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PLC控制系統設計與控制任務分解

??一般情況下,在設計系統前,應該把控制任務和控制過程分解一下,使其成為獨立或相對獨立的部分,這樣既可以決定控制單元之間的界限,也可以提高項目設計人員的工作效率。在分解任務的同時，要把各部分操作的功能描述、邏輯關系、接口條件等詳細羅列出來,為后面的系統設計做好準備工作。

??系統設計

數量輸入輸出模塊

CPU處于STOP模式時，可以在CPU的模塊信息對話框中，查看塊堆棧保存的進入STOP模式時沒有處理完的塊，在塊堆棧中，信息按照它們被處理的順序存儲(見圖4-5)。

??每個中斷優先級對應的塊堆棧可以儲存的數據的字節數與CPU的型號有關。

??3.中斷堆棧(1堆棧)

??如果程序的執行被優先級更高的OB中斷，操作系統將保存下述寄存器的內容當前的累加器和地址寄存器的內容、數據塊寄存器中DB和DI的內容、局部數據的指針、狀態字、MCR(主控繼電器)寄存器和塊堆棧的指針。新的OB執行完后，操作系統讀取中斷堆棧中的信息，從被中斷的塊被中斷的地方開始繼續執行程序。

PLC的程序分為操作系統和用戶程序，操作系統用來實現與特定的控制任務無關的功能，處理PLC的啟動、刷新過程映像輸入/輸出表、調用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區和處理通信等。用戶程序包含處理用戶特定的自動化任務所需要的所有功能。

??③PLC對模擬量的處理 在工業控制中，某些輸入量(例如壓力、溫度、流量、轉速等)是模擬量，某些執行機構(例如電動調節閥和變頻器等)要求PLC輸出模擬量信號，而PLC的CPU只能處理數字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉換為標準量程的電流或電壓，例如4～20mA、1～5V、0～10V、PLC用模擬量輸入模塊的A/D轉換器將它們轉換成數字量。帶正負號的電流或電壓在A/D轉換后用二進制補碼來表示。

??模擬量輸出模塊的D/A轉換器將PLC中的數字量轉換為模擬量電壓或電流，再去控制執行機構。模擬量1/O模塊的主要任務就是實現A/D轉換(模擬量輸入)和D/A轉換(模擬量輸出)。

??系統設計包括硬件系統設計和軟件系統設計。硬件系統設計主要包括PLC及外圍線路的設計、電氣線路的設計、安全電路的設計和擾干擾措施的設計等。軟件系統設計主要指編制P1C控制程序和HMI的組態畫面。

高速輸入

SIMATIC S7-1200 控制器帶有多達 6 個高速計數器，本體*大支持 100 kHz，信號板*大支持 200 kHz，用于計數和

測量。

高速輸出

SIMATIC S7-1200 控制器集成了四個100 kHz 的高速脈沖輸出，用于步進電機或伺服驅動器的速度和位置控制。（使用 PLCopen 運動控制指令）這四個輸出都可以輸出脈寬調制信號來控制電機速度、閥位置或加熱元件的占空比。SIMATIC S7-1217C 的 4 個 DI 和 4 個 DO*大支持 1MHz 的差分輸入、差分輸出。

??選定PLC及其擴展模塊(如需耍的話),分配好I/O地址后,硬件設計的主要內容就是電氣控制系統原理圖的設計,電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。電氣控制系統原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動部分、手動部分的詳細連接等,有時還要在電氣原理圖中標上器件代號或另外配上安裝圖、端子接線圖等,以方便控制柜的安裝。電氣元器件的選擇主要是根據控制要求選擇按鈕、開關、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈和電磁閥等。

執行運行測試”對話框

??圖4-41 “執行運行測試”對話框

??d.跳轉(Jump)：單擊此按鈕將跳轉到當前PLC停止的地址。

??e.自動跳轉到中斷(Jump to break step automatically)：選擇此項，允許PLC自動跳到每次暫停的地址。

??如果要退出測試運行狀態，單擊"Stop Test-run"按鈕即可。

??3.動態時序圖監控

??動態的序圖監控是以時序圖的形式對繼電器和寄存器進行監控。時序圖描述的是繼電器狀態或寄存器值隨時間變化的情況，時序圖的橫軸表示時間，縱軸表示繼電器的狀態或寄行器值的大小，以下以圖4-42為例介紹其使用方法。