淺談PLC編程中的三大量及模擬量的計(jì)算

一、PLC中的三大量

PLC中無(wú)非就是三大量：開(kāi)關(guān)量、模擬量、脈沖量。只在搞清楚三者之間的關(guān)系，你就能熟練的掌握PLC了。

1、開(kāi)關(guān)量也稱(chēng)邏輯量，指僅有兩個(gè)取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對(duì)它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢(shì)，也是PLC最基本的應(yīng)用。

開(kāi)關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開(kāi)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(kāi)關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時(shí)也稱(chēng)其為順序控制。而順序控制又分為手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。

2、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(lái)的，可方便及可靠地用于開(kāi)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(kāi)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(guò)程常有模擬量，所以模擬量控制有時(shí)也稱(chēng)過(guò)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(guò)變送器，把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。

同時(shí)還要有模擬量輸入單元(A/D)，把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)；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(hào)。

所以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)、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(hào)。例如：

PLC模擬單元的分辨率是1/32767，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量是0—10V，所要檢測(cè)的是溫度值0—100℃。那么0—32767對(duì)應(yīng)0—100℃的溫度值。然后計(jì)算出1℃所對(duì)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(guò)程。

3、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(chēng)為頻率。

PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運(yùn)動(dòng)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(dòng)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?jiǎng)幼鞯拿}沖數(shù)值=10000/(360/90)=2500。

二、模擬量的計(jì)算

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

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

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

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

以上僅做簡(jiǎn)單的介紹，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所測(cè)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。

2、當(dāng)一個(gè)輸入不使用的時(shí)候，將V IN 和COM端子短接。

3、模擬信號(hào)線與電源線隔離 (AC 電源線，高壓線等)。

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

5、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。

6、斷電時(shí)先切斷負(fù)載的電源，然后再切斷CPU的電源。

三、脈沖量的計(jì)算

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(lái)說(shuō)明各控制方式。

1、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(dòng)作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*角度百分比。”

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

2、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(zhǎng)。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)]

3、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(jiǎn)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(dòng)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。

編輯：黃飛