过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合,4.数据处理
现代PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。5.通信联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。PLC的新产品都基本具有以太网接口,通信非常方便。
PLC系统通电后,首先进行内部处理,包括:①系统的初始化,如设置堆栈指针,工作单元清零,初始化编程接口,设置工作标志及工作指针等;②工作状态选择,如编程状态、运动状态等。PLC系统工作过程对用户编程来说影响不大,但是PLC在运行用户程序时的工作过程对于用户编程者来说关系密切,务必引起用户编程人员注意。
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严格地讲,一个扫描周期主要包括:为保障系统正常运行的公共操作占用时间,系统与外界交换信息占用时间及执行用户程序占用时间三部分,对于用户编程者来说,没有必要详细了解PLC系统的动作过程,但务必了解PLC在运行状态执行用户指令的动作过程。
PLC在运行状态执行用户指令的动作过程可分为3个时间段。阶段是输入信号采样阶段;第二阶段是用户指令执行阶段;第三阶段是结果输出阶段。
输入信号采样阶段又叫输入刷新(I刷新)阶段,PLC以扫描方式顺序读入外面信号的输入状态(接通或断开状态),并将此状态输入到输入映像存储器中,PLC工作在输入刷新阶段,只允许PLC接受输入口的状态信息,PLC的第二、第三阶段的动作处于屏蔽状态。
用户指令执行阶段:PLC执行用户程序总是根据梯形图的顺序先左后右,从上到下地对每条指令进行读取及解释,并送至输入映像存储器和输出映像存储器中读取输入和输出的状态,结合原来的各软元件的数据及状态进行逻辑运算,运算出每条指令的结果,并马上把结果存入相应的寄存器(如果是输出Q的状态就暂存在输出映像存储器)中,然后再执行下一条指令,直至“END”。在进行用户程序执行阶段,PLC的阶段和第三阶段动作是处于屏蔽状态的,即在此时,PLC的输入口信息即使变化,输入数据寄存器的内容也不会改变,输出锁存器的动作也不会改变。
结果输出阶段也叫输出刷新(Q刷新)阶段,当PLC指令执行阶段完成后,输出映像存储器的状态将成批输出到输出锁存寄存器中,输出锁存寄存器对应着PLC硬件的物理输出点,这时才是PLC的实际输出。在Q刷新时,PLC对阶段和第二阶段是处于屏蔽状态的。
输入刷新、程序执行及输出刷新构成PLC用户程序的一个扫描周期。PLC内部设置了监视定时器(平时说的看门狗),用来监视每个扫描周期是否超出规定的时间,一旦超过,PLC就停止运行,从而避免了由于PLC内部CPU出现故障使程序运行进入死循环。
1.2.3 PLC的编程语言1.梯形图(Ladder Diagram,LAD)
梯形图是使用多的PLC编程语言,因与继电器电路很相似,具有直观易懂的特点,很容易被熟悉继电器控制的电气人员所掌握,特别适合于数字量逻辑控制。
STEP7中该编程语言是S7结构化控制语言(Structured Control Language,SCL),编程结构和C语言、Pascal语言相似,特别适合于习惯使用语言编程的人使用。