【正文】 由于每種功能模塊需要占用一定的程序內(nèi)存，對功能模塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種設(shè)計(jì)語言在大中型 PLC 和集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)中才被采用。 功能模塊是用圖形化的方法描述功能，它的直觀性大大方便了設(shè)計(jì)人員的編程和組態(tài)，有較好的易操作性 。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統(tǒng)中也已提供了采用功能表圖描述語言進(jìn)行編程的軟件。 只有在活動步的命令和操作被執(zhí)行，對活動步后的轉(zhuǎn)換進(jìn)行掃描，因此整個(gè)程序的掃描時(shí)間較其他程序編制的程序掃描時(shí)間要短得多。 對大型的程序，可分工設(shè)計(jì)，采用較為靈活的程序結(jié)構(gòu)，可節(jié)省程序設(shè)計(jì)、調(diào)試時(shí)間 。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。 (3) 功能表圖 (Sepuential Function Chart)程序設(shè)計(jì)語言 功能表圖程序設(shè)計(jì)語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。 在編程器的鍵盤上采用助記符表示，具有便于操作的特點(diǎn)，可在無計(jì)算機(jī)的場合進(jìn)行編程設(shè)計(jì) 。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語言與計(jì)算機(jī)中的匯編語言非常相似，采用布爾助記符來表示操作功能。 與布爾助記符程序 設(shè)計(jì)語言有一一對應(yīng)關(guān)系，便于相互轉(zhuǎn)換和程序檢查。 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于撐握和學(xué)習(xí) 。因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應(yīng)用。 第 10 頁 第 10 頁 共 30 頁 20 20 = 400 梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種 程序設(shè)計(jì)語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果，每個(gè)梯級是一個(gè)因果關(guān)系。由于它具有連接方便、操作簡單 、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設(shè)計(jì)語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報(bào)表的報(bào)印和其他基本程序設(shè)計(jì)語言無法完成的功能。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計(jì)語言 ，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計(jì)數(shù)器、計(jì)時(shí)器完成順序控制和邏輯控制等。應(yīng)對響應(yīng)時(shí)間作出精確的計(jì)算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時(shí)等的不良影響。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式 的、短時(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動作將會大大減少，故增加了抗干擾能力。掃描周期的長短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是 CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。反之，若在本次 I/O 刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會 第 9 頁 第 9 頁 共 30 頁 20 20 = 400 產(chǎn)生響應(yīng)。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為 I（輸入） /O(輸出 ) 刷新 。一個(gè)掃描周期大致可分為 I/O 刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。如此周而不斷循環(huán)。 PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式。 PLC 具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。 綜合以上所述，在完成系統(tǒng)自身初始化以后， PLC 系統(tǒng)執(zhí)行用戶程序的循環(huán)掃描方式可分為三個(gè)階段：輸入掃描、程序掃描、輸出掃描。對于模擬量輸入輸出以及簡單的控制，一般是利用 PLC 的主CPU 和一定的 硬件支持，通過相應(yīng)的軟件來實(shí)現(xiàn)；其它情況由于牽涉到比較的計(jì)算量和 CPU 運(yùn)算時(shí)間，以及 PLC 掃描周 期的限制，一般采用自帶 CPU 的專用模板，由模板系統(tǒng)軟件完成相應(yīng)的控制任務(wù)。 特殊功能模板： 由于 PLC 在掃描周期方面限制了用戶程序的長度，這對于一般的數(shù)字量控制應(yīng)該不成問題。同樣控制訊息輸出也不是采取生成一個(gè)就輸出一個(gè)的方法，而是先將它們存放在 RAM 中的一個(gè)區(qū)域（輸出映像區(qū)），掃描周期結(jié)束時(shí)再將輸出映像區(qū)中控制訊息集中輸出。