西门子PLC在和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上,增加了数值运算、闭环调节等功能,增加了模拟量和PID调节等功能模块;运算速度提高,CPU的能力赶上了工业控制计算机;通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN),因而也可构成为一个集散系统。是个人计算机也被吸收到PLC系统中。西门子PLC在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线,暨向下拓展功能,开放总线。相同点在微电子发展的背景下,从硬件的角度来看,PLC、工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小,都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。编程方面也有很多相同点。区别点由于PLC和计算机属于两类产品,经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具。实际上的区别继续存在。
在设计和模拟调试程序的同时,PLC之外的其它控制设备(如控制台、继电器屏等)的制作、接线工作可同时进行,以缩短生产周期。经制造厂调试后,应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过。1.3现场调试PLC装置在现场安装后,要进行联机调试,将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起,通过实际操作观测现场设备的运行状态,并根据现场实际情况及运行人员的要求对所编程序进行修改,使之与现场设备更为紧密地结合在一起,直至整个程控系统良好运行。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚,另一方面还要熟悉所有被控设备的工作原理。这部分工作量比较大,也是程序调试的关键。下面以火电厂输煤程控系统为例,进行具体分析说明。程控系统外围接口检查在火电厂输煤程控系统进行现场调试时,首先对皮带传感器信号、挡板到位信号、犁煤器上下位信号、高低煤位信号及设备状态等所有现场输人信号线路进行测。
并进行分步动作和循环动作的运行调试,以确保顺序程序控制原理的正确性。联机调试是把机床、CNC装置包括PLC和编程器连接起来进行的整机机电运行调试。联机调试工作在车间现场由具**电知识的多名工程人员协同进行。联机调试时,必须预先确定调试项目及其试验方法,并按先易后难,逻辑动作的先后、的原则,遂项进行调试试验。4.5数控加工代码的实现方法数控程序己经有ISO标注,可以分为准备G指令、辅助M指令、刀具T指令执、主轴S指令、进给F指令筹功能二准备功能G指令主要要规定刀具和工件的相对运动轨迹、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作:辅助功能M指令主要控制机床强电部分,包括主轴换向、冷却液开。
调试中发现的任何错误均显示相应的错误代码,调试人员可查找用户手册确定错误内容并及时修改。接下来用拨码开关制成仿真器连接到输入模块的接点上,然后根据输人信号、现场反馈信号(如限位开关的通断)的先后顺序拨动相应的开关,模拟实际运行情况,将实验室调试完毕的各控制功能程序块连接起来,并观察编程器及输出模块上是否有相应的顺序输出,以此考核H尤的编程动作是否满足逻辑要求。调试时同样应充分考虑各种可能情况,在系统不同的工作方式下,对逻辑图中的每一条支路、各种可能的进展路线都应逐一检查,直至在各种可能情况下输人与输出之间的关系符合逻辑要求。在程序编制时有些计时器设定值较大,为缩短调试时间,程序调试时可将设定值减小,待模拟调试结束后再写人其实际设定。
