PLC电气控制与组态设计XXXX最新版第五章

2014/3/27Thursday1哈尔滨理工大学周美兰周封王岳宇第五章FP1的特殊功能和高级模块第一节FP1的特殊功能一、脉冲输出电机电机驱动高速计数器脉冲FP1控制单元脉冲输出进行位置控制示意图FP1的输出端Y7可输出一路脉冲信号，最大频率范围为45Hz~5kHz。这一功能只有晶体管输出方式的PLC才具有，且需配合脉冲输出控制指令F164(SPD0)使用。二、高速计数功能（HSC）在FP1内部有高速计数器，可同时输入两路脉冲。最高计数频率：10kHz；计数范围：K-8388608~K8388607；输入模式：加计数、减计数、可逆计数、两相输入；此外，每种模式又分为有复位输入和无复位输入两种情况，输入计数不受扫描周期影响，处理过程中响应时间不延时。1.占用的输入端子HSC需占用FP1输入端子X0、X1和X2。其中X0和X1作为脉冲输入端，X2作为复位端，可由外部复位开关通过X2使HSC复位。2.输入模式及设置HSC的四种输入模式中，前三种为单相输入，最后一种为两相输入。如图5-2所示。1)加计数模式2)减计数模式3)加/减计数模式4)两相输入方式(a)(b)(c)X004321...计数值...X13234...加计数减计数加计数X151234...计数值...X004321...计数值...(d)X004321...计数值...X1...X051234...计数值...X1...四种计数模式的脉冲波形示意图表5-1系统寄存器No.400控制字说明设定值功能输入模式X0X1X2H1双相输入－双相输入方式H2双相输入复位H3加计数－－加计数方式H4加计数－复位H5－减计数－减计数方式H6－减计数复位H7加计数减计数－加/减计数方式H8加计数减计数复位H0HSC功能未用不工作(默认模式)•HSC的经过值存放于特殊数据寄存器DT9044和DT9045中，目标值存放于特殊数据寄存器DT9046和DT9047中。其中DT9044和DT9046分别存放低16位，DT9045和DT9047分别存放高16位。当高速计数器的经过值和目标值一致时，DT9046和DT9047中的数据就被清除。•特殊功能继电器R903A规定为HSC的标志寄存器。当HSC计数时该继电器为ON，停止计数时为OFF。当HSC计数时，Y7可以输出脉冲，而停止计数时Y7停止发脉冲。3．与HSC相关的寄存器4．高速计数功能指令1)高速计数器的控制指令[F0MV,S,DT9052]：高速计数器控制指令。该指令功能是将S中的控制字数据写入DT9052中，DT9052的低四位作为高速计数器控制用。15与其它高速计数指令有关的位0：继续执行F162、F163、164、F165指令1：清除F162、F163、164、F165指令S：位地址：12..118..74..3021选择“复位输入端”X2的可用性控制位0：复位输入端X2使能1：复位输入端X2禁止计数器输入控制位0：接受计数输入1：计数输入无效软件复位控制位0：不执行软件复位1：高速计数器的经过值复位HSC不但可以通过X2硬复位，还可进行软复位，即将控制字H1送入DT9052，使bit0为1，从而可以实现软件复位功能。这里需要注意的是高速计数器运行方式的改变只能使用该指令。经过值时间0高速计数器触发信号ONOFFDT9052的位址110软件复位控制计数输入控制“复位输入端”X2的可用性控制•例：当触发信号X3为ON时，把高速计数器的经过值清0并开始计数。设计的梯形图如下图所示。2)高速计数器经过值的读写指令[F1DMV,S,DT9044]：存储高速计数器经过值。将(S+1,S)中高速计数器的经过值写入DT9045、DT9044中。[F1DMV,DT9044,D]：调出高速计数器经过值。是将DT9045、DT9044中的经过值读出拷贝到(D+1,D)中。3)高速计数器输出置位复位指令[F162HC0S,S,Yn]：高速计数器的输出置位指令。