西门子S7-200SMART模块云南代理价格

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时间控制逻辑的PLC程序设计

    一个控制系统中往往含有时间控制环节，PLC控制系统中的时间控制环节通常是由PLC的内部时间控制单元来实现的。计时器是PLC中常用的而且是有效、重要的时间控制单元。通过对计时器控制功能与其他逻辑指令的结合，可以实现许多工程中难以解决的时间控制问题。

    有的PLC指令系统中已经给出了几种不同的时间控制功能指令，可以直接使用。而大部分指令系统只提供了一种基本的计时单元，通过它与其他逻辑控制指令组合才能实现各种时间控制方式。常用时间控制逻辑包括：

    ·脉冲跟随逻辑；

    ·定宽脉冲逻辑；

    ·延时置位逻辑；

    ·记忆延时置位逻辑：

    ·延时复位逻辑等。

    下面，以脉冲跟随逻辑的实现为例来说明时间控制逻辑程序的设计方法。

    脉冲跟随逻辑中的输出信号随输入信号的变化而变化，但又受到设定时间的限制，信号状态如图5.9所示。

    ·当输入信号X400由“0”变为“1”状态并保持时，输出Y430信号跟随输入信号X400，

    并保持宽度为计时时间的脉冲宽度。

    ·若X400的信号不保持足够时间，则输出Y430信号就只能跟随输入信号X400变为“0”状态。

    ·若复位信号出现时，输出Y430信号也变为“0”状态。

    这种逻辑关系程序设计的关键问题是信号跟随的处理：即当输入信号由“0”变为“1”时，输出信号也由“0”变为“1”状态，当输入信号由“1”变为“0”时，输出信号也变为“0”状态。接下来的问题就是计时问题了。

    根据以上分析，可得出输出信号的几种变化情况。

    ·使输出信号置位的情况只有一种．即输入信号的上升沿。

    ·使输出信号复位的情况有3种，计时时间到位信号、输入信号的下降沿、复位信号的上升沿。

    ·输出信号处于“1”状态时，若复位信号出现上升沿，则输出信号就被置位，直到下一个输入信号出现上升沿。

    实现脉冲跟随逻辑的梯形图如图5.10所示。

    图5.9    脉冲跟随逻辑状态关系图
在许多控制系统中，常常要遇到一个设备动作时，另一个设备也随之动作，当源信号保持高电平时，被控信号动作一次后就不再动作了。这就是由一个信号的上升沿或下降沿来启动某些控制功能，即不管信号的电平如何，只有检测到该信号由状态“0”变为“1”或由“1”变为“0”的过程，才起作用。这就涉及到边沿信号的检测问题。

    对边沿信号的检测有两种方法。

    ·指令检测法：有些PLC的指令系统提供了边沿检测指令，如西门子公司的S7系列

    PLC中就用专门的边沿信号检测指令，可直接采用。

    ·程序检测法：很多PLC的指令系统没有提供边沿信号检测指令，程序设计中如果需

    要对边沿信号进行检测，就要自己设计一段程序来实现这种功能。

    边沿信号检测程序的设计原理并不复杂，基本思路是：每个周期都把检测的信号的状态记忆，并与前一个周期的状态相比较；如果状态有变化，就产生边沿信号，并保持一个周期，否则就不产生边沿控制信号。其信号检测真值表如表5.3所示。

    表5.3   边沿信号检测真值表

    边沿信号的检测程序如图5.8所示，包括上升沿信号检测与下降沿信号检测两段。

    图5.8    边沿信号检测程序

    以上升沿信号检测程序为例，进行说明。

    ·个扫描周期：X400没有状态变化，M100和M101的状态均为“0”。

    ·第二个扫描周期：X400的状态由“0”变为“1”，执行程序的一行时，第二行尚未扫描，

    因此M101仍为“0”状态，M100被置“1”；当执行到第二行时，M101也被置为“1”。

    ·第三个扫描周期：X400仍保持为“1”状态，M101也为“1”状态，M100被清零，M101

    保持“1”状态，直到某一个扫描周期中X400变为“0”状态时，M101变为“0”状态。

    这样就实现了对输入信号X430上升沿的检测，使M100保持宽度为一个扫描周期的时间脉冲信号。下降沿信号检测程序的原理与此相同。

    在逻辑控制系统中，控制按钮是不可少的操作设备。根据控制按钮在系统所实现的功能，可将其分为4类：点动运行按钮、启动和停止控制按钮、速度升降控制按钮、信号模拟控制按钮。这些按钮中（包括一些选择开关信号），有的可自动复位，有的则不能自动复位（即自锁按钮）。

    不同种类的按钮信号在程序设计中的处理方法是不同的，下面介绍前3类按钮的程序设计问题。

    1．启动与停止控制按钮的程序设计

    在一个PLC控制系统中，通常利用启动、停止控制按钮来控制被控对象的启动与停止。两个按钮一般成对出现，分别执行设备的启动运行和停止运行两种功能。要求按一次启动按钮，执行启动功能，按停止按钮时才执行停止功能。在程序处理方法上有两种。

    ·自锁定方式：这是从继电器控制系统中沿袭而来的，其控制梯形图如图5.4所示。图中，X400为启动信号，X401为停止信号（常闭点输入），M100为故障停止信号，线圈Y430为输出信号，通过Y430的常开触点与X400并联，实现自锁定功能。

    ·指令锁存方式：它是直接利用PLC控制器指令系统中的S/R（置位／复位）指令，实现这种方法的梯形图如图5.5所示。当启动信号X400出现“1”状态时，如果其他启动允许条件满足（故障信号Ml01为“0”），且没有停止信号X401，就将输出信Y430锁定在“1”状态，设备运行；当停止按钮或故障信号出现“1”状态时，将输出信号Y430复位，输出“0”信号状态，设备停止运行。

    2．点动运行控制按钮的程序设计

    这类按钮一般根据工艺要求需要设置一组，主要用于设备测试。按下按钮，设备就以系统设定的速度运行；松开时，按钮自动复位，设备就停止运行。程序的设计比较简单，一般采用直接输出方法，不用锁定，梯形图如图5.6所示，其中M100为点动运行允许条件。

    图5.4    自锁逻辑控制梯形图

    图5.5    指令锁存逻辑控制梯形图

    3．速度升降控制按钮的程序设计

    速度升降控制按钮不是直接控制设备的启动与停止，而是改变设备的运行状态。按升速按钮，被控设备就以一定的加速度升速；按降速按钮，被控设备就按一定的加速度减速，升、降按钮均不按下则为速度保持段，时序波形图如图5.7所示。

    图5.6    点动按钮控制输出程序

    应该注意的是，由于PLC控制器周期扫描机制的限制，它不能输出平滑的速度给定值，一般是以阶梯式输出给定值，在宏观上看设备的速度是平稳上升或下降的。

    程序设计的基本思想是：先设置一个时间基准△t，每经过△t时间，就在现有的输出给定值的基础上加上或减少一个微小量△s，输出给控制设备的传动装置。

    升降速的增量值△s（即：单位时间基准△t内的速度增量），可按下式计算：

    式中，a-工艺要求的升、降速的加速度值；

    Smax -设备允许的大速度；

    D-设备允许的大速度所对应的数字量输出值。

    例如，某被控设备的速度为20m/s，对应的数字量输出值为2047，升降时要求有两级：慢加速时，加速度不超过+0.5m/S2；快加速时，加速度不超过+2m／s²。设定时间基准为100ms，则升降速增量为：

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