西門子SCL如何通過模擬量控制氣缸升起和下降

對于PLC的輸入輸出，分?jǐn)?shù)字量和模擬量兩種。數(shù)字量很好理解，就是在時間和數(shù)量上都離散的物理量，比如啟/停按鈕，行程開關(guān)，電磁閥通/斷，這些都是數(shù)字量。數(shù)字量對應(yīng)PLC存儲就是1位，即1比特（binary digit，縮寫bit），作為信息的最小單位，只有兩種狀態(tài)：0（低電平）和1（高電平），也表示為FALSE和TRUE。模擬量是在時間或數(shù)值上都連續(xù)的物理量，常見的如溫度、氧含量、壓力等。

模擬量使用起來不太方便，不是有多難，而是在程序上需要做必要的處理，本文通過實(shí)例，講一講如何通過模擬量控制氣缸升起和下降。

通過模擬量輸出控制運(yùn)動對象動作，要先確定運(yùn)動對象的信號類型和量程等參數(shù)。信號類型常見的有電流4~20mA和電壓0~5V/10V等；量程是設(shè)備自身的參量，比如氣缸控制閥流量開度為0~100%，K型熱電偶測溫范圍0~1300℃等。

本文選用的氣缸控制閥控制特性如圖1所示，可以看出信號類型4~20mA，4~12mA對應(yīng)的1通2，流量開度q對應(yīng)100~0（%）；12~20mA對應(yīng)的1通4，流量開度q對應(yīng)0~100（%）；

圖1 氣缸控制閥控制特性

處理模擬量信號需要兩個指令，NORM_X：標(biāo)準(zhǔn)化和SCALE_X：縮放指令。

NORM_X：標(biāo)準(zhǔn)化

使用“標(biāo)準(zhǔn)化”指令（參照圖2所示），通過將輸入 VALUE 中變量的值映射到線性標(biāo)尺對其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化?？梢允褂脜?shù) MIN 和 MAX 定義（應(yīng)用于該標(biāo)尺的）值范圍的限值。輸出OUT( RET_VAL) 中的結(jié)果經(jīng)過計算并存儲為浮點(diǎn)數(shù)，這取決于要標(biāo)準(zhǔn)化的值在該值范圍中的位置。

如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入 MIN 中的值，則輸出 OUT 將返回值“0.0”。如果要標(biāo)準(zhǔn)化的值等于輸入 MAX 的值，則輸出 OUT 需返回值“1.0”。

其中MIN 、 MAX和VALUE既可以是整數(shù)，也可以是浮點(diǎn)數(shù)。OUT( RET_VAL) 為浮點(diǎn)數(shù)。

圖2 NORM_X

SCALE_X：縮放指令

使用“縮放”指令（參照圖3所示），通過將輸入 VALUE 的值映射到指定的值范圍內(nèi)以縮放該值。當(dāng)執(zhí)行“縮放”指令時，輸入 VALUE 的浮點(diǎn)值會縮放到由參數(shù) MIN 和 MAX 定義的值范圍?？s放結(jié)果為整數(shù)，存儲在 RET_VAL 輸出中。

其中MIN 、 MAX和OUT( RET_VAL) 既可以是整數(shù)，也可以是浮點(diǎn)數(shù)。VALUE為浮點(diǎn)數(shù)。

圖3 SCALE_X

接下來在FB中定義各變量，如圖4所示。變量有升起和降落的指令rise_command、fall_command，數(shù)據(jù)類型均為Bool型；升起和降落的開度百分比rise_rate、fall_rate，此處數(shù)據(jù)類型均定義為Int型；以及標(biāo)準(zhǔn)化和縮放的變量，NORM_rise_rate（Real型）、NORM_fall_rate_1（Real型）、NORM_fall_rate_2（Real型）、SCALE_rise_rate（Int型）、SCALE_fall_rate（Int型）。

圖4 定義變量

輸出量AQ1（Int型）需要在PLC變量中定義，同時模擬量輸出的地址要與實(shí)際的接線端子地址一致。

用SCL語言編程，如圖5所示。

圖5 SCL程序

第1行程序是將“rise_rate”標(biāo)準(zhǔn)化為0.0~1.0范圍內(nèi)的值；

第2行程序是將“NORM_rise_rate”縮放到PLC能夠執(zhí)行的整數(shù)范圍，這里需要了解PLC自身模擬量模塊電流測量模擬值的范圍，需要查找該模擬量模塊的手冊，本文使用的模擬量模塊4~20mA電流測量范圍為0~27648，中間值12mA對應(yīng)的值為13824（該值需自己計算）。

第3行程序是將“fall_rate”標(biāo)準(zhǔn)化為0.0~1.0范圍內(nèi)的值；

第4行程序是一次轉(zhuǎn)換，由于控制閥4~12m對應(yīng)的是100~0，不太符合常規(guī)的表達(dá)邏輯。

第5行程序是將“NORM_fall_rate_2”縮放為PLC能夠執(zhí)行的整數(shù)方位，解釋同第2行。

第6~8行程序是進(jìn)行指令的判斷，如果升起指令“rise_command”為真，則將縮放過的值“SCALE_rise_rate”賦值給輸出變量AQ1，實(shí)現(xiàn)氣缸升起；

第9~10行程序是進(jìn)行指令的判斷，如果下降指令為真，則將縮放過的值“SCALE_fall_rate”賦值給輸出變量AQ1，實(shí)現(xiàn)氣缸下降；

注意：這里為了簡化程序，程序里沒有進(jìn)行“rise_rate”和“fall_rate”進(jìn)行相互復(fù)位操作

編輯：黃飛

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