西門子PLC在和功能上發(fā)生了飛躍。在初期邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)調(diào)節(jié)等功能，增加了模擬量和PID調(diào)節(jié)等功能模塊；運(yùn)算速度提高，CPU的能力趕上了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；通信能力的提高發(fā)展了多種局部總線和網(wǎng)絡(luò)(LAN)，因而也可構(gòu)成為一個(gè)集散系統(tǒng)。是個(gè)人計(jì)算機(jī)也被吸收到PLC系統(tǒng)中。西門子PLC在過(guò)程控制的發(fā)展將是一智能變送器和現(xiàn)場(chǎng)總線，暨向下拓展功能，開(kāi)放總線。相同點(diǎn)在微電子發(fā)展的背景下，從硬件的角度來(lái)看，PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、集散系統(tǒng)(DCS)之間的差別正在縮小，都將由類似的一些微電子元件、微處理器、大容量半導(dǎo)體存儲(chǔ)器和I/O模件組成。編程方面也有很多相同點(diǎn)。區(qū)別點(diǎn)由于PLC和計(jì)算機(jī)屬于兩類產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展都形成了自身的裝置特點(diǎn)和軟件工具。實(shí)際上的區(qū)別繼續(xù)存在。

    在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí),PLC之外的其它控制設(shè)備(如控制臺(tái)、繼電器屏等)的制作、接線工作可同時(shí)進(jìn)行,以縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)制造廠調(diào)試后,應(yīng)用程序的整體邏輯功能可認(rèn)為基本通過(guò)。1.3現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試PLC裝置在現(xiàn)場(chǎng)安裝后,要進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試,將程控系統(tǒng)與檢測(cè)設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起,通過(guò)實(shí)際操作觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)行人員的要求對(duì)所編程序進(jìn)行修改,使之與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較為緊密地結(jié)合在一起,直至整個(gè)程控系統(tǒng)良好運(yùn)行。這一方面要求調(diào)試人員對(duì)程序邏輯十分清楚,另一方面還要熟悉所有被控設(shè)備的工作原理。這部分工作量比較大,也是程序調(diào)試的關(guān)鍵。下面以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例,進(jìn)行具體分析說(shuō)明。程控系統(tǒng)外圍接口檢查在火電廠輸煤程控系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí),首先對(duì)皮帶傳感器信號(hào)、擋板到位信號(hào)、犁煤器上下位信號(hào)、高低煤位信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)等所有現(xiàn)場(chǎng)輸人信號(hào)線路進(jìn)行測(cè)。
    并進(jìn)行分步動(dòng)作和循環(huán)動(dòng)作的運(yùn)行調(diào)試，以確保順序程序控制原理的正確性。聯(lián)機(jī)調(diào)試是把機(jī)床、CNC裝置包括PLC和編程器連接起來(lái)進(jìn)行的整機(jī)機(jī)電運(yùn)行調(diào)試。聯(lián)機(jī)調(diào)試工作在車間現(xiàn)場(chǎng)由具**電知識(shí)的多名工程人員協(xié)同進(jìn)行。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，必須預(yù)先確定調(diào)試項(xiàng)目及其試驗(yàn)方法，并按先易后難，邏輯動(dòng)作的先后、的原則，遂項(xiàng)進(jìn)行調(diào)試試驗(yàn)。4.5數(shù)控加工代碼的實(shí)現(xiàn)方法數(shù)控程序己經(jīng)有ISO標(biāo)注，可以分為準(zhǔn)備G指令、輔助M指令、刀具T指令執(zhí)、主軸S指令、進(jìn)給F指令籌功能二準(zhǔn)備功能G指令主要要規(guī)定刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、機(jī)床坐標(biāo)系、坐標(biāo)平面、刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)偏置等多種加工操作:輔助功能M指令主要控制機(jī)床強(qiáng)電部分，包括主軸換向、冷卻液開(kāi)。
