可編程控制器(PLC)是一種新型的通用自動控制裝置,具有功能強、使用靈活、可靠性高、環境適應性好、編程簡單等優點,但其缺點是:工作速度較計算機慢,輸出對輸入的響應有滯后現象;使用中、PLC,要求使用者具有相當的計算機知識。因此,在設計PLC控制系統時,分析和研究PLC輸入/輸出響應的滯后原因非常重要。PLC控制系統也可以用在真空干燥箱系統中。
1 PLC中輸出滯后輸入現象導致的結果 在繼電器控制線路中,個個并聯電路是同時加電壓,并行工作的,由于實際元件動作的機械慣性,可能會發生觸點競爭現象。在梯形圖中,各個編程元件的動作順序是按掃描順序依次執行的,或者說是按串行的方式工作的,在執行梯形圖程序時,是自上而下,從左到右,串行掃描,不會發生觸點競爭現象。 表面上看起來完全一樣的繼電器控制線路圖與梯形圖,它們產生的效果可能不完全一樣,甚至某些作用完全相反。 2 分析輸出響應對輸入響應的滯后現象的原因 2.1 PLC程序執行過程 PLC對用戶程序的執行過程是以微處理器的周期性順序循環掃描的工作方式進行的。PLC投入運行后,便進入程序執行過程,它分為三個階段進行,即輸入采樣、程序執行、輸出刷新。PLC開始運行時,先清除輸入輸出狀態寄存器原來的內容,然后進行自診斷,自檢CPU及I/O組件,確認工作正常后開始循環掃描。
(1)輸出寄存器中的數據是在輸出刷新階段,從輸出映像寄存器中集中寫進去的。
(2)輸出端子的輸出狀態,是由輸出鎖存器中的數據決定的。
(3)執行用戶程序時所需的輸入、輸出狀態,是從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器中讀出的。 (4)輸入映像寄存器中的數據,是在輸入采樣階段掃描到的輸入信號的狀態集中寫進去的,在本掃描周期中,它不隨外部輸入信號的變化而變化。
(5)輸出映像寄存器(它包含在元件寄存器中)的狀態,是由用戶程序中輸出指令的執行結果來決定。
2.2 PLC輸入/輸出響應的滯后現象 在設計PLC控制系統中,顯著的不足之處是輸入/輸出有響應滯后現象。從PLC的輸入端有一個輸入信號發生變化到PLC的輸出端對該輸入變化做出反應,需要一段時間,這段時間稱為響應時間或滯后時間。 (1)執行程序按工作周期進行,每一工作周期又分為輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段。 (2)產生輸入/輸出響應滯后的其它原因。
除此之外,還有輸入濾波器電路的滯后作用、輸出繼電器的機械滯后作用等影響時間的快慢。 3 結論
(1)在掃描周期中由于輸入信號只在輸入階段讀入,在程序執行階段,即使輸入信號發生變化,輸入狀態表的內容也不會改變,所以在本次循環不能得到響應,這是PLC的輸入/輸出響應的滯后現象。大滯后時間為2~3個周期,具體與編程方法有關。但這種滯后響應,在一般工業控制系統是完全允許的。某些需要輸入輸出快速的場合,可以采用快速響應模塊、高速計數模塊以及中斷處理等措施來盡量減少滯后時間。
(2)PLC采用循環掃描的工作方式,在執行程序時,即使是和繼電器控制線路圖相一致的梯形圖也有可能導致執行結果不同。
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