖（LAD），語(yǔ)句表（STL），控制系統(tǒng)流程圖（CSF）。STEP 7用文件形式管理用戶編寫(xiě)的程序，并將這些程序及其所需數(shù)據(jù)在文件塊中編程，如果這些功能塊是子程序，可以通過(guò)調(diào)用語(yǔ)句將它們組成結(jié)構(gòu)化的用戶程序，STEP7軟件塊有如下幾種類型：（1）組織塊（OB）：控制程序的運(yùn)行；（2）功能塊（FB）：包含實(shí)際的用戶程序；（3）功能（FC）：包含常用功能的用戶程序；（4）數(shù)據(jù)塊（DB）：用戶數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)；（5）系統(tǒng)功能塊（SFB）：這種功能被集成到CPU的操作系統(tǒng)；（6）系統(tǒng)功能（SFC）：它也集成到CPU操作系統(tǒng)；（7）系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊（SDB）：CPU操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)并包括各硬件模塊參數(shù)設(shè)置提升行程控制器由PLC、兩個(gè)軸編碼器和井筒開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。其中一個(gè)軸編碼器裝在提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上，另一個(gè)軸編碼器裝在提升機(jī)的導(dǎo)向輪上；行程控制器所用井筒開(kāi)關(guān)裝在井筒中齊平位置（即井口停車(chē)位）、同步位置（距齊平位10米左右）和限速位置（距齊平位30米左右）三個(gè)地方；PLC選用西門(mén)子公司的S7—300，主要模塊包括：電源模塊PS30CPU模塊CPU31開(kāi)關(guān)量輸入模塊SM32開(kāi)關(guān)量輸出模塊SM32模擬量輸入模塊SM33模擬量輸出模塊SM33計(jì)數(shù)模塊FM350和通信模塊CP340，如圖41所示。 電 源 模 塊 C P U 模 塊 輸 出 模 塊 輸 入 模 塊A/ D 模 塊D/A 模 塊 計(jì) 數(shù) 模 塊 通 信 模 塊 圖41 行程PLC S7300硬件配置1．PS307電源模塊主要技術(shù)特性如下：（1）主電壓選擇開(kāi)關(guān)，帶有保護(hù)套的開(kāi)關(guān)可供選擇120交流或230V交流，并帶有一24V直流0N/OFF開(kāi)關(guān)。（2）輸入電壓額定值120VAC或230VAC，允許范圍93~132VAC或187~264VAC輸入電流額定值120V