利用PLC实现主令控制器的万能逻辑控制.pdf

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使用与维护 第3 2 卷2 0 1 4 年第5 期 总第 1 7 3 期 使用与维护 利用P L C实现主令控制器的万能逻辑控制 种法友宋欣锋白华 武钢股份设备维修总厂 武汉4 3 0 0 8 0 【 摘要】 介绍了利用编写P L C程序功能块, 把 固有的主令控制逻辑改变成现场需要的任意控制逻辑, 只 要逻辑点位数相同, 无需改动线路 , 只需要在程序里添加一个逻辑功能块, 并按现场要求填写好相应的逻辑控制 字, 就能实现主令控制逻辑的转换, 达到万能逻辑控制, 有效降低 了主令控制器使用的局限性。 【 关键词】 P L C 功能块 主令控制器控制逻辑 逻辑转换 Omn i p o t e n c e Lo g i c Re a l i z a t i o n o f M a s t e r Co n t r o l l e r b y P LC Pr o g r a m Z HONG F a - y o u , S ONG Xi n f e n g , B AI Hu a E q u i p me n t R e p a i r i n g P l a n t o f Wu h a n I r o n&S t e e l C o . , L t d . , Wu h a n 4 3 0 0 8 0 【 A b s t r a c t 】 T h r o u g h c o m p i l i n g t h e f u n c t i o n b l o c k o f P L C p r o g r a m , t u r n fi x e d m a s t e r l o g i c i n t o a n y c o n t r o l l o g i c r e q u i r e d b y fi e l d . As l o n g a s t h e i r l o g i c p o i n t d i g i t s a r e s a me , t h e ma s t e r c o n t r o l l o g i c c o n v e r s i o n c a n be r e a l i z e d a n d o mn i po t e n c e l o g i c i s f o r me d .I t i s n o ne c e s s a r y t o mo di f y wi ring ,a n d o n l y n e e d a d d a l o g i c f u n c t i o n b l o c k a n d fi l l i n c o r r e s p o n d i n g l o g i c c o n t r o l wo r d s a c c o r d i n g t o fi e l d r e q u i r e me n t s . I t ha s e f f e c t i v e l y r e d uc e d t h e l i mi t o f ma s t e r c o n t r o l l e r u s a g e . 【 Ke y w o r d s 】 P L C f u n c t i o n b l o c k , m a s t e r c o n t r o l l e r , c o n t r o l l o g i c , l o g i c c o n v e r s i o n 1 概 述 桥 式起重 机大 都通过 主令 控制 器来实 现操 作 , 利用主令控制器不同方位的动作带动凸轮组 的旋转, 利用不同凸轮上凹槽位置的不同, 带动对 应接点的接通和关断, 从而实现不同档位下接点 开关状态的转换。不同档位下各个接点接通和断 开 的差异正是主令控制器的控制逻辑。现场使用 的场合不同, 实现控制的要求不同, 其主令控制器 的控制 逻辑 也是不同的 , 不 同控制逻辑 的主令 控 制器就算 其接点数 和档位数是相同的 , 仍 然不能 相互通用, 这就给现场主令控制器的使用带来了 极大的局限性。在设备维护中, 不同控制逻辑的 控制器, 就要分别准备备件 , 不但增加了备件准备 成本, 有时还因为个别备件的缺失影响生产。 2 主令控制器原理 图 1 是一种较为常见的主令控制器的控制逻 辑接线图, 利用操作杆和凸轮的作用带动6 个开关 接点的断开与闭合, 6 个接点分别为K 。 ~ K , 主令控 制器一共有 8 个档位 , 分别左行4 个档位和右行 4 个档位, 8 条虚线表示8 个不同的档位, 6 条实线表 示 6 个开关线路, 实线和虚线交叉位置的实心黑点 图 1 主令控制器接线图 表示在该档位该开关的闭合状态, 这8 个档和 1 个 零位使得6 个接点分别对应不同的状态。 例如, 在左行4 档位置对应的是最左边的虚 线, 这条虚线分别在K , , K 5 和I 6 的位置有黑点 , 也就是说在左行4 档的位置K , , K 5 和 四个接 点闭合, 其他档位同样道理, 这里不再详述。 3 逻辑转换原理 3 . 