即在一個(gè)掃描周期的固定時(shí)刻（一般在掃描周期的開始或結(jié)束）采樣所有的輸入點(diǎn)，采樣結(jié)果存入 RAM中一個(gè)區(qū)域（輸入映像區(qū)）。因?yàn)槔^電器控制中各類觸點(diǎn)的動作時(shí)間一般超過 100ms，因此只要 PLC 運(yùn)行整個(gè)用戶程序的時(shí)間“掃描周期” 小于 100ms，其運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制就沒有什么差別。 為了消除兩者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的這種差異， PLC 在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模板等方面作了特別的考慮。但在運(yùn)行方式上， PLC 的軟件邏輯也與繼電器控制系統(tǒng)的硬件邏輯存在根本性的區(qū)別。 （ 7） 300m 以上的長距離場合，可考慮使用中間繼電器轉(zhuǎn)換信號，或使用遠(yuǎn)程 I/O通道。 （ 5） 30m 以下的短距離時(shí)，直流和交流輸入 /輸出信號線不要使用一條電纜，必須使用同一條電纜時(shí)，直流輸入 /輸出信號線要使用屏蔽電纜。 （ 3）控制器的接地線與電源線或動力線分開。 （ 2）集成電路或晶體管設(shè)備的輸入信號線，需要使用屏蔽電纜。 （ 4） 從防止輸出干擾的角度來考慮控制器輸出模塊的選擇：在有干擾的場合要選用有浪涌吸收器的模塊，沒有浪涌吸收器的模塊，僅限于電子式或電動機(jī)的定時(shí)，小型繼電器，指示燈的場合。二極管也要靠近負(fù)載，其反向耐壓應(yīng)是負(fù)載電壓的 4 倍。 （ 1） 交流感性負(fù)載的場合：在負(fù)載兩端并接 RC 流涌吸收器， RC 越靠近負(fù)載，其抗干擾 效果越好。 3） 防輸出信號干擾的措施 輸出信號干擾的產(chǎn)生：感性負(fù)載場合輸出信號由“ OFF”變?yōu)椤?ON”時(shí)，產(chǎn)生突變電流，從“ ON”變?yōu)椤?OFF”時(shí)是產(chǎn)生反方向感應(yīng)電勢。 （ 2）防輸入信號干擾的措施 輸入設(shè)備的輸入信號中的線間干擾，可適應(yīng)輸入模塊的濾波使其衰減。 3） 抑制輸入輸出電路的引入的干擾 （ 1）從抗干擾的角度選擇 I/O 模塊 ； ； ONOFF 電壓差大，抗干擾性能好； OFF 電壓高，對抗感應(yīng)電壓有利。 （ 3）良好的接地可以防止漏電流產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。 2）抑制接地系統(tǒng)引入的干擾 在控制系統(tǒng)中，良好的接地可以起到很好的作用： （ 1）一般情況下，控制器和控制柜與大地之間存在電位差，良好的接地可以減少由與電位差引起的干擾電流。 使用濾波器在一定的頻率內(nèi)有較好的抗電網(wǎng)干擾的作用。 1） 抑制電源系統(tǒng)引入的干擾 可以使用隔離變壓器來抑制電網(wǎng)中的干擾信號，沒有隔離 變壓器時(shí)，也可使用普通的變壓器，為了改善隔離變壓器的抗干擾效果，應(yīng)注意兩點(diǎn)： （ 1） 屏蔽層要良好的接地?；烊胼斎腚娐返母蓴_或感應(yīng)電壓容易引起錯(cuò)誤的輸如信號，從而運(yùn)算出錯(cuò)誤的結(jié)果，引起錯(cuò)誤的輸出信號。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變 PLC硬件設(shè)備，只需改變 PLC 中的程序，這對現(xiàn)代化的小批量，多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)特別合適。這樣提高了維護(hù)的工作效率，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。由于 PLC 本身故障率很低，又有完善的自診斷功能和顯示功能，一旦發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù) PLC 上的發(fā)光二極管或編程器上提供的信息，迅速查明原因。 PLC 軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試大都可以在 實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，用模擬實(shí)驗(yàn)室開關(guān)代替輸入信號，其輸出狀態(tài)可以觀察 PLC 上的響應(yīng)發(fā)光的二極管，也可以另接輸出模擬實(shí)驗(yàn)室板。 6） 安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小 PLC 一般不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接進(jìn)行。系統(tǒng)的功能和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需要自行組合，這樣就可實(shí)現(xiàn)用戶要求的合理的性能價(jià)格比。這也是為什么 PLC 能迅速普及和推廣的原因之一。 3） 程序設(shè)計(jì)簡單，易學(xué)易懂 PLC 是一種新型的工業(yè)自動化控制裝置，其主要的使用對象的廣大的電氣技術(shù)人員。用戶不在需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。