PLC编程是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

1.PLC编程工作原理

PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束,然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描,在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在输入采样阶段:首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入,并将其写入各对应的输入状态寄存器中,即刷新输入,随即关闭输入端口,进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段:按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入输出状态寄存器中,输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段:当所有指令执行完毕,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中,并通过一定的方式(继电器、晶体管或晶间管)输出,驱动相应输出设备工作。

PLC编程工作原理

2.PLC编程系统特点

PLC编程的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要装置之一,在工业生产的所有领域得到了广泛的使用,在其他领域(例如民用和家庭自动化)的应用也得到了迅速的发展。
国际电工委员会(IEC)在1985年的PLC标准草案第3稿中,对PLC作了如下定义:“是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。”从上述定义可以看出,PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机,除了能完成各种各样的控制功能外,还有与其他计算机通信联网的功能。
PLC编程的推广应用在我国得到了迅猛的发展,它已经大量地应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中,各行各业也涌现出了大批应用PLC改造设备的成果。了解PLC的工作原理,具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力,已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。

PLC编程系统特点

3.PLC编程算法

PLC编程算法一 开关量的计算
1、开关量也称逻辑量,指仅有两个取值,0或1、ON或OFF。它是最常用的控制,对它进行控制是PLC的优势,也是PLC最基本的应用。
开关量控制的目的是,根据开关量的当前输入组合与历史的输入顺序,使PLC产生相应的开关量输出,以使系统能按一定的顺序工作。所以,有时也称其为顺序控制。而顺序控制又分为手动、半自动或自动。而采用的控制原则有分散、集中与混合控制三种。这是用OMRON的开关量编写的一个“单按钮启停”程序。
2、 模拟量是指一些连续变化的物理量,如电压、电流、压力、速度、流量等。
PLC是由继电控制引入微处理技术后发展而来的,可方便及可靠地用于开关量控制。由于模拟量可转换成数字量,数字量只是多位的开关量,故经转换后的模拟量,PLC也完全可以可靠的进行处理控制。由于连续的生产过程常有模拟量,所以模拟量控制有时也称过程控制。模拟量多是非电量,而PLC只能处理数字量、电量。所有要实现它们之间的转换要有传感器,把模拟量转换成数电量。如果这一电量不是标准的,还要经过变送器,把非标准的电量变成标准的电信号,如4—20mA、1—5V、0—10V等等。同时还要有模拟量输入单元(A/D),把这些标准的电信号变换成数字信号;模拟量输出单元(D/A),以把PLC处理后的数字量变换成模拟量——标准的电信号。所以标准电信号、数字量之间的转换就要用到各种运算。这就需要搞清楚模拟量单元的分辨率以及标准的电信号。
例如:PLC模拟单元的分辨率是1/32767,对应的标准电量是0—10V,所要检测的是温度值0—100℃。那么0—32767对应0—100℃的温度值。然后计算出1℃所对应的数字量是327.67。如果想把温度值精确到0.1℃,把327.67/10即可。
模拟量控制包括:反馈控制、前馈控制、比例控制、模糊控制等。这些都是PLC内部数字量的计算过程。
3、 脉冲量是其取值总是不断的在0(低电平)和1(高电平)之间交替变化的数字量。每秒钟脉冲交替变化的次数称为频率。
PLC脉冲量的控制目的主要是位置控制、运动控制、轨迹控制等。例如:脉冲数在角度控制中的应用。步进电机驱动器的细分是每圈10000,要求步进电机旋转90度。那么所要动作的脉冲数值=10000/(360/90)=2500。
PLC编程算法二 模拟量的计算
1、 -10—10V。-10V—10V的电压时,在6000分辨率时被转换为F448—0BB8Hex(-3000—3000);12000分辨率时被转换为E890—1770Hex(-6000—6000)。
2、 0—10V。0—10V的电压时,在6000分辨率时被转换为0—1770Hex(0—6000);12000分辨率时被转换为0—2EE0Hex(0—12000)。
以上仅做简单的介绍,不同的PLC有不同的分辨率,并且您所测量物理量实现的量程不一样。计算结果可能有一定的差异。
注:模拟输入的配线的要求
1、使用屏蔽双绞线,但不连接屏蔽层。
2、当一个输入不使用的时候,将V IN 和COM端子短接。
3、模拟信号线与电源线隔离 (AC 电源线,高压线等)。
4、当电源线上有干扰时,在输入部分和电源单元之间安装一个滤波器。
5、确认正确的接线后,首先给CPU单元上电,然后再给负载上电。
6、断电时先切断负载的电源,然后再切断CPU的电源。
PLC编程算法三 脉冲量的计算
脉冲量的控制多用于步进电机、伺服电机的角度控制、距离控制、位置控制等。以下是以步进电机为例来说明各控制方式。
1、步进电机的角度控制。首先要明确步进电机的细分数,然后确定步进电机转一圈所需要的总脉冲数。计算“角度百分比=设定角度/360°(即一圈)”“角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*角度百分比。”
公式为:
角度动作脉冲数=一圈总脉冲数*(设定角度/360°)。
2、步进电机的距离控制。首先明确步进电机转一圈所需要的总脉冲数。然后确定步进电机滚轮直径,计算滚轮周长。计算每一脉冲运行距离。最后计算设定距离所要运行的脉冲数。
公式为:
设定距离脉冲数=设定距离/[(滚轮直径*3.14)/一圈总脉冲数]
3、步进电机的位置控制就是角度控制与距离控制的综合。
以上只是天天自动化简单的分析步进电机的控制方式,可能与实际有出入,仅供各位同仁参考。伺服电机的动作与步进电机的一样,但要考虑伺服电机的内部电子齿轮比与伺服电机的减速比。有些事情说起来比较简单,但实际应用就有难度了。请大家在实际的工作中领悟其中的道理

PLC编程算法