1、PLC 的工作流程1、系統(tǒng)初始化：一般小型 PLC 的系統(tǒng)初始化主要是進(jìn)行初始化、設(shè)置、查找擴(kuò)展模塊等；2、掃描輸入：掃描 IO 輸入信號；3、執(zhí)行邏輯：根據(jù)用戶 PLC 程序執(zhí)行邏輯；4、家務(wù)管理：PLC、和其它系統(tǒng)程序執(zhí)行；5、掃描輸出：將邏輯執(zhí)行的結(jié)果輸出；6、通信管理單元：通信服務(wù)程序，響應(yīng)編程其它通信任務(wù)。PLC 運行方式：由上面可以看到 PLC 的運行是一種循環(huán)掃描的運行方式，實際上 PLC 還有定時掃描和中斷掃描共三種掃描方式。循環(huán)掃描：PLC 按上圖循環(huán)執(zhí)行；定時掃描：PLC 根據(jù)用戶設(shè)置的時間定時掃描，比方說 50ms 掃描一次，使用這種掃描方式，用戶需要保證用戶程序在設(shè)定時

2、間內(nèi)一定能掃描完畢，一般 PLC 使用定時中斷和子程序結(jié)合起來實現(xiàn)這個功能（這種情況下與中斷掃描方式并無不同），但在 IO 掃描方面會有一些細(xì)微的不同，很可能會用到立即刷新 IO 的功能塊 UpData_IO。中斷掃描：中斷掃描根據(jù)外部或者中斷的激活中斷掃描程序的運行。比方說外部 IO 中斷、高速計數(shù)中斷、定時中斷等。十九、溫控、變頻Proportional,egral andDerivative）是閉環(huán)控制中最常用的一種算法，在包括溫控、水泵、張力、伺服閥、運控等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，但因為每個應(yīng)用的對象特性都不一樣，這就要求調(diào)試工程師允分了解的控制原理，才能把的應(yīng)用好。原理：是由比例、微分

3、、積分三個部分組成的，在實際應(yīng)用中經(jīng)常只使用其中的一項或者兩項，如 P、PI、PD、等。從控制原理來說，當(dāng)一個控制對象，希望控制的輸出達(dá)到設(shè)定的值，通常會使可以選用應(yīng)該選用用開環(huán)或者閉環(huán)控制，如果控制對象的響應(yīng)很穩(wěn)定不會受到其它環(huán)節(jié)的影響，開環(huán)控制。反之如果被控對象受到設(shè)定值、負(fù)載或者源端的影響而產(chǎn)生波動，閉環(huán)控制。下圖是一個溫控的原理圖：執(zhí)行周期(1/10 秒)范例比例控制（P）：比例控制是最常用的控制之一，這也是最符合人的感觀的一種控制，比方說控制一個加熱器的恒溫 100 度，當(dāng)開始加熱時，離目標(biāo)溫度相差比較遠(yuǎn)，這時通常會加大加熱，使溫度快速上升，當(dāng)溫度超過 100 度時，函數(shù)則關(guān)閉輸出，

4、通常會使用這樣一個e(t) = SP y(t);u(t) = e(t)*PSP設(shè)定值e(t)誤差值y(t)反饋值u(t)輸出值P比例系數(shù)滯后性不是很大的控制對象使用比例控制方式就可以滿足控制要求，但很多被控對象中因為有滯后性。比方說塑膠擠出機(jī)，如果設(shè)定溫度是 200 度，當(dāng)采用比例方式控制時，如果 P 選擇比較大，則會出現(xiàn)當(dāng)溫度達(dá)到 200 度輸出為 0 后，溫度仍然會止不住的向上爬升，比方說升至230 度，當(dāng)溫度超過 200 度太多后又開始回落，盡管這時輸出開始出力加熱，但溫度仍然會向下跌落一定的溫度才會止跌回升，比方說降至 170 度，最后整個系統(tǒng)會穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行振蕩。如果這個振蕩

