高永斌
(中國石化儀征化纖股份有限公司研究院,江蘇儀征 211900)
設備改造
歐姆龍C200H型PLC編程設計精講實例
高永斌
(中國石化儀征化纖股份有限公司研究院,江蘇儀征 211900)
介紹了歐姆龍(OMRON)C200H_PLC的性能特點,通過幾個典型電路的分析,列出I/O分配表、畫出接線圖,設計出符合控制要求的梯形圖,總結(jié)出3種PLC程序的設計方法。
可編程控制器 編程設計 語句表 梯形圖
工礦企業(yè)擁有大量的繼電接觸控制線路,它們安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場、公共照明場所或控制站,運行起來其電氣觸點沖擊噪聲高、維護工作量大、可靠性低。隨著半導體技術(shù)、大規(guī)模集成電路、計算機技術(shù)的發(fā)展和應用,繼電接觸控制線路正逐漸被無觸點系統(tǒng)所取代,更有被可編程控制器(簡稱PLC)所取代的可能。
歐姆龍C200H型PLC是一種機架模塊化的微機控制系統(tǒng),它具有豐富的指令集,既可實現(xiàn)復雜控制操作,又易于編程。筆者根據(jù)C200H的特點,結(jié)合工作實際,總結(jié)出幾種編程方法,對一些常用的典型電路進行編程設計。
1.1 基本配置
C200H_PLC的基本配置有CPU、存儲器、I/O模塊、電源、擴展模塊(圖1),它們共同安裝在一個提供系統(tǒng)總線(SYSBUS)、模塊插槽以及擴展機架接口的安裝機架上。它有兩種擴展方式:一種是CPU單元所在母板上用通訊電纜連接I/O擴展母板,最多連接兩個擴展母板,且為串聯(lián)方式;另一種擴展方式是建立遠程I/O系統(tǒng),即在CPU母板或擴展母板上配置遠程I/O單元,而在另外的擴展母板上配置I/O從單元(圖2)。
1.2 編程軟件的功能
CX-Programmer 9.3編程軟件是基于視窗的編程軟件,以高效的多程序開發(fā)環(huán)境提供豐富的監(jiān)控和調(diào)試功能,其操作系統(tǒng)可以是Windows XP或W indows 7,連接方式是CPU單元外部設備接口或內(nèi)置RS232C端口,與PLC通信的協(xié)議是外部設備總線或Hist Link,離線操作可完成編程、I/O內(nèi)存編輯、創(chuàng)建I/O表、設定PLC參數(shù)、打印、修改程序等工作,在線操作可完成傳送、參考、監(jiān)控等工作。
圖1 系統(tǒng)配置圖
圖2 系統(tǒng)擴展圖
要編寫一個PLC的控制程序,可以按以下步驟進行:
2.1 工藝流程分析
對PLC控制對象的工作情況及控制要求要進行分析,要弄清楚以下問題:
a)工藝過程是怎樣展開的?其目標是如何進一步實現(xiàn)的?
b)輸入與輸出是怎么對應的?在時序上又有何特點?
c)要記錄與存儲哪些數(shù)據(jù)?有多大數(shù)據(jù)存儲量?
