PLC在多點(diǎn)定位及往返系統(tǒng)中的控制研究

1、PLC在多點(diǎn)定位及往返系統(tǒng)中的控制研究1 龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)控制要求圖1 往返式機(jī)械傳動(dòng)示意圖圖1所示龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)示意圖。傳動(dòng)系統(tǒng)從原點(diǎn)啟動(dòng)，中速行駛到1000mm，開(kāi)始高速行駛，高速行駛到3000mm，開(kāi)始低速爬行，低速爬行到終點(diǎn)（3200mm）停車。停頓2s。反向高速行駛，高速行駛到距原點(diǎn)200mm處開(kāi)始低速爬行。到達(dá)原點(diǎn)停車，停頓2s后重新開(kāi)始往返。原點(diǎn)和終點(diǎn)低速爬行目是避免系統(tǒng)慣性帶來(lái)定點(diǎn)誤差，做到原點(diǎn)和終點(diǎn)精確定位停車。2 龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)對(duì)變頻器控制要求變頻器正反轉(zhuǎn)由繼電器K1、K2控制，速度切換由繼電器K3、K4完成。變頻器故障報(bào)警輸出觸點(diǎn)（3

2、0A、30C觸點(diǎn)）用于立即停止高速計(jì)數(shù)器運(yùn)行，并由指示燈HR指示。變頻器具有多段速度設(shè)定功能，當(dāng)K3、K4兩個(gè)繼電器觸點(diǎn)都斷開(kāi)時(shí)，高速行駛（第一速度）;K3閉合，K4斷開(kāi)時(shí)，中速行駛（第二速度）;K3斷開(kāi)，K4閉合時(shí)，低速行駛（第三速度）;K3、K4都閉合時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)行駛（第四速度）。旋鈕SF用于手動(dòng)/自動(dòng)切換，并用指示燈HG1表示自動(dòng)狀態(tài)。手動(dòng)時(shí)，能夠按鈕SA1（電機(jī)正轉(zhuǎn)）和SA2（電機(jī)反轉(zhuǎn)）手動(dòng)調(diào)節(jié)傳動(dòng)系統(tǒng)位置。按鈕SA用于傳動(dòng)系統(tǒng)自動(dòng)狀態(tài)下啟動(dòng)/停止控制。采用“一鍵開(kāi)關(guān)機(jī)”方式實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)/停止控制，用指示燈HG2表示啟動(dòng)狀態(tài)。行程開(kāi)關(guān)SQ用于自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，確定傳動(dòng)系統(tǒng)原點(diǎn)位置，自動(dòng)停止時(shí)，傳

3、動(dòng)系統(tǒng)必須返回原點(diǎn)。行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2用于傳動(dòng)系統(tǒng)兩端限位，確保傳動(dòng)系統(tǒng)不能脫離設(shè)備。2.2 PLC系統(tǒng)硬件系統(tǒng)構(gòu)成及連接實(shí)現(xiàn)對(duì)龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)精確定位，本系統(tǒng)采用PLC作為控制器，變頻器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，采用光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行定位控制。龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)控制要求，系統(tǒng)中有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)8個(gè)，開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)7個(gè)，光電編碼器A相輸入一個(gè)，選用SIEMENSCPU224作為控制器，其I/O點(diǎn)分配及系統(tǒng)接線如圖2所示。圖2 龍門刨床機(jī)械傳動(dòng)PLC控制系統(tǒng)接線圖3 PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)包含主程序（用于實(shí)時(shí)調(diào)用手動(dòng)子程序SBR_0和自動(dòng)子程序SBR_1）、子程序SBR_0（用

4、于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)手動(dòng)控制）和SBR_1（用于實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)自動(dòng)控制）和中斷處理程序INT_0程序（用于處理高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值到達(dá)不同預(yù)置值處理）。篇幅所限，以下將以中斷處理程序INT_0程序?yàn)槔?，說(shuō)明變頻器對(duì)速度控制和調(diào)節(jié)。其梯形圖如下。4 梯形圖設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題4.1多次更改高速計(jì)數(shù)器中斷和預(yù)置值實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位控制關(guān)鍵包括兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是設(shè)置高速計(jì)數(shù)器中斷事件12（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值），另一點(diǎn)就是中斷處理程序中更改高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值。定位控制需要測(cè)量定位點(diǎn)與原點(diǎn)距離，然后將單位距離（mm）轉(zhuǎn)換成脈沖量，光電編碼器和PLC高速計(jì)數(shù)器記錄脈沖量變化。本系統(tǒng)中，光電編碼器機(jī)械軸

5、和電動(dòng)機(jī)同軸。傳動(dòng)比=10，用于驅(qū)動(dòng)設(shè)備傳動(dòng)輥直徑=100mm，光電編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)=600個(gè)/轉(zhuǎn)?？梢杂?jì)算出每毫米距離脈沖數(shù)為：每毫米距離脈沖數(shù)=600÷（10×100×3.14）0.19108脈沖/mm定點(diǎn)位和預(yù)置值比較，必須采用高速計(jì)數(shù)器中斷方式，而不能采用一般比較指令。一般比較指令無(wú)法捕捉高速變化事件。，必須ATCH和ENI指令將高速計(jì)數(shù)器中斷事件號(hào)12（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值）與中斷處理程序INT_0連接。中斷處理程序INT_0中，到達(dá)預(yù)置值時(shí)，重新裝載下一次預(yù)置值，并執(zhí)行工藝要求繼電器輸出，處理變頻器運(yùn)行速度。自動(dòng)子程序SBR_1中，將高速計(jì)數(shù)器H

