PLC对用户程序进行循环扫描分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段,见图10。
图10 PLC用户程序扫描过程
1)输入采样阶段
CPU将全部现场输入信号,如按钮、限位开关、速度继电器的通断状态经PLC的输入接口读入映像寄存器,这一过程称为输入采样。输入采样结束后进入程序执行阶段后,期间即使输入信号发生变化,输入映像寄存器内数据不再随之变化,直至一个扫描循环结束,下一次输入采样时才会更新。这种输入工作方式称为集中输入方式。
2)程序执行阶段
PLC在程序执行阶段,若不出现中断或跳转指令,就根据梯形图程序从首地址开始按自上而下、从左往右的顺序进行逐条扫描执行,扫描过程中分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中将有关编程元件的状态数据“0”或“1”读出,并根据梯形图规定的逻辑关系执行相应的运算,运算结果写入对应的元件映像寄存器中保存。而需向外输出的信号则存入输出映像寄存器,并由输出锁存器保存。
3)输出处理阶段
CPU将输出映像寄存器的状态经输出锁存器和PLC的输出接口传送到外部去驱动接触器和指示灯等负载。这时输出锁存器保存的内容要等到下一个扫描周期的输出阶段才会被再次刷新。这种输出工作方式称为集中输出方式。
4)PLC扫描过程示例
梯形图将以指令语句表的形式存储在PLC的用户程序存储器中。指令语句表是PLC的另一种编程语言,由一系列操作指令组成的表描述PLC的控制流程,不同的PLC指令语句表使用的助记符并不相同。采用SIEMENS S7-300系列PLC指令语句表编写的电动机全压起动梯形图的功能程序如下:
A(
O I0.0 //取I0.0,存入运算堆栈;
O Q0.0 //Q0.0和堆栈内数据进行或运算,结果存入堆栈;
)
AN I0.1 //I0.1取非后和堆栈内数据进行与运算,结果存入堆栈;
AN I0.2 //I0.2取非后和堆栈内数据进行与运算,结果存入堆栈;
= Q0.0 //将堆栈内数据送到输出映像寄存器Q0.0;
A Q0.0 //取出Q0.0数据存入堆栈;
= Q0.1 //将堆栈内数据送到输出映像寄存器Q0.1;
MEND //主程序结束。
指令语句表是由若干条语句组成的程序,语句是程序的最小独立单元。每个操作功能由一条或几条语句执行。PLC语句由操作码和操作数两部分组成。操作码用助记符表示(如A表示“取”、O表示“或”等),用于说明要执行的功能,即告之CPU应执行何种操作。操作码主要的功能有逻辑运算中的与、或、非,算术运算中的加、减、乘、除,时间或条件控制中的计时、计数、移位等功能。
操作数一般由标识符和参数组成。标识符表示操作数的类别,例如输入继电器、输出继电器、定时器、计数器、数据寄存器等;而参数表示操作数的地址或一个预先设定值。
以电动机全压起动PLC控制系统为例,在输入采样阶段,CPU将SB1、SB2和FR的触头状态读入相应的输入映像寄存器,外部触头闭合时存入寄存器的是二进制数“1”,反之存入“0”。输入采样结束进入程序执行阶段,见图11。
执行第1、2条指令时,从I0.0对应的输入映像寄存器中取出信息“1”或“0”,并存入称为“堆栈”的操作器中。
执行第3条指令时,取出Q0.0对应的输出映像寄存器中的信息“1”或“0”,并与堆栈中的内容相“或”,结果再存入堆栈中(电路的并联对应“或”运算)。
执行第4条、第5条指令时,先取出I0.1的状态数据进行非运算,再和堆栈中的数据相“与”后存入堆栈,然后取出I0.2的状态数据进行取非运算,再和堆栈中的数据相“与”后再次存入堆栈(电路中的串联对应“与”运算)。
执行第6条时,将堆栈中的二进制数据送入Q0.0对应的输出映像寄存器中。
执行第7条指令时,取出Q0.0输出映像寄存器中的二进制数据存入堆栈。
执行第8条指令时,取出堆栈中的二进制数据送入Q2.0对应的映像寄存器中。
执行第9条指令,结束用户程序的一次循环扫描过程,开始下一次扫描过程。
在输出处理阶段,CPU将各输出映像寄存器中的二进制数传送给输出锁存器。如果Q0.0、Q0.1对应的输出映像寄存器存放的二进制数为“1”,则外接的KM线圈、指示灯HL1通电,反之,将断电。
图11 电动机全压起动PLC控制扫描过程
5)继电器控制与PLC控制的差异
PLC程序的工作原理可简述为由上至下、由左至右、循环往复、顺序执行。与继电器控制线路的并行控制方式存在差别,见图12。
图12a)控制图中,如果为继电器控制线路,由于是并行控制方式,首先是线圈Q0.0与线圈 Q0.1均通电,然后因为常闭触头Q0.1的断开,导致线圈Q0.0断电。
如果为梯形图控制线路,当I0.0接通后,线圈Q0.0通电,然后是Q0.1通电,完成第1次扫描;进入第2次扫描后,线圈Q0.0因常闭触头Q0.1断开而断电,而Q0.1通电。
图12b)控制图中,如果为继电器控制线路,线圈Q0.0与线圈Q0.1首先均通电,然后Q0.1断电。
如果为梯形图控制线路,则触头I0.0接通,所以线圈Q0.1通电,然后进行第2行扫描,结果因为常闭触头Q0.1断开,所以线圈Q0.0始终不能通电。
图12 梯形图与继电器图控制触头通断状态分析
三、工作任务
叙述PLC各组成部分作用;识读PLC外围接线图;掌握PLC梯形图基本绘制规则。
资讯:整理归纳听课笔记
决策:确定电气控制基本环节线路作为改换为PLC控制后外围接线的练习图
计划:以电动机全压起动为例,制定外围接线、绘制相应PLC梯形图的计划
实施:课余完成PLC外围接线图及PLC控制梯形图的绘制
检查:小组互查 评估:小组评估
本文关键字:暂无联系方式PLC入门,plc技术 - PLC入门
上一篇:FXGP系列编程实验