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PLC节省输出点数的方法(1)分组输出如图7所示,当两组负载不会同时工作时,可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换,使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。7分组输出(2)矩阵输出如图8所示为4×4矩阵输出电路,用8个输出点可控制16个负载。
要使某个负载接通工作,只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如,当Y010与Y004同时接通时,KM1得电吸合。应当注意的是:当只有某一行对应的输出继电器接通,各列对应的输出继电器才可以任意接通;或者当只有某一列对应的输出继电器接通,各行对应的输出继电器才可以任意接通。
否则将会错误接通负载。因此,采用矩阵输出时,将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中,否则将无法控制。8矩阵输出(3)并联输出通断状态相同的负载,可以并联后共用PLC的一个输出点(要考虑PLC输出点的负载驱动能力)。
例如PLC控制的交通信灯,对应方向(东与西对应、南与北对应)的灯通断规律相同,将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。(4)负载多功能化一个负载实现多种用途。例如,在传统的继电控制系统中,一个指示灯只指示一种状态。
在PLC控制系统中,利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮,这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息,从而节省PLC的输出点。(5)某些输出信号不进入PLC系统中某些相对独立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制,直接采用继电器控制即可。
(6)利用输出点扩展输出点与利用输出点扩展输入点相似,也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如:在输出端口上接有多位LED7段码显示器时,如果采用直接连接,所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。
在图9所示的电路中,CD4513是具有锁存、译码功能的共阴极7图9输出口扩展输出口段码显示器驱动电路,两只CD4513的数据输入端A~D共用可编程序控制器的4个输入端,其中A为低位,D为高位。LE端是锁存使能输入端,在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中,并将该数译码后显示出来,LE为低电平时,显示器的数不受数据输入信号的影响。
显然,N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时,输出的数据分别送到上下两片CD4513中。PLC的用户程序执行过程对于用户来说,在编写用户程序或选择设备时,清楚下面介绍的三个阶段,即用户程序执行过程的原理。
PLC采用集中处理的方法,即对输入扫描信号、执行用户程序和输出刷新都采用集中分批处理的工作方式。(1)输入扫描在这一阶段中,PLC以扫描方式读入所有输入端子上的输入信号,并将输入信号存入输入映像区,输入映像存储器被刷新。
在程序执行阶段和输出刷新阶段中,输入映像存储器与外界隔离,其内容保持不变,直至下一个扫描周期的输入扫描阶段,才被重新读入的输入信号刷新。可见,PLC在执行程序和处理数据时,不直接使用现场当时的输入信号,而使用本次采样时输入到映像区中的数据。
如果输入设备能使PLC输入端形成闭合回路,对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“1”,即相当于继电器线圈导通。在程序执行过程中,该编号对应的触点动作;如果输入设备能使输入开路,则对应输入端编号的内部输入继电器内保存为“0”,即相当于继电器线圈没导通,在程序执行过程中,该编号对应的触点不动作。
如果在PLC处于非输入扫描的阶段,PLC外的输入设备状态发生了变化,内部输入继电器也不会发生变化,要等到下一个输入扫描阶段才能根据此时的输入状态来刷新。所以,对于少于十几毫秒的输入信号,经常采集不到。(2)执行程序在执行用户程序过程中,PLC按梯形图程序顺序自上而下、从左至右逐个扫描执行,即按助记符指令表的先后顺序执行。
