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上海蘇嵩自動化設(shè)備有限公司
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PLC的控制方式屬于存儲程序控制,其控制功能是通過存放在存儲器內(nèi)的程序來實(shí)現(xiàn)的,若要對控制功能作必要修改,只需改變控制程序即可,這就實(shí)現(xiàn)了控制的軟件化。可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)在于“可”字,從軟件來講,其控制程序可編輯、可修改;從硬件上講,其外部設(shè)備配置可變。構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)的重心就在于控制程序的編制,但外部設(shè)備的選用也將對程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)際需要,硬、軟件綜合考慮。
可編程控制器
1.外部輸入設(shè)備的選用與PLC輸入繼電器的使用
繼電器
在PLC內(nèi)部存儲器中有于輸入狀態(tài)存儲的輸入繼電器區(qū),各輸入設(shè)備(開關(guān)、按鈕、行程開關(guān)或傳感器信號)的狀態(tài)經(jīng)由輸入接口電路存儲在該區(qū)域內(nèi),每個(gè)輸入繼電器可存儲一個(gè)輸入設(shè)備狀態(tài)。PLC中使用的“繼電器”并非實(shí)體繼電器,而是“軟繼電器”,可提供無數(shù)個(gè)常開、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)“軟繼電器”僅對應(yīng)PLC存儲單元中的一位(bit),該位狀態(tài)為“1”,表示該“軟繼電器線圈”通電,則程序中所有該繼電器的觸點(diǎn)都動作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件,通過接線與外部輸入設(shè)備相,其“線圈”狀態(tài)只能由外部輸入信號驅(qū)動。
傳感器
2. 停車按鈕使用常閉型
由于PLC在運(yùn)行程序判別觸點(diǎn)通斷狀態(tài)時(shí),只取決于其內(nèi)存中輸入繼電器線圈的狀態(tài),并不直接識別外部設(shè)備,因此編程時(shí),外部設(shè)備的選用與程序中的觸點(diǎn)類型密切相關(guān)。這是一個(gè)在對照電氣控制原理圖進(jìn)行PLC編程時(shí)易出現(xiàn)的問題。典型的例子是基本控制--“起保停控制”中的停車控制。
二、PLC的“串行”運(yùn)行方式與控制程序的編制
PLC與繼電接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制系統(tǒng)是按“并行”方式工作的,也就是說是按同時(shí)執(zhí)行的方式工作的,只要形成電流通路,就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動作。而PLC是以“串行”方式工作的,PLC在循環(huán)執(zhí)行程序時(shí),是按照語句的書寫順序自上而下進(jìn)行邏輯運(yùn)算,而前面邏輯運(yùn)算的結(jié)果會影響后面語句的邏輯運(yùn)算結(jié)果。因此梯形圖編程時(shí),各語句的位置也會對控制功能產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
三、PLC的編程元件
PLC的各種功能主要是通過運(yùn)行控制程序來實(shí)現(xiàn)。編制程序時(shí),需要合理使用PLC提供的編程元件(即軟元件)。FPO型PLC中常用的編程元件有兩種:位元件(bit)和字元件(word)。位元件實(shí)際上是PLC內(nèi)存區(qū)域所提供的一個(gè)二進(jìn)制位單元,又被稱為軟繼電器,主要用作基本順序指令的編程元件,如輸入繼電器Xn、輸出繼電器Yn、內(nèi)部通用繼電器Rn、計(jì)數(shù)器等,其參與控制的方式主要是通過對應(yīng)觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)改變影響邏輯運(yùn)算結(jié)果即輸出。
計(jì)數(shù)器
字元件則為PLC內(nèi)存區(qū)域內(nèi)的一個(gè)字單元(16bit),主要用作功能指令和高級指令的編程元件,通常用以存放數(shù)據(jù),如數(shù)據(jù)寄存器DTn,計(jì)數(shù)器的設(shè)定值SVn、經(jīng)過值EVn等。字元件沒有觸點(diǎn),通常以整體內(nèi)容參與控制。
值得注意的是內(nèi)存中的輸入(X)區(qū)、輸出(Y)區(qū)和內(nèi)部通用(R)區(qū),該區(qū)中的每個(gè)bit均可用作位元件,而且每16bit可構(gòu)成一個(gè)字元件,如WRIO即是由16個(gè)位元件R100~R10F構(gòu)成的字元件,該字元件中的內(nèi)容一旦發(fā)生變化,這16個(gè)位的狀態(tài)也隨之發(fā)生改變。
四、順序控制多步同輸出的編程方法
順序控制是生產(chǎn)現(xiàn)場常見的一類控制任務(wù),步進(jìn)指令是PLC指令庫中于順序控制的。步進(jìn)指令編程時(shí),根據(jù)工藝流程將程序劃分為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的程序段,執(zhí)行時(shí),CPU嚴(yán)格按梯形圖編程順序,只有執(zhí)行完前一段程序后才能激活下一段程序,并在下一段程序執(zhí)行之前,將前面程序段復(fù)位。并且在語法上要求各程序段所使用的輸出不允許重復(fù)。這在解決順序控制任務(wù)中有多步同輸出的情況時(shí),就帶來了一定的困難。借助于內(nèi)部通用繼電器可方便解決這一難題。
初學(xué)者對于PLC的基本應(yīng)用易于掌握,但要做到靈活使用仍需對一些技術(shù)難點(diǎn)和使用技巧深刻理解。在編程之前,要對控制任務(wù)進(jìn)行認(rèn)真分析,合理選擇外部設(shè)備和編程元件,并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行編程;在編程過程中,如能靈話巧妙地使用編程元件,合理地進(jìn)行程序編排,可使程序邏輯清楚,可讀性增強(qiáng)。
