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一、程序控制的基本环节
1.启动、停止和保持控制
使输入信号保持时间超过一个扫描周期的自我维持电路构成有记忆功能元件控制回路的基本环节,它经常用于内部继电器、输出点控制回路,基本形式有两种。
(1)启动优先式。图1是启动优先式启动、保持和停止控制程序。
2.逻辑控制的基本形式
(1)联锁控制。在生产机械的各种运动之间,往往存在着某种相互制约的关系,一般采用联锁来实现。用反映某一运动的联锁信号触点去控制另一运动相应的电路,实现两个运动的相互制约,达到联锁控制的要求。联所控制的关键是正确地选择和使用联锁信号:
不能同时发生运动的联锁控制;
互为发生条件的联锁控制;
顺序步进控制。
在实践中,顺序步进控制的实例很多。在顺序依次发生的运动之间,采用顺序步进的控制方式。选择代表前一个运动的常开触点串在后一个运动的启动线路中,作为后一个运动发生的必要条件。同时选择代表后一个运动的常闭触点串入前一个运动的关断线路里,这样,只有前一个运动发生了,才允许后一个运动可以发生,而一旦后一个运动发生了,就立即使前一个运动停止,因此可以实现各个运动严格的依赖预定的顺序发生和转换,达到顺序步进控制,保证不会发生顺序的错乱。
集中控制与分散控制。在多台单机连成的自动线上,有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。
自动控制与手动控制。在自动或半自动工作机械上,有自动工作控制与手动调整控制的联锁。
(2)按控制过程变化参量的控制。在工业自动化生产过程中,仅用简单的联锁控制不能满足要求,有时要用反映运动状态的物理量,像行程、时间、速度、压力、温度的量进行控制。
其次是要详细绘制电控系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆装置状态表四个部分组成。状态转换表全面、完整地展示了电控系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换,非常直观,对建立电控系统的整体联系、动态变化的概念有很大帮助,是进行电控系统的分析和设计的有效工具。
有了状态转换表,便可进行电控系统的逻辑设计。包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件(输出端点)的逻辑函数式两个内容。这两个函数式组,既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达形式,又是构成电控系统实现控制目标的具体程序。
PLC程序的编制就是将逻辑设计的结果转化。PLC作为工业控制计算机,逻辑设计的结果(逻辑函数式)能够很方便的过渡到PLC程序,特别是语句表形式,其结构和形式都与逻辑函数非常相似,很容易直接由逻辑函数式转化。当然,如果设计者需要由梯形图程序作为一种过渡,或者选用的PLC的编程具有图形输入的功能,则也可以首先由逻辑函数式转化为梯形图程序。
程序的完善和补充是逻辑设计法的最后一步。包括手动调整工作方式的设计、手动与自动工作方式的选择、自动工作循环、保护措施等。
3.利用状态流程图的程序设计方法
如前所述,状态流程图又叫状态转移图,它是完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性的一种图形,是分析和设计电控系统控制程序的重要工具。利用状态流程图进行程序设计时可以按以下几步进行。一是按照机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出状态流程图。二是在画出的状态流程图上以PLC输入点或其它元件定义状态转换条件。当转换条件的实际内容不止一个时,每个具体内容定义一个PLC元件编号,并以逻辑组合形式表现为有效转换条件。三是按照机械或工艺提供的电气执行元件功能表,在状态流程图上对每个状态和动作命令配上图上实现该状态或动作命令的控制功能的电气执行元件,并以对应的PLC输出点的编号定义这些电气执行元件。
