可編程控制器的構成原理與應用(下)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 觸點驅動。內部繼電器沒有向外的任何聯(lián)系，只供內部編程使用。它的常開/常閉觸點使用次數不受限制。但是，這些觸點不能直接驅動外部負載，外部負載的驅動必須通過輸出繼電器來實現。內部繼電器一般分為通用內部繼電器和特殊內部繼電器。 1) 通用內部繼電器 PLC中都有一定數量的通用內部繼電器。這類繼電器的觸點和線圈在程序中都可以使用，但線圈一般只能用 1次，而對應的常開和常閉觸點則可以無限制地重復使用。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 2) 特殊內部繼電器 特殊內部繼電器也叫專用內部繼電器，每一個都有專門的用途，用來存儲系統(tǒng)工作時的一些特定狀態(tài)信息。這類繼電器只能單個使用，而且只能使用觸點，不能使用線圈。 不同的 PLC其輸入繼電器、輸出繼電器和內部繼電器的編址方式 (即編號 )不同，數量多少也不一樣。在實際設計中，一定要明確其編址方式和數量。它們一般既可單個使用，也能以字節(jié) (由 8個繼電器組成 )、字 (由 16個繼電器組成 )或雙字 (由 32個繼電器組成 )的形式使用。 4. 定時器 PLC中的定時器根據時鐘脈沖的累積計時。當所計時間達到設定值時，其輸出觸點動作。時鐘脈沖一般有 1ms、 10ms和 100ms，有些 PLC還提供 1s的時鐘，可以滿足不同的應用需求。定時器可以采用用戶程序存儲器內的常數作為設定值，也可以用數據寄存器的內容作為設定值。 每個定時器只有一個輸入。編程時，設定值由用戶確定。與常規(guī)的時間繼電器一樣，線圈通電時，定時器的當前值開始減計數計時。在當前值計到 0時，相應的常開 /常閉觸點都動作，常開的閉合，常閉的斷開；斷電時自動復位，所有的觸點釋放，不保存中間數值，當前值又變?yōu)樵O定值。需要注意的是， PLC中的定時器沒有常規(guī)的時間繼電器一樣的瞬動觸點。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 5. 計數器 PLC中的計數器一般是 16位減法計數器，都有兩個輸入，一個用于計數，一個用于復位。每一個計數脈沖上升沿使原來的數值減 1。在當前值減到 0時停止計數，同時觸點動作，常開觸點閉合，常閉觸點斷開。當復位控制信號的上升沿到來時，計數器被復位。復位信號斷開后，計數器重新進入計數狀態(tài)。與定時器不同的是，如果在計數過程中系統(tǒng)斷電，計數器的當前值一般能自動保存下來。在系統(tǒng)上電重新運行時，計數器就接著斷電時的參數值繼續(xù)計數。 不同的 PLC其定時器和計數器的編址方式 (即編號 )不同，具體工作特性和數量的多少也不一樣。在實際設計中，一定要十分熟悉其編址方式、特性和數量。一個定時器或計數器的線圈一般只能使用一次，但其常開和常閉觸點都沒有使用次數的限制，在編程時可以重復使用。 6. 數據寄存器 數據寄存器不能使用線圈或觸點，而是以字存儲單元的形式使用，用于存放各種數據。 PLC中每一個數據寄存器都是一個字存儲單元，都是 16位 (最高位為正、負符號位 )，也可用兩個數據寄存器組合起來存儲 32位數據 (最高位為正、負符號位 )。不同的 PLC提供的數據寄存器的種類的數量不同，編址方式 (即編號 )也不一樣。數據寄存器一般分為通用和專用兩種。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 1) 通用數據寄存器 通用數據寄存器用于存放各種數據，只要不寫入其他數據，已寫入的數據不會變化。默認狀態(tài)下各個單元的數據均為 0。 2) 專用數據寄存器 專用數據寄存器也叫特殊數據寄存器。與專用內部繼電器類似，每一個都有專門的用途。這類存儲單元只能以字的形式使用。 上文對 PLC的繼電器資源作了簡要的介紹，具體的應用在后續(xù)章節(jié)中再結合相應的 PLC產品和指令詳細討論。實際上，對于任意一種 PLC，不論是為了學習還是實際使用，熟練掌握其所提供的繼電器的種類、數量和各自的特性都非常重要。這是學習和使用 PLC的重要基礎，是學習指令系統(tǒng)的前提條件，所以一定要熟練掌握這一部分的知識點。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 可編程控制器的編程語言 PLC是一種專門為工業(yè)控制而設計的計算機，具體控制功能的實現也是通過開發(fā)人員設計的程序來完成的。所以，采用 PLC進行控制就涉及到用相應的程序設計語言來完成編程的任務。 PLC存在的主要缺點在于 PLC的軟件和硬件體系結構是封閉而不是開放的。絕大多數的 PLC是專用總線、專用通信網絡及協(xié)議。編程雖然都可采用梯形圖，但不同公司的 PLC產品在尋址、語法結構等方面不一致，使各種 PLC互不兼容。國際電工委員會 (IEC)在 1992年頒布了可編程控制器的編程軟件標準IEC11313，為各 PLC廠家編程的標準化鋪平了道路。開發(fā)以 PC為基礎、在Windows平臺下，符合 IEC11313國際標準的新一代開放體系結構的 PLC正在規(guī)劃中。 國際電工委員會制訂的 5種標準編程語言如下。 (1) 梯形圖 (Ladder Diagram， LD) 適合于邏輯控制的程序設計。 (2) 指令表 (Instruction List， IL) 適合于簡單文本的程序設計。 (3) 順序功能圖 (Sequential Function Chart， SFC) 適合于時序混合型的多進程復雜控制。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 (4) 功能塊圖 (Function Block Diagram， FBD) 適合于典型固定復雜算法控制，如 PID調節(jié)等。 (5) 結構化文本 (Structured Text， ST) 適合于自編專用的復雜程序，如特殊的模型算法。 1. 梯形圖 梯形圖語言是 PLC中應用程序設計的一種標準語言，也是在實際設計中最常用的一種語言。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數字邏輯控制，但不適于編寫控制功能復雜的大型程序。 梯形圖是一種圖形化的編程語言，沿用了傳統(tǒng)的電氣控制原理圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)和并聯(lián)等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。在程序中，最左邊是主信號流，信號流總是從左向右流動的。梯形圖由觸點、線圈和指令框等構成。觸點代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯運算結果，指令框用來表示定時器、計數器或數學運算等功能指令。梯形圖中的觸點只有常開和常閉兩種，觸點可以是 PLC外部開關連接的輸入繼電器的觸點，也可以是 PLC內部繼電器的觸點或內部定時器、計數器等的觸點。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結構和工作原理 梯形圖中的觸點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)，不能串聯(lián)。內部繼電器、定時器、計數器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能作為中間結果供CPU內部使用。 PLC是按循環(huán)掃描的方式處理控制任務，沿梯形圖先后順序執(zhí)行。在同一掃描周期中的結果存儲在輸出狀態(tài)暫存器中，所以輸出點的值在用戶程序中可以當作條件使用。 2. 指令表 指令表是一種類似于計算機匯編語言的一種文本編程語言，即用特定的助記符來表示某種邏輯運算關系。一般由多條語句組成一個程序段。指令表適合于經驗