當(dāng)以太網(wǎng)用于信息技術(shù)時(shí),應(yīng)用層包括HT-TP、FTP、SNMP等常用協(xié)議,但當(dāng)它用于工業(yè)控制時(shí),體現(xiàn)在應(yīng)用層的是實(shí)時(shí)通信、用于系統(tǒng)組態(tài)的對象以及工程模型的應(yīng)用協(xié)議,至21世紀(jì),還沒有統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議。
基金會現(xiàn)場總線FF于2000年發(fā)布Ethernet規(guī)范,稱HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太網(wǎng)協(xié)議IEEE802.3,TCP/IP協(xié)議族與FFIll的結(jié)合體。FF現(xiàn)場總線基金會明確將HSE定位于實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng) 絡(luò)與Internet的集成。
HSE技術(shù)的一個(gè)核心部分就是鏈接設(shè)備,它是HSE體系結(jié)構(gòu)將Hl(31.25kb/s)設(shè)備連接 100Mb/s的HSE主干網(wǎng)的關(guān)鍵組成部分,同時(shí)也具有網(wǎng)橋和網(wǎng)關(guān)的功能。網(wǎng)橋功能能夠用于連接多個(gè)H1總線網(wǎng)段,使同H1網(wǎng)段上的H1設(shè)備之間能夠進(jìn) 行對等通信而無需主機(jī)系統(tǒng)的干涉;
網(wǎng)關(guān)功能允許將HSE網(wǎng)絡(luò)連接到其他的工廠控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò),HSE鏈接設(shè)備不需要為H1子系統(tǒng)作報(bào)文解釋,而是將來自H1總線網(wǎng)段的報(bào)文數(shù)據(jù)集合起來并且將Hl地址轉(zhuǎn)化為IP地址 。
Modbus TCP/IP
該協(xié)議由施耐德公司推出,以一種非常簡單的方式將Modbus幀嵌入到TCP幀中,使Modbus與以太網(wǎng)和TCP/IP結(jié)合,成為Modbus TCP/IP。這是一種面向連接的方式,每一個(gè)呼叫都要求一個(gè)應(yīng)答,這種呼叫/應(yīng)答的機(jī)制與Modbus的主/從機(jī)制相互配合,使交換式以太網(wǎng)具有很高的 確定性,利用TCP/IP協(xié)議,通過網(wǎng)頁的形式可以使用戶界面更加友好。
利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器便查看企業(yè)網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行情況。施耐德公司已經(jīng)為Mod-bus注冊了502端口,這樣就可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)嵌人到網(wǎng)頁中,通過在設(shè)備中嵌入Web服務(wù)器,就可以將Web瀏覽器作為設(shè)備的操作終端。
針對工業(yè)應(yīng)用需求,德國西門子于2001年發(fā)布了該協(xié)議,它是將原有的Profibus與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合,形成了ProfiNet的網(wǎng)絡(luò)方案,主要包括:
基于組件對象模型(COM)的分布式自動化系統(tǒng);
規(guī)定了ProfiNet現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)之間的開放、透明通信;
提供了一個(gè)獨(dú)立于制造商,包括設(shè)備層和系統(tǒng)層的系統(tǒng)模型。
ProfiNet采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP十以太網(wǎng)作為連接介質(zhì),采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議加上應(yīng)用層的RPC/DCOM來完成節(jié)點(diǎn)間的通信和網(wǎng)絡(luò)尋址。它可以同時(shí)掛接傳統(tǒng)Profibus系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場設(shè)備。
現(xiàn)有的Profibus網(wǎng)段可以通過一個(gè)代理設(shè)備(proxy)連接到ProfiNet網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中,使整Profibus設(shè)備和協(xié)議能夠原封不動地在 Pet中使用。傳統(tǒng)的Profibus設(shè)備可通過代理proxy與ProFiNET上面的COM對象進(jìn)行通信,并通過OLE自動化接口實(shí)現(xiàn)COM對象間的 調(diào)用。
Ethernet/IP
Ethernet/IP是適合工業(yè)環(huán)境應(yīng)用的協(xié)議體系。它是由ODVA(Open Devicenet Vendors Asso-cation)和Control Net International兩大工業(yè)組織推出的新成員與Device Net和Control Net一樣,它們都是基于CIP(Controland Information Proto-Col)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。它是一種是面向?qū)ο蟮膮f(xié)議,能夠保證網(wǎng)絡(luò)上隱式(控制)的實(shí)時(shí)I/O信息和顯式信息(包括用于組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、診斷等) 的有效傳輸。
Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的應(yīng)用層協(xié)議CIP。因此,它們使用相同的 對象庫和*的行業(yè)規(guī)范,具有較好的*性。Ethernet/IP采用標(biāo)準(zhǔn)的Ethernet和TCP/IP技術(shù)傳送CIP通信包,這樣通用且開放的應(yīng) 用層協(xié)議CIP加上已經(jīng)被廣泛使用的Ethernet和TCP/IP協(xié)議,就構(gòu)成Ethernet/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。
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