很多PLC生产厂家都专门设计了用于编制步进顺序控制程序的指令。三菱FX2系列PLC和配置的大量状态器(S0—S899)就可用于步进顺序控制程序的设计。
用步进指令设计PLC程序时,通常是利用状态流程图,而且设计的程序与状态流程图有严格的而明确的对应关系。
设计时,首先要按工艺及控制要求画出系统的状态流程图,用状态器(S0—S899)对各状态命名,标出与各状态对应的执行元件的PLC输出编号和各状态条件的PLC输入编号。然后就可以用STL/RET指令编程。
图5是一个包含用选择性分支、跳转和局部循环的自动工作机械的状态流程图。
4.程序调试和模拟运行
PLC应用程序设计完成以后,可以在实验室里或办公室里进行模拟调试和运行。程序检验是第一步,将编好的应用程序输入编程器,经过程序检验,改正编程语法和数据错误,再逐条搜索与所设计程序核对无误后传入CPU模块RAM存储器中。
(1)信号的模拟。用模拟开关模拟输入信号,开关的一端接入相对应的输入端点,另一端作为公共端,接在PLC输入信号电源的负端(当要求输入信号公共端为正端电源时)输入程序后,扳动开关,接通后断开输入信号,来模拟机械动作使检测元件状态发生变化,并通过输入、输出端点的指示灯来观察输入输出端点的状态变化。
(2)按状态转换表进行模拟运行。首先对照输入信号状态表,设置好原始状态情况下所有输入信号的状态,再使PLC运行。按工步状态在一个工作循环里逐步转换的顺序,依次发出状态转换主令信号,则系统将依次进行工步状态转换。每发出一个状态转换主令信号,系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态。仔细观察输出端点指示灯,并与执行元件动作节拍表对照,看各输出端点的状态是否在每个工步状态里都与执行元件动作节拍表里要求的状态一致。如果是一致,说明PLC应用程序设计正确,符合控制要求。这样逐步检查,以使其都达到状态。
检查和修正编程错误。当模拟运行带某一工步状态,发现某个输出点的显示与执行元件动作节拍表要求的状态不一致时,则编程有错需要修改。这里首先检查标号是否有错;逻辑函数是否正确;PLC程序是否有误;输入程序是否正确,一般说来,经过上述几点检查,定会找出并改正存在的错误。
用户程序通过调试和修改,正确通过模拟运行,设计任务即告完成,转入现场使用调试。
(作者单位:广东省工业高级技工学校)
1.启动、停止和保持控制
使输入信号保持时间超过一个扫描周期的自我维持电路构成有记忆功能元件控制回路的基本环节,它经常用于内部继电器、输出点控制回路,基本形式有两种。
(1)启动优先式。图1是启动优先式启动、保持和停止控制程序。
2.逻辑控制的基本形式
(1)联锁控制。在生产机械的各种运动之间,往往存在着某种相互制约的关系,一般采用联锁来实现。用反映某一运动的联锁信号触点去控制另一运动相应的电路,实现两个运动的相互制约,达到联锁控制的要求。联所控制的关键是正确地选择和使用联锁信号:
不能同时发生运动的联锁控制;
互为发生条件的联锁控制;
顺序步进控制。
在实践中,顺序步进控制的实例很多。在顺序依次发生的运动之间,采用顺序步进的控制方式。选择代表前一个运动的常开触点串在后一个运动的启动线路中,作为后一个运动发生的必要条件。同时选择代表后一个运动的常闭触点串入前一个运动的关断线路里,这样,只有前一个运动发生了,才允许后一个运动可以发生,而一旦后一个运动发生了,就立即使前一个运动停止,因此可以实现各个运动严格的依赖预定的顺序发生和转换,达到顺序步进控制,保证不会发生顺序的错乱。
集中控制与分散控制。在多台单机连成的自动线上,有在总操作台上的集中控制和在单机操作台上分散控制的联锁。
自动控制与手动控制。在自动或半自动工作机械上,有自动工作控制与手动调整控制的联锁。
(2)按控制过程变化参量的控制。在工业自动化生产过程中,仅用简单的联锁控制不能满足要求,有时要用反映运动状态的物理量,像行程、时间、速度、压力、温度的量进行控制。
其次是要详细绘制电控系统状态转换表。通常它由输出信号状态表、输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆装置状态表四个部分组成。状态转换表全面、完整地展示了电控系统各部分、各时刻的状态和状态之间的联系及转换,非常直观,对建立电控系统的整体联系、动态变化的概念有很大帮助,是进行电控系统的分析和设计的有效工具。
