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这种现象说明整流和开关电源工作基本正常,问题出在开关电源的某一路不正常(整流二极管击穿或开路,可以用万用表测量开关电源的几路整流二极管,很容易发现问题。换一个相应的整流二极管问题就解决了。这种问题一般是二极管的耐压偏低,电源脉动冲击造成的。(3)有时显示[f0022,f0001,a0501]不定(mm4),敲击机壳或动一动面板和主板时而能正常,一般属于接插件的问题,检查一下各部位接插件。也发现有个别机器是因为线路板上的阻容元件质量问题或焊接不良所致。(4)上电后显示[-----](mm4),一般是主控板问题。多数情况下换一块主控板问题就解决了,一般是因为外围控制线路有强电干扰造成主控板某些元件(如帖片电容、电阻等)损坏所。
4.增强外部故障的检测与处理能力根据统计资料表明:在PLC控制系统的故障中。CPU占5%,I/O接口占15%,输入设备占45%,输出设备占30%,线路占5%。前二项共20%故障属于PLC的内部故障,它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理;而其余80%的故障属于PLC的外部故障。因此,PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的智能模块,进一步提高系统的可靠性。5.编程语言多样化在PLC系统结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外,为了适应各种控制要求,出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言(BASIC、C语言等)。
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外部输入设备的选用与PLC输入继电器的使用
PLC的控制方式属于存储程序控制,其控制功能是通过存放在存储器内的程序来实现的,若要对控制功能作必要修改,只需改变控制程序即可,这就实现了控制的软件化。可编程控制器的优点在于"可"字,从软件来讲,其控制程序可编辑、可修改;从硬件上讲,其外部设备配置可变。构建一个PLC控制系统的ZX就在于控制程序的编制,但外部设备的选用也将对程序的编制产生影响。因此在进行程序设计时应结合实际需要,硬、软件综合考虑。本文就硬、软两方面,选取梯形图为编程语言,以松下电工FPO-C32型PLC为例,对PLC使用过程中易出现的几个问题及解决方法进行了分析。
一、外部输入设备的选用与PLC输入继电器的使用
1. 外部输入信号的采集
PLC的外部设备主要是指控制系统中的输入输出设备,其中输人设备是对系统发出各种控制信号的主令电器,在编写控制程序时必须注意外部输入设备使用的是常开还是常闭触点,并以此为基础进行程序编制。否则易出现控制错误。
在PLC内部存储器中有于输入状态存储的输入继电器区,各输入设备(开关、按钮、行程开关或传感器信号)的状态经由输入接口电路存储在该区域内,每个输入继电器可存储一个输入设备状态。PLC中使用的"继电器"并非实体继电器,而是"软继电器",可提供无数个常开、常闭触点用于编程。每个"软继电器"仅对应PLC存储单元中的一位(bit),该位状态为"1",表示该"软继电器线圈"通电,则程序中所有该继电器的触点都动作。输入继电器作为PLC接收外部主令信号的器件,通过接线与外部输入设备相联系,其"线圈"状态只能由外部输入信号驱动。输入信号的采集工作示意图如图1。
输入继电器线圈其状态取决于外部设备状态
PLC输入信号采集示意图
图1中,输入设备选用的是按钮SB0的常闭触点,输入继电器X0的线圈状态取决于SB0的状态。该按钮未按下时,输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态,程序中所有X0触点均动作,即常开触点接通,常闭触点断开;若按下该按钮,则输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态,程序中所有X0触点均恢复常态。如果输入继电器连接的输入设备是按钮SB0的常开触点,则情况恰好相反:在该按钮未按下时,输入继电器X0线圈状态为"0"断电状态,程序中所有X0触点均不动作;若按下该按钮,输入继电器X0线圈状态为"1"通电状态,程序中所有X0触点均动作。
2. 停车按钮使用常闭型
