可编程控制器(PLC)是一种新型的通用自动控制装置,具有功能强、使用灵活、可靠性高、环境适应性好、编程简单等优点,但其缺点是:工作速度较计算机慢,输出对输入的响应有滞后现象;使用中、PLC,要求使用者具有相当的计算机知识。因此,在设计PLC控制系统时,分析和研究PLC输入/输出响应的滞后原因非常重要。PLC控制系统也可以用在真空干燥箱系统中。
1 PLC中输出滞后输入现象导致的结果 在继电器控制线路中,个个并联电路是同时加电压,并行工作的,由于实际元件动作的机械惯性,可能会发生触点竞争现象。在梯形图中,各个编程元件的动作顺序是按扫描顺序依次执行的,或者说是按串行的方式工作的,在执行梯形图程序时,是自上而下,从左到右,串行扫描,不会发生触点竞争现象。 表面上看起来完全一样的继电器控制线路图与梯形图,它们产生的效果可能不完全一样,甚至某些作用完全相反。 2 分析输出响应对输入响应的滞后现象的原因 2.1 PLC程序执行过程 PLC对用户程序的执行过程是以微处理器的周期性顺序循环扫描的工作方式进行的。PLC投入运行后,便进入程序执行过程,它分为三个阶段进行,即输入采样、程序执行、输出刷新。PLC开始运行时,先清除输入输出状态寄存器原来的内容,然后进行自诊断,自检CPU及I/O组件,确认工作正常后开始循环扫描。
(1)输出寄存器中的数据是在输出刷新阶段,从输出映像寄存器中集中写进去的。
(2)输出端子的输出状态,是由输出锁存器中的数据决定的。
(3)执行用户程序时所需的输入、输出状态,是从输入映像寄存器和输出映像寄存器中读出的。 (4)输入映像寄存器中的数据,是在输入采样阶段扫描到的输入信号的状态集中写进去的,在本扫描周期中,它不随外部输入信号的变化而变化。
(5)输出映像寄存器(它包含在元件寄存器中)的状态,是由用户程序中输出指令的执行结果来决定。
2.2 PLC输入/输出响应的滞后现象 在设计PLC控制系统中,显著的不足之处是输入/输出有响应滞后现象。从PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC的输出端对该输入变化做出反应,需要一段时间,这段时间称为响应时间或滞后时间。 (1)执行程序按工作周期进行,每一工作周期又分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 (2)产生输入/输出响应滞后的其它原因。
除此之外,还有输入滤波器电路的滞后作用、输出继电器的机械滞后作用等影响时间的快慢。 3 结论
(1)在扫描周期中由于输入信号只在输入阶段读入,在程序执行阶段,即使输入信号发生变化,输入状态表的内容也不会改变,所以在本次循环不能得到响应,这是PLC的输入/输出响应的滞后现象。大滞后时间为2~3个周期,具体与编程方法有关。但这种滞后响应,在一般工业控制系统是完全允许的。某些需要输入输出快速的场合,可以采用快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施来尽量减少滞后时间。
(2)PLC采用循环扫描的工作方式,在执行程序时,即使是和继电器控制线路图相一致的梯形图也有可能导致执行结果不同。
|