d)有沒有模擬量、開關(guān)量要控制?要采用什么控制規(guī)律及輸出方法?e)對系統(tǒng)的監(jiān)控有何要求?要采取哪些措施?工藝分析就是要對上述問題給出明確的答案。
2.2 通道分配
PLC的輸入點數(shù)與控制對象的輸入信號總是相應的,輸出點數(shù)與輸出的控制回路也是相應的,故通道分配實際是把PLC的輸入點號分配給實際的輸入電路,給輸出電路分配一定的PLC輸出點號。編程時按點號建立邏輯或控制關(guān)系,接線時按點號“對號入座”進行接線,這樣,PLC才可能準確地實現(xiàn)控制。
通道分配在硬件上應注意防止輸出信號對輸入信號的干擾,并做到便于布線。為此,輸入和輸出模塊各應相對集中地安排為好。
在軟件上,分配I/O號最好能按一定的規(guī)律,便于使用字指令或子程序編程,提高程序的效率。
每個通道占用一個字(Word),即16位(bit),I/O地址:通道號+位號(圖3)。
圖3 機架通道地址
2.3 畫梯形圖
畫梯形圖,也即編寫PLC程序。用戶可以選擇自己熟悉的編程方法去編程。PLC的程序要合理組織,特別是程序較復雜的,要力爭模塊化。OMRON PLC的程序分塊要靠編程者通過程序進行,步進程序自己組織。
2.4 裝載與調(diào)試程序
編好的程序要裝入PLC后才能進行調(diào)試。裝載可以通過手持編程器、圖形編程器或個人計算器來完成。若使用手持編程器,還需要將梯形圖轉(zhuǎn)化成語句表形式。如果使用計算機或圖形編程器編程,則直接用梯形圖形式即可。
脫機程序不可能沒有問題,而這些問題也只有在聯(lián)機調(diào)試過程中才能得到解決。調(diào)試要借助編程器或計算機,或通過一些信號顯示,使控制對象的狀態(tài)便于觀察,使PLC的工作盡可能“透明”;同時,還要能對PLC的一些狀態(tài)進行強制,使某點為ON或OFF。這樣,才能便于找出問題、分析問題及解決問題,進而使程序不斷完善,以達到預期的目的。
常用的編程方法有三種:經(jīng)驗法、順序法、圖解法。
3.1 經(jīng)驗法
所謂“經(jīng)驗法”,就是利用自己或別人的經(jīng)驗進行程序設計。這種方法要求用戶在熟悉常用基本電路的條件下,掌握梯形圖設計的基本原則及編程技巧,以便把“經(jīng)驗程序”改編成符合自己要求的控制程序。
例1:單按鈕啟停電路
解在實際生產(chǎn)中,如果用一個普通按鈕既能控制啟動,又能控制停止,將節(jié)省大量輸入點,使外部接線簡單,同時也可簡化操作,這就是單按鈕啟停電路。現(xiàn)確定I/O繼電器區(qū)的00000為按鈕輸入端,00100為信號輸出端。當00000第1次為ON時,在00100上輸出ON并保持;第2次00000按鈕按一下,即00000第二次為ON時,在00100上輸出OFF并保持(見圖4)?,F(xiàn)列出兩種解法。
解法1
用DIFU微分上升沿指令設計,梯形圖和語句表見圖(5)。
解法2
用CNT計數(shù)器指令,梯形圖和語句表見圖(6)。
例2:停止優(yōu)先和點動優(yōu)先電路(圖7)。
圖4 單按紐啟動PLC控制電路
圖5 單按紐啟停電路1
圖6 單按紐啟停電路2
解這是常用的典型電路?,F(xiàn)確定I/O繼電器區(qū)的00000為啟動按鈕輸入,00001為停止按鈕輸入,00100為信號1輸出,00200為信號2輸出。當00000為ON時,00001停止按鈕未動作的前提下,在00100上輸出ON并保持,即停止優(yōu)先;另外00000啟動按鈕按下不動,00001停止按鈕不論何種狀態(tài),在00200上輸出總是ON,即啟動優(yōu)先。梯形圖和語句表見圖(7)。
例3:ON/OFF延時電路
解如圖8所示,可實現(xiàn)通電、斷電都能延時的PLC定時器控制電路,00000為啟動按鈕,00001為停止按鈕,00100為輸出線圈。00000啟動后,TIM000 5 s后00100為ON,00001按下,3 s后00100為OFF。梯形圖和語句表見圖(9)。
圖7 停止優(yōu)先和啟動優(yōu)先電路
圖8 ON/OFF延時電路控制
圖9 ON/OFF延時電路PLC控制
例4:兩盞燈交替發(fā)光控制
控制要求:用定時器實現(xiàn)燈1發(fā)光1 s同時燈2熄滅1 s,燈1熄滅2 s同時燈2發(fā)光2 s的交替控制。
解(1):通道分配
00000是啟動按鈕,00001是停止按鈕,00100是指示燈HL1,00101是指示燈HL2。見圖10(a)。
(2):畫接線圖
首先確定插卡電源和接線方式。見圖10(b)。
(3):畫梯形圖
根據(jù)邏輯關(guān)系,設計出梯形圖。見圖11。
3.2 順序控制法