由于PLC在运行程序判别触点通断状态时,只取决于其内存中输入继电器线圈的状态,并不直接识别外部设备,因此编程时,外部设备的选用与程序中的触点类型密切相关。这是一个在对照电气控制原理图进行PLC编程时易出现的问题。典型的例子是基本控制--"起保停控制"中的停车控制。
图2 "起保停控制"电气原理图
图2为"起保停控制"电气原理图,在该系统中,按钮SB0用于停车控制,因此使用其常闭触点串联于控制线路。SBl为起动按钮,使用其常开触点。若使用相同的设备(即停车SB0用常闭触点,起动SBl用常开触点),利用PLC进行该控制,则需编程梯形图程序(图3):
图3 "起保停控制"梯形图程序(停车按钮使用常闭触点)
I/O分配:SB0--X0,SBl--Xl,输出Y0
该梯形图中停车信号X0使用的是常开触点串联在控制线路中,这是因为外部停车设备选取按钮常闭触点所致,不操作该按钮,则输出Y0正常接通,若按下该按钮,输出Y0断电。
3. 停车按钮使用常开型
若希望编制出符合我们平时阅读习惯的梯形图程序(图4),则在选用外部停车设备时需使用按钮SB0的常开触点与X0相连。
图4 "起保停控制"梯形图程序(停车按钮使用常开触点)
I/O分配:SB0--X0,SBl--Xl,输出Y0
图3、4梯形图完成相同的控制功能,程序中停车信号X0使用的触点类型却不相同,其原因就是连接在输入继电器X0上的外部停车按钮触点类型选用不同。图4所示梯形图程序更加符合我们的阅读习惯,也更易分析其逻辑控制功能,因此在PLC构成控制系统中,外部开关、按钮无论用于起动还是停车,一般都选用常开型,这是一个在使用PLC时需要格外注意的问题。
二、PLC的"串行"运行方式与控制程序的编制
PLC与继电接触器控制的重要区别之一就是工作方式不同。继电接触器控制系统是按"并行"方式工作的,也就是说是按同时执行的方式工作的,只要形成电流通路,就可能有几个电器同时动作。而PLC是以"串行"方式工作的,PLC在循环执行程序时,是按照语句的书写顺序自上而下进行逻辑运算,而前面逻辑运算的结果会影响后面语句的逻辑运算结果。因此梯形图编程时,各语句的位置也会对控制功能产生关键影响。例如:
5 程序1
程序1调试结果:X0接通3次,Y3接通,X0再接通1次,Y3断开。
6 程序2
程序2程序调试结果.X0接通3次,Y3接通即断开。
上面两个程序中,输出Y3、计数器CTl02及内部通用继电器R0前面的逻辑条件均相同,仅仅是计数器CTl02所在语句位置发生了变化,而两段程序的运行结果就截然不同。这是因为CTl02对输出Y3的影响方式发生了变化。执行段程序时,将首先判断输出Y3的状态,再判断CTl02的状态,CTl02的状态变化只能在下一个扫描周期对Y3产生影响;而执行第二段程序时,将首先判断CTl02的状态,再判断输出Y3的状态,CTl02的状态变化将在该扫描周期直接影响Y3的状态。
从以上讨论可以得出,由于PLC采用"串行"工作方式,所以即使是同一元件,在梯形图中所处的位置不同,其工作状态也会有所不同,因此在利用梯形图进行控制程序编制时,应对控制任务进行充分分析,合理安排各编程元件的位置,才能够更为准确地实现控制。
三、PLC的编程元件
PLC的各种功能主要是通过运行控制程序来实现。编制程序时,需要合理使用PLC提供的编程元件(即软元件)。FPO型PLC中常用的编程元件有两种:位元件(bit)和字元件(word)。位元件实际上是PLC内存区域所提供的一个二进制位单元,又被称为软继电器,主要用作基本顺序指令的编程元件,如输入继电器Xn、输出继电器Yn、内部通用继电器Rn、定时(计数)器等,其参与控制的方式主要是通过对应触点的通断状态改变影响逻辑运算结果即输出。
字元件则为PLC内存区域内的一个字单元(16bit),主要用作功能指令和高级指令的编程元件,通常用以存放数据,如数据寄存器DTn,定时(计数)器的设定值SVn、经过值EVn等。字元件没有触点,通常以整体内容参与控制。
值得注意的是内存中的输入(X)区、输出(Y)区和内部通用(R)区,该区中的每个bit均可用作位元件,而且每16bit可构成一个字元件,如WRIO即是由16个位元件R100~R10F构成的字元件,该字元件中的内容一旦发生变化,这16个位的状态也随之发生改变。如:
图7 编程元件示例程序
图7所示程序中,WR0即为字元件,是左移位指令SR的编程元件,而Y0为输出软继电器的线圈,X0、X1、X2、X3则为输人软继电器的触点,其中第4步的R4触点为位元件R4的常开触点,而位元件R4又是字元件WR0中的一位,因此其状态受限于WR0的移位结果。