由现场发来模拟信号,在控制室中依次观察对应的输人继电器、输人模块及编程器中该接点的状态是否一致。如不一致可顺序排查找出故障点,并及时排除。对输出信号线路的测试可以在编程器中对设备启停、犁煤器抬落等输出信号进行强制,然后顺序观察输出模块、输出继电器及就地接点的状态,并保持一致。经过上述输入、输出信号测试即可保证程控系统接线正确无误,下一步对整个输煤系统进行程序调试,根据现场设备的实际运行情况,对程序作出相应修改,终得到针对现场设备的应用程序。现场调试时经常遇到到货设备与原设计不一致的情况,此时应根据实际设备的原理接线对其控制程序进行修改,同时还应考虑对与之有联锁关系的其它设备是否产生影响;另外,当某个现场信号不可靠时可以考虑采用其它信号代替,如速度信号对皮带来说必不可少,但经常工作不稳定,这时可采用运行信号加一定时间的延时来代。
将再次革新,满足工业与民LC控制系统的控制回路采用先进的PLC取代原有的继电器逻辑控制系统。PLC作为工业计算机,具有*特的微处理功能,通过采集外部的信号进行逻辑判断后,传输给各个不同的执行元件,实现对提升机的自动控制功能。其方框图如图1所示。PLC控制工作原理方框图PLC控制工作原理方框图PLC控制系统除了具有原电控系统的所有功能外,还具有以下主要功能:(1)后备保护功能;(2)减速阶段的多种曲线自动设定及执行功能;(3)速度、提升次数、深度直观显示功能;(4)声光故障报警功能。3PLC控制提升机的优点(1)系统主要控制逻辑由PLC实现,灵活性强、控制功能多。其可扩充性、可变性、工艺指标的先进性有较大提。
虽然从本质上讲两者有一定差别,但从实际运行效果出发,这种替代做法尚行得通;暂停I/O服务指令可通过程序将控制器与现场隔开,免除拆除接线或切除外部电源,给调试程序带来较大方便。用户程序必须经过一定时间的运行考验,才可以投入实际现场工。2数字滤波与软件容错在程序调试中的应用PLC现场调试过程中,经常会出现意想不到的干扰信号,给实时控制和测量系统带来一定偏差。除采用硬件措施提高系统的抗干扰能力外,笔者还利用PLC计算速度快的特点,充分发挥软件的优势,保证系统既不因干扰而停止工作,又能满足工程所要求的精度和速度,其中数字滤波和软件容错是程序调试中两种经济、有效的方法。2.1数字滤波对于较低信噪比的模拟量信号,常常因现场瞬时干扰而产生较大波动,如果仅用瞬时采样值进行控制计算,就会产生较大误差,因此本人采用了数字滤波方。
具体来说,有以下作用:①向机床发送控制信息,主要是控制机床的执行元件,如继电器等:②接收来自机床的信息,主要是机床操作面板输入信息和其上各种开关、按钮等信息,如机床启动、停止、主轴正转反转停止、主轴状态监视信号和伺服系统运行准备信号等。1.3PLC的指令系统PLC中的用户程序是由用户根据PLC提供的编程指令进行编制的。目前上生产PLC的各家公司都配有自己的编程语言,它们各自独立,互补相容。常用的编程语言主要有梯形图语言、指令语言、系统流程图三种。2PLC的工作过程在介绍数控机床中P1}C设计之前,需要先解释一下PLC的工作过程:PLC的工作过程即是CPU对用户程序循环扫描并顺序执行的过程。对用户程序的执行主要按三个阶段进。
在设计和模拟调试程序的同时,PLC之外的其它控制设备(如控制台、继电器屏等)的制作、接线工作可同时进行,以缩短生产周期。经制造厂调试后,应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过。1.3现场调试PLC装置在现场安装后,要进行联机调试,将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起,通过实际操作观测现场设备的运行状态,并根据现场实际情况及运行人员的要求对所编程序进行修改,使之与现场设备更为紧密地结合在一起,直至整个程控系统良好运行。这一方面要求调试人员对程序逻辑十分清楚,另一方面还要熟悉所有被控设备的工作原理。这部分工作量比较大,也是程序调试的关键。下面以火电厂输煤程控系统为例,进行具体分析说明。程控系统外围接口检查在火电厂输煤程控系统进行现场调试时,首先对皮带传感器信号、挡板到位信号、犁煤器上下位信号、高低煤位信号及设备状态等所有现场输人信号线路进行测。
数控机床PLC放大图片4.3绘制梯形图设计者在明确控制要求和深入分析机床工作原理和动作顺序后,运用梯形图的逻辑设计法规则或顺序控制设计法进行逻辑控制程序的设计,这种设计可以从手工绘制梯形图开始。手工绘制的梯形图可先转换成指令表的形式,再经编程器写入PLC4.4程序调试调试方法包括仿真调试和联机调试两种。仿真调试,也称模拟调试,是指在实验室条件下,采用特制的仿真设备”代替机床与CNC,而与PIE和PLC编程器连接起来,对顺序程岸进行的调试。仿真调试是联机调试的一个重要步骤,它可以解决诸如机沫控制面板控制、工作台运行、工件装夹、主轴起停、刀库手动和自动找刀、机械手换刀、工作台分度及各机械动作和控制逻辑的互锁关系等各种功能的校。