順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序,在各個輸入信號的作用下,根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序,在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構(gòu)自動有序地進行工作。順序控制系統(tǒng)設計方法的共同特點是:
a)由輸入繼電器控制輔助繼電器(包括由置位/復位指令和移位指令定義的輔助繼電器),按此構(gòu)成步進階梯;
圖10 兩盞燈交替發(fā)光控制
圖11 兩盞燈交替控制梯形圖
b)由輔助繼電器控制輸出繼電器,以此構(gòu)成輸出階梯;
c)無論步進階梯還是輸出階梯,都是很有規(guī)律的回路結(jié)構(gòu)。不管要設計的順序控制系統(tǒng)有多少步,也不管其輸入輸出點數(shù)有多少,只要弄清各種設計方法所設計的步進階梯和輸出階梯的回路結(jié)構(gòu)的規(guī)律性,根據(jù)設計依據(jù),套用其中任一種設計方法的回路結(jié)構(gòu),就能快速地一次成功設計出較復雜的PLC順序控制系統(tǒng)。
例5:小車A/B/C三地直線運動控制
控制要求:某車間有一臺車,直線運動A\B\C 3點,每一處有一行程開關(guān),A到B點,停5 s,再返回A點,停5 s后,直接到C,停5 s后到A點。
解(1):通道分配
確定2只按鈕、3只行程開關(guān)在I/O插卡中的位置和地址。見圖12(a)。
(2):畫接線圖
首先確定插卡電源和接線方式。見圖12(b)。
(3):畫梯形圖
根據(jù)邏輯關(guān)系,設計出梯形圖。見圖13。
3.3 波形圖編程法
波形圖是信號隨時間變化的圖形,波形圖編程法適用于定時或計數(shù)的程序,此方法的設計步驟為:
a)畫出輸入、輸出信號的波形圖,建立起準確的時間對應關(guān)系;
b)確定定時關(guān)系,設計定時邏輯程序。找出臨界點,即輸出信號應出現(xiàn)變化點,并以此點為界限,把時段劃分為若干時間區(qū)間。進而,依各時間區(qū)間形成條件,建立對應的邏輯程序;
C)確定時間區(qū)間與動作的對應程序。
圖12 小車三點運動控制
圖13 小車三點運動梯形圖
例6:兩臺電機循序控制
控制要求:按下確定按鈕后,M1運轉(zhuǎn)10 s,停止5 s,M2與M1相反,即M1停止時M2運行,M1運行時M2停止,如此循環(huán)往復,直至按下停車按鈕。
解(1):通道分配
兩臺電機循環(huán)控制波形圖和I/O分配表如圖14(b)。
(2):畫波形圖
為了使邏輯關(guān)系清晰,用中繼00500作為運行控制繼電器,TIM000為控制M1運行時間,TIM001為控制M2運行時間。見圖14(a)。
(3):畫梯形圖
由圖15(a)可以看出,TIM000和TIM001組成振蕩電路,最后設計出梯形圖并分析是否符合要求。
圖14 電機控制波形圖和I/O分配表
圖15 電機交替啟動PLC梯形圖
通過對以上6種典型電路的分析,總結(jié)出PLC程序編程的3種設計方法。如果現(xiàn)有的控制室和操作站的繼電控制線路用PLC代替,功率驅(qū)動用無觸點開關(guān)代替,可以想象,此時的控制將是無噪音的,且故障少,維護容易。當工藝改變時,只要修改PLC用戶程序,無須改變外部接線,就可以很容易地改變控制方式和參數(shù),取得很好的效益。所以說,PLC的發(fā)展是實現(xiàn)機電一體化的重要方向。
Om ron c200h-plcprogram design and app lication
Gao Yongbin
(Sinopec Research Institute of Yizheng Chemical Fibre Co.,Ltd.,Jiangsu Yizheng 211900,China)
The article introduces the feature of the Om ron C200H-PLC,analyses some typical circuits,gives the I/O allocation table,draws the wiring diagram,designs the ladder diagrams thatmeet the control requirement,summarizes three kinds of PLC programmed design methods.
Programmable Logic Controller;Programmed design;statement table;Ladder diagram
TM571.61
B
1006-334X(2014)03-0046-07
2014-03-24;
2014-09-04
高永斌(1969—),男,江蘇儀征人,技師,主要從事電氣設備的維修改造工作。