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PLC的基础技术的进展,主要集中在两个基本方面:执行多任务和程序互换。
所谓执行多任务,就是在一个PLC系统中可同时装几个CPU模块,每个CPU模块都执行某一种任务,控制与其所执行任务相关的I/O模块的存取。其实,按照IEC 61131-3的概念,我们应该更确切地称之为通过多配置执行多任务。例如,三菱电机的小Q系列多可以在一个机架上插4个CPU模块;富士电机的MICREX-SX系列多可以在一个机架上插6个CPU模块。这些CPU模块可以是用于逻辑控制、顺序控制的,也可以是运动控制用的,还可以是做过程控制用的,上述在Windows操作系统的环境下执行PC机任务的模块,也是供用户选择的一种选项。从某种意义上讲,这也是一种混合式的控制系统。
PLC的传统软件模型包括一个资源,运行一个任务,控制一个程序,且运行于一个封闭系统中。而在IEC 61131-3可编程控制器编程语言标准的软件模型中,在其上层把解决一个具体控制问题的完整的软件概括为一个“配置”。它专指一个特定类型的控制系统,包括硬件装置、处理资源、I/O通道的存储地址和系统能力,等同于一个PLC系统的应用程序。在一个由多台PLC或由多个CPU构成的PLC控制系统中,每一台PLC或每一个CPU的应用程序就是一个立的“配置”。在一个“配置”中可以定义一个或多个“资源”。可把“资源”看作能执行IEC程序的处理手段,它反映PLC的物理结构,在程序和PLC的物理I/O通道之间提供了一个接口。只有在装入“资源”后才能执行IEC程序。一般而言,通常资源放在PLC内,当然它也可以放在其它支持IEC程序执行的系统内。在一个“资源”内可以定义一个或多个任务。任务被配置后可以控制一组程序或功能块。这些程序和功能块可以是周期地执行,也可以由一个事件驱动予以执行。
由此可见,该软件模型足以映像各类实际系统:对于只有一个处理器的小型系统,其模型只有一个配置、一个资源和一个程序,与现在大多数PLC的情况完全相符。对于有多个CPU模块插装在同一机架上的中、大型系统,每个CPU模块被视作一个配置,可由一个或多个资源来描述,而一个资源则包括一个或多个程序。对于分散型系统,包含多个配置,而一个配置又包含多个处理器,每个处理器用一个资源描述,每个资源则包括一个或多个程序。
值得指出的是,近些年来在日本开始流行的多CPU的PLC结构,恰恰是在IEC 61131-3标准颁布后多年之后才问世的。这个PLC结构的革命性变化,显然是建立在这个软件模型的 理论基础上,要不然PLC还是由一个CPU按扫描方式执行一个程序的那种传统结构。
至于程序互换的问题,至少到目前为止尚是一个努力的方向。只有在每个PLC的供应厂商所提供的PLC产品都真正遵循IEC 61131-3的标准,而且其编程系统的具体实现又切实符合IEC 61131-8《编程语言的应用和实现导则》,并通过PLCopen这个国际组织对各种编程语言(LD、SFC、FBD、ST和IL)的一致性测试,还要解决不同PLC的存储地址资源的对应互换,才有可能实现名副其实的程序互换。
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影响执行机构出错的主要原因有:
1)控制负载的接触不能可靠动作,PLC发出了动作指令,但执行机构并没按要求动作;
2)控制变频器起动,由于变频器自身故障,变频器所带电机并没按要求工作;
3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开,该关的没能关到位,由于执行机构没能按PLC的控制要求动作,使系统无常工作,降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性,必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性,否则PLC应能及时发现问题,用声光等报警办法提示给操作人员,尽除故障,让系统安全、可靠、正确地工作。
两种液体的混合装置:
(1)初始状态容器是空的,电磁阀F1、F2和F3,搅拌电机M,液面传感器L1、L2和L3,加热器H和温度传感器T均为OFF。
(2)物料自动混合控制 按下启动按钮,开始下列操作。
a电磁阀F1开启,开始注入物料A,**度L2(此时L2、L3均为ON)时,关闭阀F1,同时开启电磁阀F2,注入物料B,当液面上升至L1时,关闭阀F2。
b停止注入物料B后,起动搅拌电机M,使A、B两种物料混合10s。
c 10s后停止搅拌,开启电磁阀F3,放出混合物料,当液面高度降至L3后,再经5s后关闭阀F3。
d停止操作按下停止按钮,在当前过程完成以后(物料全部排出),再停止操作,回到初始状态。
(3)方案选择及地址分配
a方案选择 由于系统的输入/输出点较少(71/90),且控制任务比较简单只涉及到控制,所以选用S7-200的CPU224( 141/100)完成控制,既可采用基本指令也可采用步进指令,但由于步进指令程序较长,本文只给出采用基本指令编写的控制程序。
b编程元件的地址分配输入/输出地址分配及接线。
c两种液体的混合控制PLC I/O接线图
物料自动混合装置中电磁阀的动作,既受手动控制,又受液面传感器输入信号的控制,如果物料混合需要加热,按动按钮SB2,启动加热器H开始加热。当温度达到规定要求时,温度传感器T动作(D4指示),加热器H停止加热。液面位置由D1、D2和D3指示。
在出现谐振时由于跳频段小心处理机器机械系统,可参数化的斜坡上升/下降次数,650 s,斜坡滤波,以及在开动电机时使变频器接通(快速启动)通过断电或电源故障后的自动重启功能,增强了安装可用性快速电流限值(FCL),用于负载突然变化时的无脱扣操作可编程的特征曲线V/f(如,同步电机)快速 DC和 混合制动,无外设制动电阻器通过 VDCmax控制器限制直流电环节电压滑差补偿,电机电位计功能和三个定速定位点可配置的增压器,用于启动和加速时的更高动态反应电机止动闸功能,用来控制一个外设的机械制动器。
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