PLC編程工作原理

PLC是采用"順序掃描，不斷循環(huán)"的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描，在每次掃描過(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。

PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。

PLC在輸入采樣階段:首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入，隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。

PLC在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。

輸出刷新階段:當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式(繼電器、晶體管或晶間管)輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。

PLC編程的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要裝置之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其他領(lǐng)域(例如民用和家庭自動(dòng)化)的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在1985年的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第3稿中，對(duì)PLC作了如下定義:"是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)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(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。"從上述定義可以看出，PLC是一種用程序來(lái)改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完成各種各樣的控制功能外，還有與其他計(jì)算機(jī)通信聯(lián)網(wǎng)的功能。

PLC編程的推廣應(yīng)用在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)大量地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的電氣控制裝置中，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出了大批應(yīng)用PLC改造設(shè)備的成果。了解PLC的工作原理，具備設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電氣技術(shù)人員和工科學(xué)生的基本要求。

PLC編程算法一 開關(guān)量的計(jì)算

1、開關(guān)量也稱邏輯量，指僅有兩個(gè)取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對(duì)它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢(shì)，也是PLC最基本的應(yīng)用。

開關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時(shí)也稱其為順序控制。而順序控制又分為手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。這是用OMRON的開關(guān)量編寫的一個(gè)"單按鈕啟停"程序。

2、 模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等。

PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來(lái)的，可方便及可靠地用于開關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量只是多位的開關(guān)量，故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量，PLC也完全可以可靠的進(jìn)行處理控制。由于連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程常有模擬量，所以模擬量控制有時(shí)也稱過(guò)程控制。模擬量多是非電量，而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的，還要經(jīng)過(guò)變送器，把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如4-20mA、1-5V、0-10V等等。同時(shí)還要有模擬量輸入單元(A/D)，把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào);模擬量輸出單元(D/A)，以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量--標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。所以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運(yùn)算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。

例如:PLC模擬單元的分辨率是1/32767，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量是0-10V，所要檢測(cè)的是溫度值0-100℃。那么0-32767對(duì)應(yīng)0-100℃的溫度值。然后計(jì)算出1℃所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是327.67。如果想把溫度值精確到0.1℃，把327.67/10即可。

模擬量控制包括:反饋控制、前饋控制、比例控制、模糊控制等。這些都是PLC內(nèi)部數(shù)字量的計(jì)算過(guò)程。

3、 脈沖量是其取值總是不斷的在0(低電平)和1(高電平)之間交替變化的數(shù)字量。每秒鐘脈沖交替變化的次數(shù)稱為頻率。

PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運(yùn)動(dòng)控制、軌跡控制等。例如:脈沖數(shù)在角度控制中的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分是每圈10000，要求步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度。那么所要?jiǎng)幼鞯拿}沖數(shù)值=10000/(360/90)=2500。

PLC編程算法二 模擬量的計(jì)算

1、 -10-10V。-10V-10V的電壓時(shí)，在6000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為F448-0BB8Hex(-3000-3000);12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為E890-1770Hex(-6000-6000)。

2、 0-10V。0-10V的電壓時(shí)，在6000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0-1770Hex(0-6000);12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0-2EE0Hex(0-12000)。

以上僅做簡(jiǎn)單的介紹，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所測(cè)量物理量實(shí)現(xiàn)的量程不一樣。計(jì)算結(jié)果可能有一定的差異。

注:模擬輸入的配線的要求

1、使用屏蔽雙絞線，但不連接屏蔽層。

2、當(dāng)一個(gè)輸入不使用的時(shí)候，將V IN 和COM端子短接。

3、模擬信號(hào)線與電源線隔離 (AC 電源線，高壓線等)。

4、當(dāng)電源線上有干擾時(shí)，在輸入部分和電源單元之間安裝一個(gè)濾波器。

5、確認(rèn)正確的接線后，首先給CPU單元上電，然后再給負(fù)載上電。

6、斷電時(shí)先切斷負(fù)載的電源，然后再切斷CPU的電源。

PLC編程算法三 脈沖量的計(jì)算

脈沖量的控制多用于步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的角度控制、距離控制、位置控制等。以下是以步進(jìn)電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明各控制方式。

1、步進(jìn)電機(jī)的角度控制。首先要明確步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)，然后確定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。計(jì)算"角度百分比=設(shè)定角度/360°(即一圈)""角度動(dòng)作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*角度百分比。"

公式為:

角度動(dòng)作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*(設(shè)定角度/360°)。

2、步進(jìn)電機(jī)的距離控制。首先明確步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。然后確定步進(jìn)電機(jī)滾輪直徑，計(jì)算滾輪周長(zhǎng)。計(jì)算每一脈沖運(yùn)行距離。最后計(jì)算設(shè)定距離所要運(yùn)行的脈沖數(shù)。

公式為:

設(shè)定距離脈沖數(shù)=設(shè)定距離/[(滾輪直徑*3.14)/一圈總脈沖數(shù)]

3、步進(jìn)電機(jī)的位置控制就是角度控制與距離控制的綜合。

以上只是天天自動(dòng)化簡(jiǎn)單的分析步進(jìn)電機(jī)的控制方式，可能與實(shí)際有出入，僅供各位同仁參考。伺服電機(jī)的動(dòng)作與步進(jìn)電機(jī)的一樣，但要考慮伺服電機(jī)的內(nèi)部電子齒輪比與伺服電機(jī)的減速比。有些事情說(shuō)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但實(shí)際應(yīng)用就有難度了。請(qǐng)大家在實(shí)際的工作中領(lǐng)悟其中的道理

海為（Haiwell） PLC編程軟件名稱為HaiwellHappy編程軟件，是一款符合IEC 61131-3規(guī)范的PLC編程軟件， 用于Haiwell 系列PLC的編程，它支持LD（梯形圖）、FBD（功能塊圖）和IL（指令表）三種編程語(yǔ)言。HaiwellHappy編程軟件可運(yùn)行于Windows98/200x/XP操作系統(tǒng)環(huán)境下。

1.內(nèi)置PLC仿真器

2.創(chuàng)新的便利指令集

3.模塊化程序項(xiàng)目結(jié)構(gòu)

4.指令使用表格

5.強(qiáng)大的在線聯(lián)機(jī)功能

6.在線監(jiān)控調(diào)試功能

7.獨(dú)有的實(shí)時(shí)曲線功能

8.詳盡的提示信息和在線幫助、型號(hào)、規(guī)格說(shuō)明

Haiwell（海為）PLC發(fā)布帶100%仿真功能的編程軟件

1.1、國(guó)內(nèi)第一個(gè)帶仿真器的編程軟件。

1.2、第一個(gè)支持100%全仿真功能的仿真器。

1.3、所有指令都可以仿真執(zhí)行。

1.4、可以仿真系統(tǒng)中斷、并自動(dòng)執(zhí)行綁定的中斷程序。

1.5、可以仿真系統(tǒng)上電、斷電的過(guò)程。

1.6、帶通訊仿真器，仿真運(yùn)行時(shí)可以用計(jì)算機(jī)串口與從機(jī)進(jìn)行實(shí)際通訊

1.7、可以仿真脈沖輸入、高速計(jì)數(shù)器及自學(xué)習(xí)能力，可以仿真脈沖輸出。

1.8、帶插補(bǔ)仿真器、可以仿真運(yùn)動(dòng)控制功能。

1.9、增加“生成PLC執(zhí)行文件”功能介紹

海為（Haiwell）PLC的產(chǎn)品系列