但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序跳转地址。程序执行过程中,PLC从输入映像区中取出输入变量的当前状态,然后进行由程序确定的逻辑运算或其他运算,根据程序指令将运算结果存入相应的内部继电器中,包括输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等。
输出继电器的信号存放在输出映像区,即输出继电器与PLC外部的同编号的输出点对应。在程序执行过程中,同一周期内,前面的逻辑结果影响后面的触点,即后执行的程序可能用到前面的新中间运算结果;但同一周期内,后面的运算结果不影响前面的逻辑关系。
该扫描周期内除输入继电器以外的所有内部继电器的终状态(导通与否),将影响下一个扫描周期各触点的开与闭。(3)输出刷新程序执行阶段的运算结果被存入输出映像区,而不送到输出端口上。在输出刷新阶段,PLC将输出映像区中的输出变量送入输出锁存器,然后由锁存器通过输出模块产生本周期的控制输出。
如果内部输出继电器的状态为“1”,则输出继电器触点闭合。全部输出设备的状态要保持一个扫描周期。PLC的主要应用场合1用于开关量控制PLC控制开关量的能力是很强的。所控制的入出点数,少的十几点、几十点,多的可到几百、几千,甚至几万点。
由于它能联网,点数几乎不受限制,不管多少点都能控制。所控制的逻辑问题可以是多种多样的:组合的、时序的;即时的、延时的;不需计数的,需要计数的;固定顺序的,随机工作的;等等,都可进行。PLC的硬件结构是可变的,软件程序是可编的,用于控制时,非常灵活。
必要时,可编写多套,或多组程序,依需要调用。它很适应于工业现场多工况、多状态变换的需要。用PLC进行开关量控制实例是很多的,冶金、机械、轻工、化工、纺织等等,几乎所有工业行业都需要用到它。目前,PLC首用的目标,也是别的控制器无法与其比拟的,就是它能方便并可靠地用于开关量的控制。
2用于模拟量控制模拟量,如电流、电压、温度、压力等等,它的大小是连续变化的。工业生产,特别是连续型生产过程,常要对这些物理量进行控制。作为一种工业控制电子装置,PLC若不能对这些量进行控制,那是一大不足。
为此,各PLC厂家都在这方面进行大量的开发。目前,不仅大型、中型机可以进行模拟量控制,就是小型机,也能进行这样的控制。PLC进行模拟量控制,要配置有模拟量与数字量相互转换的A/D、D/A单元。它也是I/O单元,不过是特殊的I/O单元。
A/D单元是把外电路的模拟量,转换成数字量,然后送入PLC。D/A单元,是把PLC的数字量转换成模拟量,再送给外电路。作为一种特殊的I/O单元,它仍具有I/O电路抗干扰、内外电路隔离,与输入输出继电器(或内部继电器,它也是PLC工作内存的一个区。
可读写)交换信息等等特点。这里的A/D中的A,多为电流,或电压,也有为温度。D/A中的A,多为电压,或电流。电压、电流变化范围多为0~5V,0~10V,4~20mA。有的还可处理正负值的。这里的D,小型机多为8位二进制数,中、大型多为12位二进制数。
A/D、D/A有单路,也有多路。多路占的输入输出继电器多。有了A/D、D/A单元,余下的处理都是数字量,这对有信息处理能力的PLC并不难。中、大型PLC处理能力更强,不仅可进行数字的加、减、乘、除,还可开方,插值,还可进行浮点运算。
有的还有PID指令,可对偏差制量进行比例、微分、积分运算,进而产生相应的输出。计算机能算的它几乎都能算。这样,用PLC实现模拟量控制是可能的。控制的单位值可小到212分之一的测量程值,多数也是足够的。
PLC进行模拟量控制,还有A/D、D/A组合在一起的单元,并可用PID或模糊控制算法实现控制,可得到很高的控制质量。用PLC进行模拟量控制的好处是,在进行模拟量控制的同时,开关量也可控制。这个优点是别的控制器所不具备的,或控制的实现不如PLC方便。
当然,若纯为模拟量的系统,用PLC可能在性能价格比上不如用调节器。这也是应当看到的。3用于数字量控制实际的物理量,除了开关量、模拟量,还有数字量。如机床部件的位移,常以数字量表示。数字量的控制,有效的办法是NC,即数字控制技术。
这是50年代诞生于美国的基于计算机的控制技术。当今已很普及,并也很。目前,的金属切削机床,数控化的比率已超过40%~80%,有的甚至更高。PLC也是基于计算机的技术,并日益。故它也可以用于数字量控制。
PLC可接收计数脉冲,频率可高达几k到几十k赫兹。可用多种方式接收这脉冲,还可多路接收。有的PLC还有脉冲输出功能,脉冲频率也可达几十k。有了这两种功能,加上PLC有数据处理及运算能力,若再配备相应的传感器(如旋转编码器)或脉冲伺服装置(如环形分配器、功放、步进电机),则可以依NC的原理实现种种控制。