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数字量设备控制模块的设计分析

2012-07-12 09:36
九一隐士
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1 引言

  一般来说,可以把控制系统划分为三类:过程调节系统、运动控制系统和生产控制系统。第一种侧重于回路的调节控制,往往涉及较复杂的控制算法,主要应用于炼油等化工行业;第二种侧重于机械的运动控制,实时性和同步性较强,主要应用于机械包装行业,如啤酒罐装生产过程;第三种侧重于有大量独立的检测和控制信号,控制程序的顺序性较强,与工艺流程结合比较紧密,啤酒酿造过程就属于此类。这三种控制系统,各有各的编程侧重点。对于生产控制系统,其编程重点有两部分:一部分是设备驱动标准模块的设计,主要针对生产中大量相对独立的检测和控制信号,通过归类分析,设计出各类设备的标准处理功能块,来实现这些设备的手动/自动开关/调节、报警检测、模拟、忽略等控制功能,这部分设计包括各类开关量设备驱动功能块、连续量设备驱动功能块和调节回路驱动功能块的设计;另一部分是生产工艺流程控制程序的设计,根据生产工艺流程中每一步骤的控制要求,在每个顺序步中实现相应的控制动作,而这些动作命令是发送给设备的标准驱动模块,由标准模块处理后才影响现场设备。可以看出第一部分的设备驱动标准模块设计是基础,它直接管理所有的输入/输出设备,生产工艺流程控制程序必须通过他们才能发挥作用。下面就以啤酒酿造生产控制系统设计为例,论述开关量设备驱动模块的plc程序设计方法。

2 数字量设备控制模块的设计分析 

  啤酒酿造生产涉及大量的数字量信号,如阀位检测信号、物料高低位检测信号、气动阀门开关控制信号,电机启停控制信号等,如一个年产20万吨的啤酒发酵和过滤车间,其数字量设备的数量至少在千点以上。如何按标准化、模块化的程序设计要求来编写这些数字量设备的控制块,使这些控制块既能通用于啤酒酿造设备,又能提供较全面的生产操作功能,这些是程序设计人员在动手写控制程序之前需要考虑的问题。在这里,通过分析啤酒酿造生产控制设备的特点,可以根据这些设备的信号类型和操作要求,把所有数字量设备划分成8种控制类型,从而设计出相应的标准控制模块,就可以大大提高整个控制系统编程的效率,使控制程序具有好的可读性和移植性。

  2.1 数字量设备控制类型

  根据数字量设备的输入输出信号特点,笔者把它划分成八类:

  (1)第一种是常开输入(io)的信号设备。该类设备只有输入信号,没有输出信号,且平时的输入信号为0。如液位的高位信号,管板上的弯管连接状态信号等,它们正常时输入信号都为0,等到有变化了,需要提醒或报警时才变为1。

  (2)第二种是常闭输入(ic)的信号设备。该类设备只有输入信号,没有输出信号,且平时的输入信号为1,与第一种恰好相反。如液位的低位信号,压力容器的关闭锅盖检测信号,设备的急停信号等,它们正常时输入信号都为1,等到有变化了,需要提醒或报警时才变为0。

  (3)第三种是单输出(out)且不带反馈的控制设备。该类设备有一个开关输出信号,没有输入反馈信号。如电磁阀,不带位置反馈的单驱动气动蝶阀等。通常输出信号为0,对应于设备关,为1,对应于设备开。

  (4)第四种是单输出(out)且带“开”反馈(io)的控制设备。该类设备有一个开关输出信号,有开到位时的输入反馈信号。如带阀门开状态检测的单驱动气动蝶阀等。通常输出信号为0,设备是关的,反馈信号为0;输出信号为1,设备是开的,反馈信号为1;

  (5)第五种是单输出(out)且带“关”反馈(ic)的控制设备。该类设备有一个开关输出信号,有关到位时的输入反馈信号。如带阀门关状态检测的单驱动气动蝶阀等。通常输出信号为0,设备是关的,反馈信号为1;输出信号为1,设备是开的,反馈信号为0;

  (6)第六种是单输出(out)且带开关双反馈(io,ic)的控制设备。该类设备有一个开关输出信号,有开到位和关到位两个输入反馈信号。如带开到位和关到位检测的双驱动气动蝶阀等。通常输出信号为0,对应于设备关,为1,对应于设备开。开到位时一个反馈信号为1,关到位时另一个反馈信号为1。

  (7)第七种是单输出(out)且带运行(io)和报警(ic)双反馈的控制设备。该类设备有一个开关输出信号,有运行状态和报警检测两个输入反馈信号。如普通电机的开关控制等。通常输出信号out为0,对应于电机停止,为1,对应于电机启动;电机启动后主接触器闭合,运行反馈信号io输入变为1;电机跳闸或其他故障时,报警反馈输入信号ic为0,没有报警时为1。

  (8)第八种是双输出(outl,outr)且带双运行(iol,ior)和报警(ic)的输入信号反馈的控制设备。该类设备有左/右转(高/低速)两种输出信号,有左/右转(高/低速)两个运行状态反馈信号和报警检测反馈信号。如左/右转(高/低速)电机的开关控制等。通常一个输出信号为1,对应于电机左转,另一个输出信号为1,对应于电机右转,相应的有两个运行状态的反馈信号。电机跳闸或其他故障时,报警反馈输入信号为0,正常时为1。

  其实第八种是两个第七种的组合控制,再加上一些输出命令的互锁逻辑。

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