PLC編程算法之開關(guān)量、模擬量、脈沖量

一、開關(guān)量也稱邏輯量，指僅有兩個取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢，也是PLC最基本的應(yīng)用。

開關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時也稱其為順序控制。

而順序控制又分為手動、半自動或自動。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。
二、模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等。

PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來的，可方便及可靠地用于開關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量只是多位的開關(guān)量，故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量，PLC也完全可以可靠的進(jìn)行處理控制。

由于連續(xù)的生產(chǎn)過程常有模擬量，所以模擬量控制有時也稱過程控制。

模擬量多是非電量，而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的，還要經(jīng)過變送器，把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。

同時還要有模擬量輸入單元(A/D)，把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號變換成數(shù)字信號；模擬量輸出單元(D/A)，以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標(biāo)準(zhǔn)的電信號。

所以標(biāo)準(zhǔn)電信號、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運(yùn)算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標(biāo)準(zhǔn)的電信號。例如：

PLC模擬單元的分辨率是1/32767，對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量是0—10V，所要檢測的是溫度值0—100℃。那么0—32767對應(yīng)0—100℃的溫度值。然后計(jì)算出1℃所對應(yīng)的數(shù)字量是327.67。如果想把溫度值精確到0.1℃，把327.67/10即可。

模擬量控制包括：反饋控制、前饋控制、比例控制、模糊控制等。這些都是PLC內(nèi)部數(shù)字量的計(jì)算過程。

三、脈沖量是其取值總是不斷的在0(低電平)和1(高電平)之間交替變化的數(shù)字量。每秒鐘脈沖交替變化的次數(shù)稱為頻率。

PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運(yùn)動控制、軌跡控制等。例如：脈沖數(shù)在角度控制中的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的細(xì)分是每圈10000，要求步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度。那么所要動作的脈沖數(shù)值=10000/(360/90)=2500。

PLC編程算法(2)——模擬量的計(jì)算

1. -10—10V。-10V—10V的電壓時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為F448—0BB8Hex(-3000—3000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為E890—1770Hex(-6000—6000)。

2. 0—10V。0—10V的電壓時，在12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。

3. 0—20mA。0—20mA的電流時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。

4. 4—20mA。4—20mA的電流時，在6000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。

以上僅做簡單的介紹，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所測量物理量實(shí)現(xiàn)的量程不一樣。計(jì)算結(jié)果可能有一定的差異。

注：模擬輸入的配線的要求

1. 使用屏蔽雙絞線，但不連接屏蔽層。
   當(dāng)一個輸入不使用的時候，將V IN 和COM端子短接。

2. 模擬信號線與電源線隔離 (AC 電源線，高壓線等)。

3. 當(dāng)電源線上有干擾時，在輸入部分和電源單元之間安裝一個慮波器。

4. 確認(rèn)正確的接線后，首先給CPU單元上電，然后再給負(fù)載上電。

5. 斷電時先切斷負(fù)載的電源，然后再切斷CPU的電源。

脈沖量的控制多用于步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的角度控制、距離控制、位置控制等。以下是以步進(jìn)電機(jī)為例來說明各控制方式。

一、步進(jìn)電機(jī)的角度控制

首先要明確步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)，然后確定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。計(jì)算“角度百分比=設(shè)定角度/360°(即一圈)”“角度動作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*角度百分比。”

公式為：角度動作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*(設(shè)定角度/360°)。

二、步進(jìn)電機(jī)的距離控制

首先明確步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。然后確定步進(jìn)電機(jī)滾輪直徑，計(jì)算滾輪周長。計(jì)算每一脈沖運(yùn)行距離。最后計(jì)算設(shè)定距離所要運(yùn)行的脈沖數(shù)。

公式為：設(shè)定距離脈沖數(shù)=設(shè)定距離/[(滾輪直徑*3.14)/一圈總脈沖數(shù)]

三、步進(jìn)電機(jī)的位置控制就是角度控制與距離控制的綜合

以上只是簡單的分析步進(jìn)電機(jī)的控制方式，可能與實(shí)際有出入，僅供各位同仁參考。

伺服電機(jī)的動作與步進(jìn)電機(jī)的一樣，但要考慮伺服電機(jī)的內(nèi)部電子齒輪比與伺服電機(jī)的減速比。