PLC使用經(jīng)常出現的問(wèn)題分析

PLC作為工業(yè)領(lǐng)域的核心，正廣泛應用到諸多產(chǎn)品當中。深入的了解使用和解決知識，將可以極大促進(jìn)PLC的推廣與服務(wù)提升，本文就硬、軟兩方面，選取梯形圖為編程語(yǔ)言，本文選取了PLC使用過(guò)程中易出現的幾個(gè)問(wèn)題，并對解決方法進(jìn)行了分析。

PLC的控制方式屬于存儲程序控制，其控制功能是通過(guò)存放在存儲器內的程序來(lái)實(shí)現的，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)現了控制的軟件化?？删幊炭刂破鞯膬?yōu)點(diǎn)在于可字，從軟件來(lái)講，其控制程序可編輯、可修改;從硬件上講，其外部設備配置可變。構建一個(gè)PLC控制系統的重心就在于控制程序的編制，但外部設備的選用也將對程序的編制產(chǎn)生影響。因此在進(jìn)行程序設計時(shí)應結合實(shí)際需要，硬、軟件綜合考慮。

一、外部輸入設備的選用與PLC輸入繼電器的使用

1. 外部輸入信號的采集

PLC的外部設備主要是指控制系統中的輸入輸出設備，其中輸人設備是對系統發(fā)出各種控制信號的主令電器，在編寫(xiě)控制程序時(shí)必須注意外部輸入設備使用的是常開(kāi)還是常閉觸點(diǎn)，并以此為基礎進(jìn)行程序編制。否則易出現控制錯誤。

在PLC內部存儲器中有專(zhuān)用于輸入狀態(tài)存儲的輸入繼電器區，各輸入設備(開(kāi)關(guān)、按鈕、行程開(kāi)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域內，每個(gè)輸入繼電器可存儲一個(gè)輸入設備狀態(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(wú)數個(gè)常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)用于編程。每個(gè)軟繼電器僅對應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(xiàn)圈通電，則程序中所有該繼電器的觸點(diǎn)都動(dòng)作。輸入繼電器作為PLC接收外部主令信號的器件，通過(guò)接線(xiàn)與外部輸入設備相聯(lián)系，其線(xiàn)圈狀態(tài)只能由外部輸入信號驅動(dòng)。

輸入設備選用的是按鈕SB0的常閉觸點(diǎn)，輸入繼電器X0的線(xiàn)圈狀態(tài)取決于SB0的狀態(tài)。該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線(xiàn)圈狀態(tài)為1通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作，即常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi);若按下該按鈕，則輸入繼電器X0線(xiàn)圈狀態(tài)為0斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均恢復常態(tài)。如果輸入繼電器連接的輸入設備是按鈕SB0的常開(kāi)觸點(diǎn)，則情況恰好相反：在該按鈕未按下時(shí)，輸入繼電器X0線(xiàn)圈狀態(tài)為0斷電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均不動(dòng)作;若按下該按鈕，輸入繼電器X0線(xiàn)圈狀態(tài)為1通電狀態(tài)，程序中所有X0觸點(diǎn)均動(dòng)作。

2. 停車(chē)按鈕使用常閉型

由于PLC在運行程序判別觸點(diǎn)通斷狀態(tài)時(shí)，只取決于其內存中輸入繼電器線(xiàn)圈的狀態(tài)，并不直接識別外部設備，因此編程時(shí)，外部設備的選用與程序中的觸點(diǎn)類(lèi)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)易出現的問(wèn)題。最典型的例子是基本控制--起保?？刂浦械耐＼?chē)控制。

起保?？刂葡到y中，按鈕SB0用于停車(chē)控制，因此使用其常閉觸點(diǎn)串聯(lián)于控制線(xiàn)路。SBl為起動(dòng)按鈕，使用其常開(kāi)觸點(diǎn)。若使用相同的設備(即停車(chē)SB0用常閉觸點(diǎn)，起動(dòng)SBl用常開(kāi)觸點(diǎn))，利用PLC進(jìn)行該控制，則需編程梯形圖程序。

3. 停車(chē)按鈕使用常開(kāi)型

若希望編制出符合我們平時(shí)閱讀習慣的梯形圖程序)，則在選用外部停車(chē)設備時(shí)需使用按鈕SB0的常開(kāi)觸點(diǎn)與X0相連。

程序中停車(chē)信號X0使用的觸點(diǎn)類(lèi)型卻不相同，其原因就是連接在輸入繼電器X0上的外部停車(chē)按鈕觸點(diǎn)類(lèi)型選用不同。圖4所示梯形圖程序更加符合我們的閱讀習慣，也更易分析其邏輯控制功能，因此在PLC構成控制系統中，外部開(kāi)關(guān)、按鈕無(wú)論用于起動(dòng)還是停車(chē)，一般都選用常開(kāi)型，這是一個(gè)在使用PLC時(shí)需要格外注意的問(wèn)題。