5、的幅度是允許的比方說家用電器的控制，那則可以選用比例控制，很多傳統(tǒng)的家用空調(diào)和常會發(fā)現(xiàn)家用空調(diào)始終是間歇工作的，當(dāng)開始制冷時通常會感到越來越冷，當(dāng)空調(diào)停止時又會感到溫度越來越高，它采用的則是比例控制比例值太小時的控制效果圖：如果比例值太小，反饋值始終到不了設(shè)定值（靜態(tài)誤差）就達(dá)到了平衡（如果是加熱的話就是說散熱與P*e(t)加熱達(dá)到了一個平衡）比例值太大時的控制效果圖：如果比例值太大，則被控對象會出上圖所示的振蕩，當(dāng)然振蕩點不一定是在設(shè)定值，而會根據(jù)被控對象的不同或者 P 值的大小而在某個位置進(jìn)行振蕩。這對于大多數(shù)的控制對旬來說是不允許的。比例積分控制（PI）：積分的存在是針對比例控制要不就是

6、有差值要不就是振蕩的這種特點與比例一塊進(jìn)行控制，也就是 PI 控制。改進(jìn)，它常其公式有很多種，但大多差別不大，標(biāo)準(zhǔn)公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Kie(t) +u0u(t)輸出Kp比例放大系數(shù)Ki積分放大系數(shù)e(t)誤差u0控制量基準(zhǔn)值（基礎(chǔ)偏差）大家可以看到積分項是一個歷史誤差的累積值，如果光用比例控制時，知道要不就是達(dá)不到設(shè)定值要不就是振蕩，在使用了積分就可以解決達(dá)不到設(shè)定值的靜態(tài)誤差問題，比方說一個控制中使用了 PI 控制后，如果存在靜態(tài)誤差，輸出始終達(dá)不到設(shè)定值，這時積分項的誤差累積值會越來越大，這個累積值乘上 Ki 后會在輸出的中越占越多，使輸出u(t)越來越大，最終達(dá)

7、到消除靜態(tài)誤差的目的。PI 兩個結(jié)合使用的情況下，的調(diào)整方式如下：1、先將 I 值設(shè)為 0，將 P 值放至比較大，當(dāng)出現(xiàn)穩(wěn)定振蕩時，再減小 P 值直到 P值不振蕩或者振蕩很小為止（術(shù)語叫臨界振蕩狀態(tài)），在有些情況下，還可以在些 P 值的基礎(chǔ)上再加大一點。2、加大 I 值，直到輸出達(dá)到設(shè)定值為止。3、等系統(tǒng)冷卻后，再重上電，看看系統(tǒng)的超調(diào)是否過大，加熱速度是否太慢。通過上面的這個調(diào)試過程，可以看到 P 值主要可以用來調(diào)整系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但太大會增大超調(diào)量和穩(wěn)定時間；而 I 值主要用來減小靜態(tài)誤差。標(biāo)準(zhǔn)的公式在溫控等響應(yīng)較慢的系統(tǒng)中會存在積分項導(dǎo)致過沖的情況，這是因為在輸出已是 100%開了）開始

8、加熱后，盡管這時輸出已調(diào)整最大（比方說固態(tài)繼電器的但這時的溫度仍然只能緩慢上升，這時的積分增加得很快，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值后，這時盡管比例項已輸出為 0，但是積分項仍然會因為其累積值很高而有較大的輸出，導(dǎo)致溫度超調(diào)。的 V80 中，通過改進(jìn)的遇限消弱積分法等措施很好的解決了這個問題，使積分項在輸出全開時停止積分，減少了積分對于這種大時延系統(tǒng)的影響?？刂疲阂驗?PI 系統(tǒng)中的 I 的存在會使整個控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到影響，為了解決這個問題，在控制中增加了 D 微分項，微分項主要用來解決系統(tǒng)的響應(yīng)速度問題，其完整的公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Kie(t) + Kde(t) e(t-1)

9、+u0在模擬電路中的微分常數(shù)是與特征頻率相關(guān)系的，而在數(shù)字離散中的微分項實際上是有一些問題的，因為其只計算了兩次誤差的差值，而實際的模擬或者用戶需要的理想微分公式應(yīng)該是要對其進(jìn)行展寬的，只有展寬的 D 值才能真正的起到很好的效果。微分項在控制系統(tǒng)中起到減少超調(diào)降低振蕩的作用，但因為微分項本身對于干擾很敏感，所以在使用微分項時要慎重。在的調(diào)試過程中，應(yīng)注意以下步驟：1、關(guān)閉 I 和 D，加大 P，使其產(chǎn)生振蕩；2、減小P，找到臨界振蕩點；3、加大 I，使其達(dá)到目標(biāo)值；4、重新上電看超調(diào)、振蕩和穩(wěn)定時間是否吻合要求；5、針對超調(diào)和振蕩的情況適當(dāng)?shù)脑黾右恍┪⒎猪棧?、 注意所有調(diào)試均應(yīng)在最大爭載的情