    調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的任何錯(cuò)誤均顯示相應(yīng)的錯(cuò)誤代碼,調(diào)試人員可查找用戶手冊(cè)確定錯(cuò)誤內(nèi)容并及時(shí)修改。接下來(lái)用撥碼開(kāi)關(guān)制成仿真器連接到輸入模塊的接點(diǎn)上,然后根據(jù)輸人信號(hào)、現(xiàn)場(chǎng)反饋信號(hào)(如限位開(kāi)關(guān)的通斷)的先后順序撥動(dòng)相應(yīng)的開(kāi)關(guān),模擬實(shí)際運(yùn)行情況,將實(shí)驗(yàn)室調(diào)試完畢的各控制功能程序塊連接起來(lái),并觀察編程器及輸出模塊上是否有相應(yīng)的順序輸出,以此考核H尤的編程動(dòng)作是否滿足邏輯要求。調(diào)試時(shí)同樣應(yīng)充分考慮各種可能情況,在系統(tǒng)不同的工作方式下,對(duì)邏輯圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線都應(yīng)逐一檢查,直至在各種可能情況下輸人與輸出之間的關(guān)系符合邏輯要求。在程序編制時(shí)有些計(jì)時(shí)器設(shè)定值較大,為縮短調(diào)試時(shí)間,程序調(diào)試時(shí)可將設(shè)定值減小,待模擬調(diào)試結(jié)束后再寫人其實(shí)際設(shè)定。
    由現(xiàn)場(chǎng)發(fā)來(lái)模擬信號(hào),在控制室中依次觀察對(duì)應(yīng)的輸人繼電器、輸人模塊及編程器中該接點(diǎn)的狀態(tài)是否一致。如不一致可順序排查找出故障點(diǎn),并及時(shí)排除。對(duì)輸出信號(hào)線路的測(cè)試可以在編程器中對(duì)設(shè)備啟停、犁煤器抬落等輸出信號(hào)進(jìn)行強(qiáng)制,然后順序觀察輸出模塊、輸出繼電器及就地接點(diǎn)的狀態(tài),并保持一致。經(jīng)過(guò)上述輸入、輸出信號(hào)測(cè)試即可保證程控系統(tǒng)接線正確無(wú)誤,下一步對(duì)整個(gè)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行程序調(diào)試,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況,對(duì)程序作出相應(yīng)修改,終得到針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的應(yīng)用程序?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)經(jīng)常遇到到貨設(shè)備與原設(shè)計(jì)不一致的情況,此時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)備的原理接線對(duì)其控制程序進(jìn)行修改,同時(shí)還應(yīng)考慮對(duì)與之有聯(lián)鎖關(guān)系的其它設(shè)備是否產(chǎn)生影響;另外,當(dāng)某個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)不可靠時(shí)可以考慮采用其它信號(hào)代替,如速度信號(hào)對(duì)皮帶來(lái)說(shuō)**,但經(jīng)常工作不穩(wěn)定,這時(shí)可采用運(yùn)行信號(hào)加一定時(shí)間的延時(shí)來(lái)代。

    將再次革新，滿足工業(yè)與民LC控制系統(tǒng)的控制回路采用**的PLC取代原有的繼電器邏輯控制系統(tǒng)。PLC作為工業(yè)計(jì)算機(jī)，具有*特的微處理功能，通過(guò)采集外部的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷后，傳輸給各個(gè)不同的執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的自動(dòng)控制功能。其方框圖如圖1所示。PLC控制工作原理方框圖PLC控制工作原理方框圖PLC控制系統(tǒng)除了具有原電控系統(tǒng)的所有功能外，還具有以下主要功能：(1)后備保護(hù)功能；(2)減速階段的多種曲線自動(dòng)設(shè)定及執(zhí)行功能；(3)速度、提升次數(shù)、深度直觀顯示功能；(4)聲光故障報(bào)警功能。3PLC控制提升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)(1)系統(tǒng)主要控制邏輯由PLC實(shí)現(xiàn)，靈活性強(qiáng)、控制功能多。其可擴(kuò)充性、可變性、工藝指標(biāo)的**性有較大提。
    雖然從本質(zhì)上講兩者有一定差別,但從實(shí)際運(yùn)行效果出發(fā),這種替代做法尚行得通;暫停I/O服務(wù)指令可通過(guò)程序?qū)⒖刂破髋c現(xiàn)場(chǎng)隔開(kāi),免除拆除接線或切除外部電源,給調(diào)試程序帶來(lái)較大方便。用戶程序必須經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn),才可以投入實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工。2數(shù)字濾波與軟件容錯(cuò)在程序調(diào)試中的應(yīng)用PLC現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)意想不到的干擾信號(hào),給實(shí)時(shí)控制和測(cè)量系統(tǒng)帶來(lái)一定偏差。