四、顺序控制多步同输出的编程方法
顺序控制是生产现场常见的一类控制任务,步进指令是PLC指令库中于顺序控制的。步进指令编程时,根据工艺流程将程序划分为一个个独立的程序段,执行时,CPU严格按梯形图编程顺序,只有执行完前一段程序后才能激活下一段程序,并在下一段程序执行之前,将前面程序段复位。并且在语法上要求各程序段所使用的输出不允许重复。这在解决顺序控制任务中有多步同输出的情况时,就带来了一定的困难。借助于内部通用继电器可方便解决这一难题。如某一顺序控制任务如以下流程图(图8)所示。
图8 某机械手动作流程图
从机械手动作流程图可以看出,这个控制任务每个循环的工作可以划分为八步,其中第1步与第5步动作相同,均为上升;第3步和第7步动作相同,均为下降。在利用步进指令进行编程时,这两个工步所对应的程序段的输出不能直接设置为Y3、Y4,同一个输出使用两次则会出现语法错误。这时应考虑使用用于存储中间状态的内部通用继电器Rn来解决这个问题。如图7所示梯形图程序,其中R1、R5分别被定义为第1步与第5步的输出,R3、R7分别被定义为第3步与第7步的输出,在步进结束后再将R1、R5的状态输出到上升Y3,将R3、R7的状态输出到下降Y4,通过这样的方法可方便解决顺序控制任务中若干工步输出相同的问题。
图9 机械手控制梯形图
五、结束语
初学者对于PLC的基本应用易于掌握,但要做到灵活使用仍需对一些难点和使用技巧深刻理解。在编程之前,要对控制任务进行认真分析,合理选择外部设备和编程元件,并以此为基础进行编程;在编程过程中,如能灵话巧妙地使用编程元件,合理地进行程序编排,可使程序逻辑清楚,可读性增强。
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以保证PLC的绝缘性能。湿度太大也会影响模拟量输入/输出装置的精度。因此,不能将PLC安装在结露、雨淋的场所。3.注意环境污染不宜把PLC安装在有大量污染物(如灰尘、油烟、铁粉等)、腐烛性气体和可燃性气体的场所,尤其是有腐蚀性气体的地方,易造成元件及印刷线路板的腐蚀。如果只能安装在这种场所,在温度允许的条件下,可以将PLC封闭;或将PLC安装在密闭性较高的控制室内,并安装空气净化装置。4.远离振动和冲击源安装PLC的控制柜应当远离有强烈振动和冲击场所,尤其是连续、频繁的振动。必要时可以采取相应措施来减轻振动和冲击的影响,以免造成接线或插件的松动。5.远离强干扰源PLC应远离强干扰源,如大功率晶闸管装置、高频设备和大型动力设备。
具有加减算术运算、数据传送功能的增强型低档PLC。对于控制较复杂,要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等功能,可视控制规模大小及复杂程度,选用中档或PLC。但是中、PLC价格较贵,一般用于大规模过程控制和集散控制系统等场合。(四)响应速度要求PLC是为工业自动化设计的通用控制器,不同档次PLC的响应速度一般都能满足其应用范围内的需要。如果要跨范围使用PLC,或者某些功能或信号有特殊的速度要求时,则应该慎重考虑PLC的响应速度,可选用具有高速I/O处理功能的PLC,或选用具有快速响应模块和中断输入模块的PLC等。(五)系统可靠性的要求对于一般系统PLC的可靠性均能满足。对可靠性要求很高的系。
PLC控制系统设计的基本内容
1.确定系统运行方式与控制方式。PLC可构成各种各样的控制系统,如单机控制系统、集中控制系统等。在进行应用系统设计时,要确定系统的构成形式。
2.选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件,其选择的方法属于其他课程的内容。
3.PLC的选。PLC是控制系统的核心部件,正确选择PLC对于保证整个控制系统的经济指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等。
4.分配I/0点,绘制I/0连接图,必要时还须设计控制台(柜)。
5.设计控制程序。控制程序是整个系统工作的软件,是保证系统正常、、可靠的关键。因此控制系统的程序应经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
6.编制控制系统的文件,包括说明书、电气原理图及电气元件明细表、I/0连接图、I/O地址分配表、控制软件。