10、況下調(diào)試，這樣才能保證調(diào)試完的結(jié)果可以在全工作范圍有效；位置與增量：前所說的公式均是位置，也稱為全量，這在溫控、閥門控制、水泵控制中最常用到，另一種公式稱之為增量其公式如下：u(t) = u(t) u(t-1)這在運動控制中最常使用，其輸出是兩次機(jī)的位置控制可以采用這種方式。運算結(jié)果的差值，一般的步進(jìn)或者伺服電二十一、運動控制運動控制是近些年的熱門，精密定位、恒速控制、恒力矩控制等在各種裝備中的應(yīng)用越來越廣泛，這對于控制器的要求也越來越高。對于運動控制，大家比較常用的包括步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)，除此之外伺服閥、數(shù)字等都屬于同一類的控制方式。在這些運控系統(tǒng)中又根據(jù)控制對象的不同分為位置控制、速度控制

11、、力矩控制三大類。其中步進(jìn)電機(jī)只能應(yīng)用于位置控制，而伺服則可以應(yīng)用于這三類中的任一種控制方式。一般可以使用的運動控制器或者 PLC 來實現(xiàn)運動控制功能，在運動控制系統(tǒng)中一般來說的運動控制器如數(shù)控系統(tǒng)等會更為專業(yè)功能更強(qiáng)，對于插補(bǔ)、G 指令的支持會更好。比方說高檔的數(shù)控系統(tǒng)可能會支持以下的功能：用戶用 CAD 畫完圖后轉(zhuǎn)換成 G 代碼下載給控制器，控制器就可以執(zhí)行對應(yīng)的 G 代碼完成整個控制過程。而 PLC 相對而言是一個更為通用的控制，一般通過功能塊來實現(xiàn)運動控制功能，V80增強(qiáng)系列（/S）對于兩軸的位置控制有很強(qiáng)的支撐，可以滿足絕大多數(shù)運動控制要求的環(huán)境，V80 的速度控制和力矩控制一般使用

12、 E6MAD 擴(kuò)展模塊來實現(xiàn)，在這里是 CPU 模塊本身的位置控制功能。提到的運動控制21.1、位置控制基礎(chǔ)在裝備控制中有相當(dāng)多的場合需要用到位置定位控制，如各種機(jī)床、收卷排線、紙張電纜管材的定長裁剪、包裝、印刷等。位置控制的實現(xiàn)，通常是通過步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)來達(dá)到的，下面以步進(jìn)電機(jī)來描述。步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個脈沖信號，電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來控制

13、變的非常的簡單。PLC 正是利用步進(jìn)電機(jī)的這種特性來實現(xiàn)位置控制功能的，PLC 與步進(jìn)電機(jī)之間的接口為脈沖接口，稱之為 PTO。脈沖與位置的關(guān)系：需要步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動 90 度，而步進(jìn)電機(jī)的步距角為 0.3 度的，那么比方的脈沖輸出個數(shù)就應(yīng)該為 300 個，當(dāng) 300 個脈沖輸出完畢后電機(jī)正好旋轉(zhuǎn) 90 度停止。步進(jìn)電機(jī)的啟動和：實際的應(yīng)用中需要考慮到步進(jìn)電機(jī)在帶載的情況下無法高速啟動，所以需要步進(jìn)電機(jī)在啟動時使用較低的脈沖頻率，然后逐步速度，否則會有失步和過沖的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時一般的步進(jìn)電機(jī)使用場合都是開環(huán)的，一旦出現(xiàn)了失步和過沖則是不可恢復(fù)的誤差。（伺服電機(jī)這種情況要好一些但在負(fù)載太大的情況下仍

14、然會有啟動不了的現(xiàn)象）為了防止出現(xiàn)失步和過沖的情況通常會讓步進(jìn)電機(jī)在低速啟動后再逐步速度，在加速過程中，最好的是 S 型加速，S 型加速的加速度是線性的，這對于機(jī)械和電機(jī)來說是最吻合其特性的。在實際的應(yīng)用中，大多數(shù)是采用的線性加也是足夠了的。，這對于大多數(shù)的應(yīng)用來說步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)：運控系統(tǒng)中的正反轉(zhuǎn)是很常用的方式，由于步進(jìn)電機(jī)沒有帶反饋裝置，所以步進(jìn)電機(jī)不適合高速的正反轉(zhuǎn)，一般而言，在空載的情況下行程在 100 個脈沖往反轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率只能達(dá)到 10 次/秒以下（大多數(shù)的在 5 次/秒以下），伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)頻率可以達(dá)到 50 次/秒以下（剛性要調(diào)得比較高）。不同廠商的電機(jī)不同，主