某些 PLC的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后它生產(chǎn)的 PLC不在標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?PLC這一指標(biāo)已毫無意義了，經(jīng)過大量實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn) PLC 系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障，大多是由于 PLC的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是 PLC 本身發(fā)生的。 隨著構(gòu)成 PLC 的元件性能上的提高， PLC 的可靠性也在相應(yīng)的提高。 （ 7） 采用了余技術(shù)進(jìn)一步的增強(qiáng)了可靠性。 （ 5） 采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。 （ 4） 對程序及有關(guān)數(shù)據(jù)用電池供電進(jìn)行后備。 （ 3） 具有良好的自診斷功能。為了滿足 PLC“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用設(shè) 計(jì)”是要求，PLC 采用了如下硬件和軟件措施： （ 1） 光電耦合隔離和 RC 濾波器，有效的防止了干擾信號的進(jìn)入。美國 GOULD 公司的 A5900 德國 SIEMENS 公司的 SIMATIC S5 系列 日本富士電機(jī)公司的 SC 系列 第 3 頁 第 3 頁 共 30 頁 20 20 = 400 第三代： 1976~1983 年，代表產(chǎn)品有 美國 GE公司的 LOGISTROT 日本立石電機(jī)公司的 SCY022 PLC 的發(fā)展歷程 第一代： 1969 年 ~1972 年，代表產(chǎn)品有 它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC 的定義有許多種。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable Controller（ PC）。 第二章 PLC 及工業(yè)鏟車的 PLC 控制 PLC 的由來及定義 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量 離散量的數(shù)據(jù)采集。新一代的 plc 具有pid 調(diào)節(jié)功能，它的應(yīng)用已從開關(guān)量控制擴(kuò)大到模擬量控制領(lǐng)域，廣泛地應(yīng)用于航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。 2020 年銷售額約為 86 億美元，占工控機(jī)市場份額的 50%， PLC 將在工控機(jī)市場中占有主要地位，并保持繼續(xù)上升的勢頭。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價(jià)格適宜等特點(diǎn)。 80 年代初，適應(yīng)性較強(qiáng)的總線型工控機(jī) (std)應(yīng)運(yùn)而生， std 總線技術(shù)的推廣和應(yīng)用，使工控機(jī)的功能更加強(qiáng)化。 70 年代末，分散型控制系統(tǒng) (dcs)進(jìn)入工控領(lǐng)域，解決了“危險(xiǎn)”集中的問題，還解決了一些復(fù)雜的控制。 70 年代初，我國自行研制的工控機(jī)開始應(yīng)用于工業(yè)過程控制，它部分地取代了原來控制室內(nèi)的儀表。 工業(yè)鏟車控制系統(tǒng)進(jìn)行 PLC 改造的目的及意義 20 世紀(jì) 40 年代末 50 年代初，我國的流程工業(yè)規(guī)模很小，設(shè)備陳舊，必要的調(diào)節(jié)主要靠最簡單的 測量儀表由人工操作運(yùn)行。 利用拖拉機(jī)自身動力，采用液壓控制，通過多路液壓閥上的操作手柄可使鏟斗升降和翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到鏟車平穩(wěn)工作。袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂膂膄莈袀膁芇薄螆膀荿莇螂腿腿螞蚈螆芁蒅薄螅莃蝕袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅袂羋蒂薁袁莀芄衿袁肀蒀裊袀節(jié)芃螁衿莄薈蚇袈肄莁薃 袇膆薆袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂膂膄莈袀膁芇薄螆膀荿莇螂腿腿螞蚈螆芁蒅薄螅莃蝕袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅袂羋蒂薁袁莀芄衿袁肀蒀裊袀節(jié)芃螁衿莄薈蚇袈 肄莁薃袇膆薆 袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂膂膄莈袀膁芇薄螆膀荿莇螂腿腿螞蚈螆芁蒅薄螅莃蝕袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅袂羋蒂薁袁莀芄衿袁肀蒀裊袀節(jié)芃螁衿莄薈蚇袈肄莁薃 袇膆薆袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂膂膄莈袀膁芇薄螆膀荿莇螂腿腿螞蚈螆芁蒅薄螅莃蝕袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅袂羋蒂薁袁莀芄衿袁肀蒀裊袀節(jié)芃螁衿莄薈蚇袈 肄莁薃袇膆薆 袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅莂莀蚆肅肂薆薂膂膄莈袀膁芇薄螆膀荿莇螂腿腿螞蚈螆芁蒅薄螅莃蝕袃螄肅蒃蝿螃膅蠆蚅袂羋蒂薁袁莀芄衿袁肀蒀裊袀節(jié)芃螁衿莄薈蚇袈肄莁薃 袇膆薆袂袆羋荿螈羅莁薅蚄羅肀莈薀羄膃薃蒆羃蒞莆裊羂肅蟻螁羈膇蒄蚇羀艿蝕薂罿莂蒂袁聿肁芅螇肈膄蒁蚃肇芆芄蠆肆肅葿薅肅膈莂襖肄芀薇螀肅