除采用硬件措施提高系統(tǒng)的抗干擾能力外,筆者還利用PLC計(jì)算速度快的特點(diǎn),充分發(fā)揮軟件的優(yōu)勢(shì),保證系統(tǒng)既不因干擾而停止工作,又能滿足工程所要求的精度和速度,其中數(shù)字濾波和軟件容錯(cuò)是程序調(diào)試中兩種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。2.1數(shù)字濾波對(duì)于較低信噪比的模擬量信號(hào),常常因現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)干擾而產(chǎn)生較大波動(dòng),如果僅用瞬時(shí)采樣值進(jìn)行控制計(jì)算,就會(huì)產(chǎn)生較大誤差,因此本人采用了數(shù)字濾波方。
    具體來(lái)說(shuō)，有以下作用:①向機(jī)床發(fā)送控制信息，主要是控制機(jī)床的執(zhí)行元件，如繼電器等:②接收來(lái)自機(jī)床的信息，主要是機(jī)床操作面板輸入信息和其上各種開(kāi)關(guān)、按鈕等信息，如機(jī)床啟動(dòng)、停止、主軸正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)停止、主軸狀態(tài)監(jiān)視信號(hào)和伺服系統(tǒng)運(yùn)行準(zhǔn)備信號(hào)等。1.3PLC的指令系統(tǒng)PLC中的用戶程序是由用戶根據(jù)PLC提供的編程指令進(jìn)行編制的。目前上生產(chǎn)PLC的各家公司都配有自己的編程語(yǔ)言，它們各自獨(dú)立，互補(bǔ)相容。常用的編程語(yǔ)言主要有梯形圖語(yǔ)言、指令語(yǔ)言、系統(tǒng)流程圖三種。2PLC的工作過(guò)程在介紹數(shù)控機(jī)床中P1}C設(shè)計(jì)之前，需要先解釋一下PLC的工作過(guò)程:PLC的工作過(guò)程即是CPU對(duì)用戶程序循環(huán)掃描并順序執(zhí)行的過(guò)程。對(duì)用戶程序的執(zhí)行主要按三個(gè)階段進(jìn)。
    在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí),PLC之外的其它控制設(shè)備(如控制臺(tái)、繼電器屏等)的制作、接線工作可同時(shí)進(jìn)行,以縮短生產(chǎn)周期。經(jīng)制造廠調(diào)試后,應(yīng)用程序的整體邏輯功能可認(rèn)為基本通過(guò)。1.3現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試PLC裝置在現(xiàn)場(chǎng)安裝后,要進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試,將程控系統(tǒng)與檢測(cè)設(shè)備及執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接在一起,通過(guò)實(shí)際操作觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及運(yùn)行人員的要求對(duì)所編程序進(jìn)行修改,使之與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備較為緊密地結(jié)合在一起,直至整個(gè)程控系統(tǒng)良好運(yùn)行。這一方面要求調(diào)試人員對(duì)程序邏輯十分清楚,另一方面還要熟悉所有被控設(shè)備的工作原理。這部分工作量比較大,也是程序調(diào)試的關(guān)鍵。下面以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例,進(jìn)行具體分析說(shuō)明。程控系統(tǒng)外圍接口檢查在火電廠輸煤程控系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí),首先對(duì)皮帶傳感器信號(hào)、擋板到位信號(hào)、犁煤器上下位信號(hào)、高低煤位信號(hào)及設(shè)備狀態(tài)等所有現(xiàn)場(chǎng)輸人信號(hào)線路進(jìn)行測(cè)。

    數(shù)控機(jī)床PLC放大圖片4.3繪制梯形圖設(shè)計(jì)者在明確控制要求和深入分析機(jī)床工作原理和動(dòng)作順序后，運(yùn)用梯形圖的邏輯設(shè)計(jì)法規(guī)則或順序控制設(shè)計(jì)法進(jìn)行邏輯控制程序的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)可以從手工繪制梯形圖開(kāi)始。手工繪制的梯形圖可先轉(zhuǎn)換成指令表的形式，再經(jīng)編程器寫入PLC4.4程序調(diào)試調(diào)試方法包括仿真調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩種。仿真調(diào)試，也稱模擬調(diào)試，是指在實(shí)驗(yàn)室條件下，采用特制的仿真設(shè)備”代替機(jī)床與CNC,而與PIE和PLC編程器連接起來(lái)，對(duì)順序程岸進(jìn)行的調(diào)試。仿真調(diào)試是聯(lián)機(jī)調(diào)試的一個(gè)重要步驟，它可以解決諸如機(jī)沫控制面板控制、工作臺(tái)運(yùn)行、工件裝夾、主軸起停、刀庫(kù)手動(dòng)和自動(dòng)找刀、機(jī)械手換刀、工作臺(tái)分度及各機(jī)械動(dòng)作和控制邏輯的互鎖關(guān)系等各種功能的校。
