一、引言
隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的不斷加快,對控制系統(tǒng)提出了愈來愈嚴格的要求。隨著大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用,控制系統(tǒng)本身也得到長足發(fā)展,已由原來的分立元件、繼電器控制,發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機控制。控制方式也由原來的分散控制發(fā)展為集中控制。正是在這種發(fā)展的需求下,可編程控制器應(yīng)運而生。由于可編程控制器(PLC)具有體積小、抗干擾能力強、組態(tài)靈活等優(yōu)點,因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。
在電纜自動生產(chǎn)線檢測控制系統(tǒng)中,可編程控制器主要用作下位機,檢測各狀態(tài)點的狀態(tài),直接控制系統(tǒng)的啟、停和其他控制單元的投切,并將各點的狀態(tài)送給上位機——計算機,計算機綜合可編程控制器和其他設(shè)設(shè)備的數(shù)據(jù),作出相應(yīng)的處理和顯示。關(guān)于整個系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)另文介紹,本文主要介紹該系統(tǒng)中用作下位機的可編程控制器的作用、與計算機的通訊及程序設(shè)計方法。
二、可編程控制器的性能特點
用于控制系統(tǒng)中的可編程控制器是以循環(huán)掃描的方式工作,它不斷讀取輸入點的狀態(tài),然后按照既定的控制方式進行邏輯運算,將結(jié)果從輸出端送出,從而達到控制的目的。它是由工業(yè)專用微型計算機、輸入/ 輸出繼電器、保護及抗干擾隔離電路等組成的微機控制裝置,具有順序、周期性工作的特性。由于它具有可編程的功能,且其基本輸入/輸出點全部使用開關(guān)量,因而完全可以替代繼電器控制系統(tǒng)和由分立元件構(gòu)成的控制系統(tǒng)。從應(yīng)用角度來看,可編程控制器具有如下特點:
1、可靠性高:可編程控制器的輸入/ 輸出端口均采用繼電器或光耦合器件,即基本輸入/ 輸出點均為開關(guān)量,同時附加有隔離和抗干擾措施,使其具有很高的抗干擾能力,因而能在比較惡劣的環(huán)境下可靠工作。
2、體積。涸谥圃鞎r采用了大規(guī)模集成電路和微處理器,用軟件編程替代了硬連線,達到了小型化,便于安裝。
3、通用性好:可編程控制器采用了模式化結(jié)構(gòu),一般有CPU模塊、電源模塊、通訊模塊、PID模塊、模擬輸入/ 輸出模塊等。用這些模塊可以靈活地組成各種不同的控制系統(tǒng)。對不同的控制系統(tǒng),只需選取不同的模塊設(shè)計相應(yīng)的程序即可。
4、使用方便、靈活:對于不同的控制系統(tǒng),當控制對象及輸入/ 輸出硬件結(jié)構(gòu)選定后,若要改變控制方式或?qū)刂茖ο笞饕恍└膭樱恍栊薷南鄳?yīng)程序即可,無須對系統(tǒng)連線作較大的修改。從而減少了現(xiàn)場調(diào)試的工作量,提高了工作效率。
三、用作下位機的可編程控制器
由于可編程控制器具有上述特點,因而在檢測和控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但因其專用性太強以及受輸入/ 輸出節(jié)點數(shù)的限制,在由可編程控制器構(gòu)成的系統(tǒng)中,可編程控制器主要用來完成組合邏輯與時序邏輯的輸入/ 輸出控制。另外,由于可編程控制器無法以比較靈活的方式顯示當前各個輸入/ 輸出點的狀態(tài),不能以多種方式提供整個系統(tǒng)的運行情況,因而,在用可編程控制器構(gòu)成比較大的檢測控制系統(tǒng)時,一般用可編程控制器完成信號的采集和控制,比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理、圖形顯示、人機界面等由計算機來完成。
在電纜自動生產(chǎn)線檢控系統(tǒng)中,可編程控制器作為下位機用來控制各種電機、風機的啟、停,調(diào)速器的投切,讀取各控制點的狀態(tài),然后將各點的狀態(tài)輸入到上位機——計算機。計算機處理可編程控制器和其他設(shè)備的信息,以圖表的方式顯示,使操作者對生產(chǎn)線的工作狀態(tài)一目了然。計算機和可編程控制器的硬件連接及可編程控制器與各控制端、狀態(tài)點的連接如圖1所示。
圖1 中,輸入到可編程控制器的檢測點可分為按鍵類和光電開關(guān)類。按鍵類主要有:啟動、停止、幫助、診斷、查詢、復(fù)位按鍵等。光電開關(guān)類主要有:張力輪位置、張力桿位置、左右托位置、左右盤位置、抓勾位置、左右防護位置、排線位置、排架位置、光電開關(guān)等。可編程控制器的輸出用來控制循環(huán)水、退火水、吹干風機及各種電機的啟停等。
可編程控制器不斷讀取輸入端,按既定的控制方式對輸入端的狀態(tài)進行邏輯運算,然后將運算結(jié)果經(jīng)輸出端輸出(即進行控制),從而保證生產(chǎn)線的可靠、連續(xù)運行,同時將本系統(tǒng)的狀態(tài)按某種協(xié)議反映給上位機,上位機處理可編程控制器和其它設(shè)備的信息,作出響應(yīng),并以圖表的方式顯示,使操作者能隨時掌握生產(chǎn)線的工作狀態(tài),以便在需要時進行調(diào)試。
四、通訊連接及程序設(shè)計
上位機和下位機進行數(shù)據(jù)交換的方式有很多,如網(wǎng)絡(luò)方式、485方式、RS232方式等。由于在電纜生產(chǎn)線中,上、下位機之間距離較近,因而我們選用了RS232方式,其硬件連接如圖2所示。
圖2 是我們使用三菱公司的FX2可編程控制器與計算機的連接方法?删幊炭刂破鞫耸褂昧薋X - 232ADP串行通訊模塊,即可編程控制器與計算機之間以RS232方式進行數(shù)據(jù)交換。當可編程控制器與計算機的距離比較遠時,也可以485方式進行數(shù)據(jù)交換,只要在計算機中插一個485接口板,并將可編程控制器的ADP - 232模塊換成485模塊即可。
1、可編程控制器通訊程序設(shè)計
在可編程控制器與計算機通訊之前,必須設(shè)置相互認可的參數(shù),這些參數(shù)有:波特率、停止位和奇偶校驗位等。可編程控制器通訊參數(shù)通過寄存器D8120的位組合方式來選擇,其各位定義如下:
b0 數(shù)據(jù)長度:= 0 ,7位; = 1, 8位
b2b1 校驗: = 00,無校驗; = 01,奇校驗; = 10, 偶校驗
b3 停