当高速计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器接通。[F163HC0R,S,Yn]：高速计数器的输出复位指令。当高速计数器的经过值和目标值相等时，将指定的输出继电器断开。其中，S为高速计数器的目标值，可以用常数设置，也可以用寄存器中的数据设置，数值的取值范围为是K-8388608~K8388607（HFF800000~H007FFFFF）；Yn为输出继电器，Yn＝Y0~Y7。例：梯形图中，当触发信号X3接通时，将高速计数器HSC目标值设置为K1500。当高速计数器的经过值等于K1500时，将输出继电器Y1接通并保持。梯形图中，当触发信号X4接通时，将高速计数器HSC目标值设置为K800。当高速计数器的经过值等于K800时，将输出继电器Y2断开，即Y2=0。例：4)速度和位置控制指令[F164SPD0,S]：速度及位置控制。该指令配合高速计数器和Y7的脉冲输出可以实现速度和位置控制。a)脉冲工作方式b)波形工作方式5)凸轮控制指令[F165CAM0,S]：凸轮控制。当高速计数器的经过值和参数表中设定的目标值相一致时，接通或断开参数表中指定的输出继电器。•在顺序控制系统中，许多场合是按工序进行操作的：第一步作某些机械动作，第二步作另一些机械动作，如此顺序进行直至整个工序结束。凸轮控制器就是专为这种顺序控制设计的机电式设备，它是一个由多层可编程圆盘组成的机电式圆鼓，每转动一步可接通某些接点，从而作出规定的机械动作。由于采用机械方式实现，其转动的步数和接点数都受到很大限制，体积大且可靠性差。而利用可编程控制器可以模拟凸轮控制器的功能，控制的步数和点数多，并且节省了硬件设备投资。FP1的凸轮控制指令F165和高速计数器配合使用，既方便又准确，几乎可以满足所有需要凸轮控制的场合。•在开关按下的瞬间，接触很不可靠，时断时续，经过一段短暂时间后，开关才能可靠地接通，这一现象叫做开关的机械抖动，它可能会造成系统的误动作。为消除开关抖动造成的不利影响，FP1的输入端采用了输入延时滤波技术，即延迟一段时间Δt之后，再对输入端X采样，以躲过开关的抖动时间，从而提高了系统运行的可靠性。三、可调输入延时滤波图中，t1为干扰脉冲，小于延时时间Δt，因此不响应；t2、t4分别为机械开关接通和断开时的抖动时间，由图可见，经过延时，避开了输入信号的抖动部分，直接在稳定导通区间t3进行输入状态的采集和响应。外部输入响应信号t1t2t4t3ttt输入信号延时滤波示意图FP1的延迟时间可以根据需要，在1~128ms之间进行调节。延时时间的设定是通过软件，在对应的系统寄存器中设置时间常数来实现，时间常数和延时时间的对应关系如下表：表5-2时间常数与对应延时时间关系系统寄存器No.404~407用于预先存放设置的时间常数，与输入端的对应关系为：No.404：设定X0~X1F的时间常数。No.405：设定X20~X3F的时间常数。No.406：设定X40~X5F的时间常数。No.407：设定X60~X6F的时间常数。时间常数(BCD码)01234567延时时间(ms)1248163264128•例如，要使•X0~X7的延时时间为1ms．对应的时间常数为0；•X8~XF的延时时间为2ms，对应的时间常数为1；•X10~X17的延时时间为4ms，对应的时间常数为2；•X18~X1F的延时时间为8ms，对应的时间常数为3；•则应在No.404中写入如下二进制数码：•即8个输入端为一组，系统寄存器No.404中的16位分成四组，每组对应8个输入端的时间常数，故一个系统寄存器可以设定32个输入端的时间常数。•注意：No.407只用了低8位，故只能设定16个输入端。0011001000010000015X18~X1FX10~X17X8~XFX0~X7位地址：•由于PLC采用循环扫描工作方式，其输出对输入的响应速度受扫描周期的影响。这在一般情况不会有问题，反而提高了输入信号的抗干扰能力。