15、要與慣量的大小有關(guān)系。正反轉(zhuǎn)時，需要很好的加控制的支持，否則會出現(xiàn)失步和過沖的情況，伺服系統(tǒng)還會出現(xiàn)還沒到位就開始反轉(zhuǎn)的情況。在實際的應(yīng)用之中還常用接近開關(guān)、光電開關(guān)、編、光柵尺來與步進(jìn)電機(jī)配合完成位置控制。這些方法中可以分為兩大類一類是開關(guān)型定位，一類是坐標(biāo)定位。開關(guān)型定位：包括接近開關(guān)、光電開關(guān)、接觸開關(guān)等，這些開關(guān)最常用的是安置在原點，用來標(biāo)零和消除累積誤差。這些系統(tǒng)在上電后一般都有找原點的動作過程，通常都是上電后向一個方向運動找到原點后標(biāo)定原點坐標(biāo)，然后開始正常工作。坐標(biāo)定位：這一類的控制采用編、光柵尺、電子尺（模擬電壓接口）之類的，其中又分為絕對編碼和相對編碼兩類，顧名思義絕對編碼的

16、輸出信號是絕對坐標(biāo)，通常是并行的總線，而相對編碼的輸出信號只是串行的脈沖信號，因為絕對編相對編碼。比較貴，所以大多數(shù)的現(xiàn)場都使用相對編碼的信號有 AB 相、方向脈沖、上下脈沖三大類AB 相又分為*1、*2、*4 三種細(xì)分方式，*1，表示 AB 相各來一個脈沖計數(shù)值加或減 1，*2表示 AB 相的任一上升沿加或減 1，*4 表示 AB 相的任一脈沖的上升沿或者下降沿均加或減 1。 V80 的 AB 相脈沖計數(shù)方式只支持*4 的細(xì)分方式。大多數(shù)的編均是 AB 相的信號，或者是 ABZ 信號，ABZ 信號相對于 AB 相信號多了一個 Z 信號線，用來標(biāo)示編的零點，編每轉(zhuǎn)一圈出一個脈沖。電子尺：電子尺

17、多用在各種距離計量的裝備上面，比方說注塑機(jī)的射膠電子尺、合模電子尺等。電子尺可采用脈沖接口或者模擬量接口（電位器），PLC 需要通過模擬量輸入模塊來采樣，但是大多數(shù) PLC 的模擬量輸入模塊的響應(yīng)速度太慢現(xiàn)場的要求（通常的采樣周期在100mS 左右）。V80 的高速模擬量擴(kuò)展模塊 E6MAD 可以達(dá)到 mS 的采樣周期，所以可以用來實現(xiàn)高速的模擬量電子尺接口。基本上大多數(shù)運動控制都可以由上面的功能組合而成，對這些概念有一個基本的認(rèn)識是正確使用運動控制功能的前提。21.2、V80 的運動控制功能：V80 對運動控制有著強(qiáng)大的支持：硬高速計數(shù)：2 路 ABZ 脈沖、方向脈沖、上下脈沖；速度 50K

18、HZ；（增強(qiáng)型 V80）軟高速計數(shù)：6 路方向脈沖；單路可以達(dá)到 10KHZ，6 路可以達(dá)到 2KHZ；（所有 V80）高速脈沖輸出：2 路 PTO；速度 50KHZ；（增強(qiáng)型 V80）定時中斷：2 路；（所有 V80）外部 DI 中斷：6 路；（所有 V80）以上的功能都是在運動控制中比較常用的功能，用戶在使用過程中需要合理的選擇的使用這些功能。21.3、硬高速計數(shù)：V80 系列 PLC 中具有增強(qiáng)功能（用“/S”表示）的 CPU 本體單元提供 2 組通道的高速計 數(shù)器功能，可以輸入頻率最大為 50kHz 的高速脈沖，而不影響 CPU 性能。V80 可支持 3 種不同的輸入類型(A-B 相,