6、C0設(shè)置為單相計(jì)數(shù)輸入，沒(méi)有外部控制功能。原點(diǎn)和終點(diǎn)更改計(jì)數(shù)方向，便于中斷處理程序INT_0判斷變頻器運(yùn)行方向。4.2 中斷處理程序INT_0中不能使用等于比較指令一個(gè)中斷處理程序INT_0中判斷處理多個(gè)預(yù)置值。需要比較指令和計(jì)數(shù)方向來(lái)判斷目前高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值哪個(gè)階段，判斷來(lái)決定執(zhí)行那一段指令。，判斷不能使用等于比較指令，應(yīng)該使用大于或小于指令判斷。盡管中斷事件（計(jì)數(shù)器當(dāng)前值=計(jì)數(shù)器預(yù)置值）發(fā)生時(shí)，PLC立即中斷當(dāng)前主程序、子程序，執(zhí)行中斷處理程序INT_0中指令。，中斷處理程序INT_0中，PLC仍然是逐條逐行掃描機(jī)制執(zhí)行。而高速變化計(jì)數(shù)值不可能和中斷處理程序執(zhí)行同步，采用等于比較指令，

7、PLC執(zhí)行中斷處理程序時(shí)，可能會(huì)錯(cuò)過(guò)等于值，使PLC中斷處理程序中無(wú)法判斷設(shè)備運(yùn)行到哪個(gè)階段。4.3 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，高速計(jì)數(shù)器初始值寄存器寫入必須禁止多點(diǎn)定位需要多次裝載預(yù)置值，寫入預(yù)置值必須執(zhí)行HSC指令。執(zhí)行HSC寫入指令，不單單是寫入預(yù)置值，控制字節(jié)中不加以限制，初始值寄存器SMD38中值同樣寫入。而SMD38=0，這樣，就會(huì)使高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)當(dāng)前值置0。，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，必須設(shè)置控制字節(jié)SMB37第七位SM37.6為0，裝載預(yù)置值時(shí)，禁止寫入初始值。，高速計(jì)數(shù)器初始設(shè)置和返回原點(diǎn)重新開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，又必須寫入初始值，使初始值置0，避免機(jī)械原因帶來(lái)誤差。，控制字節(jié)必須多次修改。遵循原則是：允許寫入初

8、始值、執(zhí)行HSC指令后，必須馬上修改控制字節(jié)，禁止初始值寫入，并再次執(zhí)行HSC指令，中間不能有其它指令存。4.4 多點(diǎn)定位輸出線圈盡量采用立即指令采用高速計(jì)數(shù)器進(jìn)行多點(diǎn)定位，主要精確定位。定位精度既決定于高速計(jì)數(shù)器測(cè)量，同時(shí)也決定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行快速性。采用普通輸出指令，一個(gè)掃描周期程序執(zhí)行階段，改變僅僅是輸出映像存儲(chǔ)器，PLC輸出點(diǎn)不會(huì)立即刷新，程序執(zhí)行完畢后，PLC輸出映像存儲(chǔ)器才能對(duì)輸出點(diǎn)刷新，執(zhí)行輸出。增加定位精度，盡量采用立即輸出指令。立即輸出指令不受PLC掃描周期階段限制，改變輸出映像存儲(chǔ)器同時(shí)，立即刷新PLC輸出點(diǎn)。4.5自動(dòng)/手動(dòng)程序采用For-Next循環(huán)指令和子程序指令實(shí)現(xiàn)本

9、系統(tǒng)中自動(dòng)/手動(dòng)功能采用For-Next指令和子程序指令實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)程序和手動(dòng)程序?qū)嶋H上就是兩個(gè)循環(huán)指令循環(huán)體。而循環(huán)指令僅執(zhí)行一次循環(huán)掃描刷新。手動(dòng)子程序SBR_0和自動(dòng)子程序SBR_1用于整個(gè)程序分段，便于程序理解，增加程序可讀性。For-Next循環(huán)指令作用是使輸出線圈能夠重復(fù)使用，簡(jiǎn)化程序。中斷處理程序：INT_0當(dāng)變頻器正向運(yùn)行（由SM36.5判斷，增計(jì)數(shù)為正向運(yùn)行，SM36.5=1），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于19108（1000mm）時(shí)，繼電器K3（Q0.2）、K4（Q0.3）斷開(kāi)，變頻器速度設(shè)定為高速正向行駛（第一速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為57325（3000mm）。當(dāng)變頻器

10、正向運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于59325（3000mm）時(shí)，繼電器K3（Q0.2）斷開(kāi)、K4（Q0.3）接通，變頻器速度設(shè)定為低速正向爬行行駛（第三速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為61146（3200mm）。當(dāng)變頻器正向運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于61146（3200mm）時(shí)，表明達(dá)到終點(diǎn)，繼電器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）、K3（Q0.2）、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開(kāi)，變頻器立即停止運(yùn)行。同時(shí)，發(fā)出終點(diǎn)到達(dá)信號(hào)M0.1，讓子程序SBR_1處理停頓2s時(shí)間，并由SBR_1處理反向運(yùn)行設(shè)置。當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由SM36.5判斷，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行，SM36.5=0），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于3822（200mm）時(shí)，繼電器K3（Q0.2）斷開(kāi)、K4（Q0.3）接通，變頻器速度設(shè)定為低速反向爬行行駛（第三速度）。同時(shí)將高速計(jì)數(shù)器預(yù)置值更改為0。當(dāng)變頻器反向運(yùn)行（由SM36.5判斷，減計(jì)數(shù)為反向運(yùn)行，SM36.5=0），高速計(jì)數(shù)器當(dāng)前值等于0時(shí)，表明變頻器返回到達(dá)原點(diǎn)。繼電器K1（Q0.0）、K2（Q0.1）、K3（Q0.2）、K4（Q0.3）全部復(fù)位斷開(kāi)，變頻器