有了状态转换表,便可进行电控系统的逻辑设计。包括列写中间记忆元件的逻辑函数式和列写执行元件(输出端点)的逻辑函数式两个内容。这两个函数式组,既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达形式,又是构成电控系统实现控制目标的具体程序。
PLC程序的编制就是将逻辑设计的结果转化。PLC作为工业控制计算机,逻辑设计的结果(逻辑函数式)能够很方便的过渡到PLC程序,特别是语句表形式,其结构和形式都与逻辑函数非常相似,很容易直接由逻辑函数式转化。当然,如果设计者需要由梯形图程序作为一种过渡,或者选用的PLC的编程具有图形输入的功能,则也可以首先由逻辑函数式转化为梯形图程序。
程序的完善和补充是逻辑设计法的最后一步。包括手动调整工作方式的设计、手动与自动工作方式的选择、自动工作循环、保护措施等。
3.利用状态流程图的程序设计方法
如前所述,状态流程图又叫状态转移图,它是完整地描述控制系统的工作过程、功能和特性的一种图形,是分析和设计电控系统控制程序的重要工具。利用状态流程图进行程序设计时可以按以下几步进行。一是按照机械运动或工艺过程的工作内容、步骤、顺序和控制要求画出状态流程图。二是在画出的状态流程图上以PLC输入点或其它元件定义状态转换条件。当转换条件的实际内容不止一个时,每个具体内容定义一个PLC元件编号,并以逻辑组合形式表现为有效转换条件。三是按照机械或工艺提供的电气执行元件功能表,在状态流程图上对每个状态和动作命令配上图上实现该状态或动作命令的控制功能的电气执行元件,并以对应的PLC输出点的编号定义这些电气执行元件。
很多PLC生产厂家都专门设计了用于编制步进顺序控制程序的指令。三菱FX2系列PLC和配置的大量状态器(S0—S899)就可用于步进顺序控制程序的设计。
用步进指令设计PLC程序时,通常是利用状态流程图,而且设计的程序与状态流程图有严格的而明确的对应关系。
设计时,首先要按工艺及控制要求画出系统的状态流程图,用状态器(S0—S899)对各状态命名,标出与各状态对应的执行元件的PLC输出编号和各状态条件的PLC输入编号。然后就可以用STL/RET指令编程。
图5是一个包含用选择性分支、跳转和局部循环的自动工作机械的状态流程图。
4.程序调试和模拟运行
PLC应用程序设计完成以后,可以在实验室里或办公室里进行模拟调试和运行。程序检验是第一步,将编好的应用程序输入编程器,经过程序检验,改正编程语法和数据错误,再逐条搜索与所设计程序核对无误后传入CPU模块RAM存储器中。
(1)信号的模拟。用模拟开关模拟输入信号,开关的一端接入相对应的输入端点,另一端作为公共端,接在PLC输入信号电源的负端(当要求输入信号公共端为正端电源时)输入程序后,扳动开关,接通后断开输入信号,来模拟机械动作使检测元件状态发生变化,并通过输入、输出端点的指示灯来观察输入输出端点的状态变化。
(2)按状态转换表进行模拟运行。首先对照输入信号状态表,设置好原始状态情况下所有输入信号的状态,再使PLC运行。按工步状态在一个工作循环里逐步转换的顺序,依次发出状态转换主令信号,则系统将依次进行工步状态转换。每发出一个状态转换主令信号,系统将结束一个工步状态转入下一个工步状态。仔细观察输出端点指示灯,并与执行元件动作节拍表对照,看各输出端点的状态是否在每个工步状态里都与执行元件动作节拍表里要求的状态一致。如果是一致,说明PLC应用程序设计正确,符合控制要求。这样逐步检查,以使其都达到状态。
检查和修正编程错误。当模拟运行带某一工步状态,发现某个输出点的显示与执行元件动作节拍表要求的状态不一致时,则编程有错需要修改。这里首先检查标号是否有错;逻辑函数是否正确;PLC程序是否有误;输入程序是否正确,一般说来,经过上述几点检查,定会找出并改正存在的错误。
用户程序通过调试和修改,正确通过模拟运行,设计任务即告完成,转入现场使用调试。
(作者单位:广东省工业高级技工学校)