现场信号经A/D转换后变为离散的数字量信号,然后将形成的数据按时间序列存人PLC内存,再利用数字滤波程序对其进行处理,滤去噪声部分获得单纯信号。实用的数字滤波方法有:平均算法滤波、峰值剔除滤波和中值滤波三种方法,在实际应用中可单独使用某一种方法,也可几种方法同时使用,以收到更好的效果。其在控制系统中的位置如图1所示。控制系统中的位置再以火电厂输煤程控系统为例,笔者在现场调试时对设备工作电流、皮带秤煤量、碎煤机温度及振动、煤仓煤位等模拟量信号采取了平均值滤波的方法进行预处理,对输人信号采用10次采样值的平均值来代替当前值,但并不是通常的每采样10次求一次平均值,而是每采样一次就与近的9次历史采样值相加,即公式2.2软件容错由于电厂输煤系统及其它工业现场环境通常比较恶劣,I/O信号传送距离也较长,常常会使传送的信号产生错误,出现一些程序编制时考虑不到的干扰信。
除较少数信号外,绝大多数信号的含义及所配置的输入她址,均可由PLC程序编制者或者是程序使用者自行定义。数控机床生产厂家可以方便的根据机床的功能和配置,对PLC程序和她址分配进行修改。PLC至机床:PLC的控制信号通过PLC的输出接口送到机床所有输出信号的含义和输出地址也是由PLC程序编制者或者是使用者自行定义。NC至PLC:CNC至PLC、CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中,所有CNC送至PLC的信号含义和地址开关量地址或寄存器她址)均由CNC厂家确定,PLC编程者只可使用不可改变和增删。如数控指令的M,ST功能,通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。PLC至CNC、PLC送至CNC的信息也由开关量信号或寄存器完成撕有PLC送至CNC的信号地址与含义由CNC厂家确。
因此,为保证应用项目的正常投运,一般要求PLC的存储器容量,按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时,应选择容量更大,档次更高的存储器。(五)冗余功能的选择1.控制单元的冗余(1)重要的过程单元:CPU(包括存储器)及电源均应1B1冗余。(2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。2.I/O接口单元的冗余(1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。(2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3)根据需要对重要的I/O信号,可选用2重化或3重化的I/O接口单元。(六)经济性的考虑选择PLC时,应考虑性能价格比。考虑经济性时,应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因。
则PLC停止工作,所有的输出点均同时断开。当电源恢复时,若RUN输入接通,则操作自动进行。对于电源线来的干扰,PLC本身具有足够的抵制能力。如果电源干扰严重,可以安装一个变比为1的隔离变压器,以减少设备与地之间的干扰。3.接地良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件,可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地线与机器的接地端相接,基本单元接地。如果要用扩展单元,其接地点应与基本单元的接地点接在一起。为了加在电源及输入端、输出端的干扰,应给可编程控制器接上地线,接地点应与动力设备(如电机)的接地点分开。若达不到这种要求,也必须做到与其他设备公共接地,禁止与其他设备串联接地。接地点应尽可能靠近PLC。
4.直流24V接线端使用无源触点的输入器件时,PLC内部24V电源通过输入器件向输入端提供每点7mA的电流。PLC上的24V接线端子,还可以向外部传感器(如接近开关或光电开关)提供电流。24V端子作传感器电源时,COM端子是直流24V地端。