19、方向脈沖和上下脈沖)，外部觸發(fā)可設(shè)置為計數(shù)器復(fù)位和啟/停控制。其特性如下：l 2 個輸入通道(輸入頻率最大為 50kHz，2 路獨立的 ABZ、上下、方向模式)；l 帶有測頻率的功能l 高速計數(shù)輸入接口與普通 I/O 口復(fù)用，對應(yīng)關(guān)系分別為：DI 輸入端 01 對應(yīng)于第一路高速計數(shù)的 A1 相、02-B1 相、03-Z1、04-A2 相、05-B2 相、06-Z2。其中，0106 為普通 I/O口，A1、B1 相和 A2、B2 相以及 Z1、Z2 為高速計數(shù)輸入接口；l 3 種輸入類型 (A-B 相, 方向脈沖和上下脈沖)；l 32 位硬件計數(shù)器；l 輸入電平 DC 20V26V（50KHz）

20、，DC9V26V（10KHz 以下）；l V80 的小而影響速度；硬高速計數(shù)是不依賴于 CPU的，所以在使用時不會因為用戶程序的大l 在使用硬高速計數(shù)的同時這些 IO 口的 DI 功能并不受影響；Z 線為外部觸發(fā)信號，可以設(shè)置為三種方式：高速計數(shù)無效（此時，I/O 接口 0106 僅作為普通 I/O 口使用）、暫?？刂坪蛷?fù)位控制。高速計數(shù)支持比較和飽和兩種計數(shù)模式。l 比較模式：從預(yù)置值開始計數(shù)，計數(shù)值到達(dá)上下限時，復(fù)位計數(shù)值為預(yù)置值，并繼續(xù)計數(shù)，此時，在高速計數(shù)運行指令（HSCRUN）會輸出一個計數(shù)溢出標(biāo)志。l 飽和模式：計數(shù)值到達(dá)上下限時，計數(shù)器就會因飽和而停止計數(shù)。如果停止計數(shù)后，出現(xiàn)反

21、向脈沖輸入時（如圖 2.17 所示），計數(shù)器就會脫離飽和狀態(tài)而進(jìn)行逆向計數(shù)，即，由原來的計數(shù)值遞增變?yōu)檫f減，或由原來的計數(shù)值遞減變?yōu)檫f增。高速計數(shù)信號對應(yīng)與工作模式表：wPL W rld硬高速計數(shù)的功能塊描述請參見V80 系列 PLC手冊，包速計數(shù)設(shè)置功能塊HSCSET 和高速計數(shù)運行功能塊 HSCRUN，前者主要用于設(shè)置高速計數(shù)的工作模式，后者用于啟動和停止高速計數(shù)器，同時還可以顯示當(dāng)前脈沖的頻率。在高速計數(shù)運行前必需運行一次設(shè)置功能塊。21.4、脈沖輸出：V80 系列 PLC 中具有增強(qiáng)功能（用“/S”表示）的 CPU 本體單元提供 2 個通道(P1 和 P2)的高速脈沖輸出（PTO）功能

22、(必須在 V+和 V-端子另加外部 24V 的電源)，每個脈沖輸出通道都可以單獨產(chǎn)生高速脈沖串輸出（PTOPulse TrainOutput）或產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制輸出（Pulse Width Modulated）。高速脈沖輸出特性如下：l 2 個輸出通道(最大輸出頻率: 50kHz)l 2 種輸出類型 (可獨立設(shè)置為 PTO 和)l 32 位脈沖輸出數(shù)據(jù)l輸出電平為 DC 18V24V（V+和 V-輸入電壓范圍為 DC 24V15%）l每一路PTO 輸出都可綁定一個普通 I/O 作為方向信號l可綁定高速計數(shù)的外部觸發(fā)（Z 線）信號作為快速硬件暫停使能信號（1） PTO 輸出方式PTO 輸出方式的脈沖輸出占空比為 50%，并可設(shè)置輸出的脈沖數(shù)量和周期時間?？蛇x擇us 和 ms 兩種基準(zhǔn)時間，脈沖周期設(shè)置范圍為 165535 個基準(zhǔn)時間。PTO 方式又分為普通、平滑和多段三種工作模式。普通模式：32 位脈沖數(shù)輸出（即 1 到 4,294,967,295），具有兩段接續(xù)輸出功能，在當(dāng)前段輸出的同時可預(yù)先設(shè)置下一段參數(shù)，當(dāng)前段輸出完成后接續(xù)