二、PLC的串行運行方式與控制程序的編制

PLC與繼電接觸器控制的重要區別之一就是工作方式不同。繼電接觸器控制系統是按并行方式工作的，也就是說(shuō)是按同時(shí)執行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而PLC是以串行方式工作的，PLC在循環(huán)執行程序時(shí)，是按照語(yǔ)句的書(shū)寫(xiě)順序自上而下進(jìn)行邏輯運算，而前面邏輯運算的結果會(huì )影響后面語(yǔ)句的邏輯運算結果。因此梯形圖編程時(shí)，各語(yǔ)句的位置也會(huì )對控制功能產(chǎn)生關(guān)鍵影響。例如：X0接通3次，Y3接通，X0再接通1次，Y3斷開(kāi)。X0接通3次，Y3接通瞬間即斷開(kāi)。

上面兩個(gè)程序中，輸出Y3、計數器CTl02及內部通用繼電器R0前面的邏輯條件均相同，僅僅是計數器CTl02所在語(yǔ)句位置發(fā)生了變化，而兩段程序的運行結果就截然不同。這是因為CTl02對輸出Y3的影響方式發(fā)生了變化。執行第一段程序時(shí)，將首先判斷輸出Y3的狀態(tài)，再判斷CTl02的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化只能在下一個(gè)掃描周期對Y3產(chǎn)生影響;而執行第二段程序時(shí)，將首先判斷CTl02的狀態(tài)，再判斷輸出Y3的狀態(tài)，CTl02的狀態(tài)變化將在該掃描周期直接影響Y3的狀態(tài)。

從以上討論可以得出，由于PLC采用串行工作方式，所以即使是同一元件，在梯形圖中所處的位置不同，其工作狀態(tài)也會(huì )有所不同，因此在利用梯形圖進(jìn)行控制程序編制時(shí)，應對控制任務(wù)進(jìn)行充分分析，合理安排各編程元件的位置，才能夠更為準確地實(shí)現控制。

三、PLC的編程元件

PLC的各種功能主要是通過(guò)運行控制程序來(lái)實(shí)現。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內存區域所提供的一個(gè)二進(jìn)制位單元，又被稱(chēng)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、內部通用繼電器Rn、定時(shí)(計數)器等，其參與控制的方式主要是通過(guò)對應觸點(diǎn)的通斷狀態(tài)改變影響邏輯運算結果即輸出。

字元件則為PLC內存區域內的一個(gè)字單元(16bit)，主要用作功能指令和高級指令的編程元件，通常用以存放數據，如數據寄存器DTn，定時(shí)(計數)器的設定值SVn、經(jīng)過(guò)值EVn等。字元件沒(méi)有觸點(diǎn)，通常以整體內容參與控制。

值得注意的是內存中的輸入(X)區、輸出(Y)區和內部通用(R)區，該區中的每個(gè)bit均可用作位元件，而且每16bit可構成一個(gè)字元件，如WRIO即是由16個(gè)位元件R100～R10F構成的字元件，該字元件中的內容一旦發(fā)生變化，這16個(gè)位的狀態(tài)也隨之發(fā)生改變。WR0即為字元件，是左移位指令SR的編程元件，而Y0為輸出軟繼電器的線(xiàn)圈，X0、X1、X2、X3則為輸人軟繼電器的觸點(diǎn)，其中第4步的R4觸點(diǎn)為位元件R4的常開(kāi)觸點(diǎn)，而位元件R4又是字元件WR0中的一位，因此其狀態(tài)受限于WR0的移位結果。

四、順序控制多步同輸出的編程方法

順序控制是生產(chǎn)現場(chǎng)常見(jiàn)的一類(lèi)控制任務(wù)，步進(jìn)指令是PLC指令庫中專(zhuān)用于順序控制的。步進(jìn)指令編程時(shí)，根據工藝流程將程序劃分為一個(gè)個(gè)獨立的程序段，執行時(shí)，CPU嚴格按梯形圖編程順序，只有執行完前一段程序后才能激活下一段程序，并在下一段程序執行之前，將前面程序段復位。并且在語(yǔ)法上要求各程序段所使用的輸出不允許重復。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(lái)了一定的困難。借助于內部通用繼電器可方便解決這一難題。

控制任務(wù)每個(gè)循環(huán)的工作可以劃分為八步，其中第1步與第5步動(dòng)作相同，均為上升;第3步和第7步動(dòng)作相同，均為下降。在利用步進(jìn)指令進(jìn)行編程時(shí)，這兩個(gè)工步所對應的程序段的輸出不能直接設置為Y3、Y4，同一個(gè)輸出使用兩次則會(huì )出現語(yǔ)法錯誤。這時(shí)應考慮使用用于存儲中間狀態(tài)的內部通用繼電器Rn來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

五、結束語(yǔ)

初學(xué)者對于PLC的基本應用易于掌握，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)行認真分析，合理選擇外部設備和編程元件，并以此為基礎進(jìn)行編程;在編程過(guò)程中，如能靈話(huà)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。