但是，有些特殊情况，特别是一些瞬间的输入信号（持续时间小于一个扫描周期）往往被遗漏。为了防止出现这种情况，在FP1中设计了脉冲捕捉功能，它可以随时捕捉瞬间脉冲并记忆下来，并在规定的时间内响应，可捕捉的最小脉冲宽度达0.5ms，且不受扫描周期影响。四、输入窄脉冲捕捉一个窄脉冲在第n个扫描周期的I/O刷新后到来，若无捕捉功能，此脉冲将会被漏掉；有了捕捉功能，PLC内部电路将此脉冲一直延时到下一个(第n+1个)扫描周期的I/O刷新结束，这样PLC就能响应此脉冲。脉冲捕捉示意图瞬间窄脉冲I/O刷新扫描周期捕捉后的输入脉冲执行指令I/O刷新执行指令第n个扫描周期第n+1个扫描周期只有输入端X0~X7共8个输入端可以设成具有脉冲捕捉功能的输入端，这可以通过对系统寄存器No.402的设置来实现。输入端子与系统寄存器No.402的位对应关系如下所示：输入端X0~X7分别与No.402的低8位对应，当某位设置为1时，则该位对应的输入端就具有脉冲捕捉功能；设置为0时，对应的输入端仍是普通的输入端。07位地址：654321X0X7X6X5X4X3X2X1158...高8位未用五、特殊功能占用输入端优先权排队大多数特殊功能均需占用PLC的I/O点，当多种功能同时使用时，对I/O的占用须按一定顺序进行优先权排队。FP1特殊功能优先权排队从高到低依次为：高速计数器→脉冲捕捉→中断→输入延时滤波六、其他功能FP1还有一些其它的特殊控制功能，如强制置位/复位控制功能、口令保护功能、固定扫描时间设定功能和时钟日历控制功能等。第五章FP1的特殊功能及高级模块第二节FP1的高级模块•FP1的高级模块主要有A/D、D/A转换模块和通信模块，由于一般都自带CPU和存储器，因此又称为智能模块。在工业控制中除了数字信号以外，还有大量的温度、湿度、流量、压力等连续变化的模拟信号，为了对这些过程变量进行监测和控制，必须首先将这些信号变换成标准的电信号，再转换成计算机可以接受的数字信号；然后根据监测到的运行参数，进行相关的计算分析，确定控制措施，再将数字信号形式的控制信息，转变成电信号，驱动有关的执行机构，完成控制过程。这些处理环节都是过程控制不可缺少的重要组成部分。本节主要介绍FP1的A/D和D/A单元的性能及其使用方法。一、A/D转换模块1.占用通道及编程方法A/D转换单元4个模拟输入通道占用输入端子分别为：CH0：WX9(X90~X9F)CH1：WX10(X100~X10F)CH2：WX11(X110~X11F)CH3：WX12(X120~X12F)PLC每个扫描周期对各通道采样一次，并进行模数转换，转换的结果分别存放在输入通道(WX9~WX12)中。A/D转换的编程可用指令F0实现，如[F0MV,WX9,DT0]。执行这一指令后，CH0输入的模拟信号经A/D转换变成数字信号后送入WX9，并由F0指令读出保存到DT0中。其它通道也可仿照此格式进行编程。注意：FP1对A/D模块读取数据，每个扫描周期只进行一次。2.A/D的技术参数项目说明模拟输入点数4通道/单元(CH0~CH3)模拟输入范围电压0~5V和0~10V电流0~20mA分辨率1/1000总精度满量程的±1%响应时间2.5ms/通道输入阻抗电压不小于1兆欧(0~5V和0~10V范围内)电流250欧姆(0~20mA)绝对输入范围电压+7.5V(0~5V)、+15V(0~10V)电流+30mA(0~20mA)数字输出范围K0~K1000(H0~H03E8)绝缘方式光耦合：端子与内部电路之间无绝缘：通道间连接方式端子板(M3.5螺丝)1000500模拟输入(V)02.55.0数字输出(K)(a)0~5V(b)0~10V(c)0~20mA1000500模拟输入(V)0510数字输出(K)1000500模拟输入(mA)01020数字输出(K)A/D转换单元的输入输出特性由上图可见，不论是电压输入还是电流输入，不论是满程值5V还是10V，A/D转换器转换后的数字量对应的十进制数最大值均为K1000。这意味着该A/D转换器输出位数是10b