    現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡x散的數(shù)字量信號(hào),然后將形成的數(shù)據(jù)按時(shí)間序列存人PLC內(nèi)存,再利用數(shù)字濾波程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理,濾去噪聲部分獲得單純信號(hào)。實(shí)用的數(shù)字濾波方法有:平均算法濾波、峰值剔除濾波和中值濾波三種方法,在實(shí)際應(yīng)用中可單獨(dú)使用某一種方法,也可幾種方法同時(shí)使用,以收到較好的效果。其在控制系統(tǒng)中的位置如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)中的位置再以火電廠輸煤程控系統(tǒng)為例,筆者在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)對(duì)設(shè)備工作電流、皮帶秤煤量、碎煤機(jī)溫度及振動(dòng)、煤倉(cāng)煤位等模擬量信號(hào)采取了平均值濾波的方法進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)輸人信號(hào)采用10次采樣值的平均值來(lái)代替當(dāng)前值,但并不是通常的每采樣10次求一次平均值,而是每采樣一次就與近的9次歷史采樣值相加,即公式2.2軟件容錯(cuò)由于電廠輸煤系統(tǒng)及其它工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境通常比較惡劣,I/O信號(hào)傳送距離也較長(zhǎng),常常會(huì)使傳送的信號(hào)產(chǎn)生錯(cuò)誤,出現(xiàn)一些程序編制時(shí)考慮不到的干擾信。
    除較少數(shù)信號(hào)外，絕大多數(shù)信號(hào)的含義及所配置的輸入她址，均可由PLC程序編制者或者是程序使用者自行定義。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家可以方便的根據(jù)機(jī)床的功能和配置，對(duì)PLC程序和她址分配進(jìn)行修改。PLC至機(jī)床:PLC的控制信號(hào)通過(guò)PLC的輸出接口送到機(jī)床所有輸出信號(hào)的含義和輸出地址也是由PLC程序編制者或者是使用者自行定義。NC至PLC:CNC至PLC、CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC的寄存器中，所有CNC送至PLC的信號(hào)含義和地址開(kāi)關(guān)量地址或寄存器她址)均由CNC廠家確定,PLC編程者只可使用不可改變和增刪。如數(shù)控指令的M,ST功能，通過(guò)CNC譯碼后直接送入PLC相應(yīng)的寄存器中。PLC至CNC、PLC送至CNC的信息也由開(kāi)關(guān)量信號(hào)或寄存器完成撕有PLC送至CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確。

    因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量較大，檔次較高的存儲(chǔ)器。(五)冗余功能的選擇1．控制單元的冗余(1)重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)1B1冗余。(2)在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。2．I/O接口單元的冗余(1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。(2)重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。(六)經(jīng)濟(jì)性的考慮選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因。
    則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開(kāi)。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。對(duì)于電源線來(lái)的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。3.接地良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開(kāi)。若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。
    4.直流24V接線端使用無(wú)源觸點(diǎn)的輸入器件時(shí)，PLC內(nèi)部24V電源通過(guò)輸入器件向輸入端提供每點(diǎn)7mA的電流。PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器（如接近開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)）提供電流。24V端子作傳感器電源時(shí)，COM端子是直流24V地端。

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