1 主令控制器信 息转换为机 器码 P L C 能够收集所需要的现场全部的信息, 包括 栏目编辑 陈振华 一 1 一 第3 2 卷2 0 1 4 年第5 期 总第 1 7 3 期 使用与维护 主令控制器 的信 息 , 按照符合现场控制要求 的逻 辑程序 , 实现对应 的点位 和数据的输 出, 用 以控制 现场的执行机梅, 实现控制流程的要求。P L C 收集 主令控制器的信息实际上就是K ~ l 6 开关接点的 状态信息, P L C 根据开关接通情况的不同来判断对 应的档位信息, 同时发出对应档位的指令信号。 在实现 主令控制器 逻辑转换 的过程 中, 首先 把 主令控制器 的控制逻辑转换为 P L C能够识别 的 二进制机器码 , 每个档位信息对应 6 个接点开关 的 不 同状态 , 其中接通用 1 表示 , 断开用 0 表示 , 所 以 每一个档位都会对应一个6 位的二进制码, 把图1 顺时针旋转9 0 。可得如图2 所示的不同档位所对 应的二进制码, 其中原左行4 档对应为最上面的虚 线 , 根据黑点位置的不同可得在该档位K 、 K 、 I 4 闭合, K , 断开, K 闭合, K 。 断开 , 所以其对应的二进 制码 为 l l 1 0 1 0 , 其他档位对应二进制码原理与此 类似 】 。 一 .L 三 E 一L 1.... . . 二 F 图 2 主令控制器控制逻辑与机器码的对应图 经过主令控制器控制逻辑与机械码 的对应转 换 , 主令控制器 的8 个档位 和一个零位就对应 了9 个二进制码, 从而主令控制器的控制逻辑就完全 转换成为 P L C的机器码 , 为下一步实现主令控制 器的万能控制逻辑 的奠定了基础。 3 . 2 机 器码 之 间 的转换 主令控制器的控制逻辑转换为二进制机器码 后, 就可以利用P L C 的程序来实现机器码之间的 相互转换 , 通过程序转换为所需控制逻辑的二进 制机器码后 , 再把转换后的二进制机器码转换为6 个开关接点的状态信息, 从而实现主令控制器控 制逻辑 的转换 。图3 为不同控制逻辑的主令控制 器之间逻辑转换示意图, 其左边所示的闭合电路 图为现有控制器的闭合电路图, 而并非现场需要 一 2 一 的闭合电路图, 右边所示的闭合电路图即为现场需 要的闭合 电路图, 两个闭合电路 图均有 6 个开关接 点, 但是不同档位时对应的开关状态并不完全一 样, 以最上面一条虚线对应的左行4 档为例 , 此档 位时左边闭合电路图对应的主令控制器 K 闭合 、 K 断开、 闭合、 K , 断开、 K 闭合、 K 断开, 其对应的机 器二进制码 为 1 0 1 0 1 0 , 而右边所示 闭合 电路 图此 档位对应的二进制码为 1 1 1 0 1 0 , 为此 , 程序编写时 可以写入这样的逻辑 , 当档位信息收集到的二进制 码为 1 0 1 0 1 0 时 , 将其转换为 1 1 1 0 1 0 , 这样以来从程 序上就实现了主令控制器控制逻辑的转换, 然后再 把转换后的二进制码转换为6 个开关状态, 从而就 实现了主令控制器控制逻辑的万能转换。 ● 1 01 O1 0 11l 0l 0一 O1O 01 0 忡O1l Ol O一 ■ O01 01 0 ●’ 001O1 0 ● 一 .’ 000 0l 0 忡0000l 0仲一 0000 01 忡00000l ‘ ● 0 001 O0 ●’0001 OO ● 一 ● 001 1 00 ● 001 1 OO●’ 一 ‘ ● 0lOl O0 ■ Ol 1 1 OO ● 一 1 O11 O0 1l 1lO 0 } 一 图 3 逻辑转换对应示意 4 转换程序功能块的设计 为 了便 于主令控制 器控制逻辑 的迅速转换 , 编写 了 P L C程序功能块 , 当现场如需利用该功能 的时候 , 在程序里可以直接调用该功能块 , 在该功 能块的左边有2 O 个输入条件, 在其右边为6 个输 出条件 , 2 0 个输入条件分别为转换前 K . ~ K 接点开 关对应的状态信息, 有8 个转换前各个档位分别对 应的二进制码就可以方便实现主令控制器控制逻 辑的转换功能。该功能块除了能够完成以上所述 的转换功能外还具有以下的优点 1 程序功能块内部采用的都是局部变量 , 功 能块本身不依赖任何全局变量, 具有很强的复制性。 2 功能块左边为转换前所需要的所有输入 条件 , 右边为转换后相应的输 出条件 , 具有很强的 直观性 、 可读性 。 3 功能块上的每一位都用英文来命名 , 专业 人员可以清楚识别每一位的具体涵义。 4 功能块可以很方便 电子加密 , 不影响功能 [ 下转第4 页] ; { ; { ; { } { 一 第3 2 卷2 0 1 4 5 期 总第 1 7 3 期 使用与维护 传动的方式驱动链轮辊道运转 , 可以分段单独控 制, 当切割完毕后 , 辊道 自动启动, 将切割好的方 坯送到下一道工序 。 4 公用 P L C系统 采 用 1 台 s 7 4 0 0 P L C , 基本 技术参数是 R A M 1 2 8 k 字节、 装载存储器最大可扩 展到 1 5 M字节 、 编程语言 S T E P 7 。公用 P L C除了承 担铸坯 自动切割控制和切割辊道 自动控制外, 还 承担着液压、 二冷配水、 大包回转台、 中包车、 烤包 系统、 出坯系统等多个小系统的自 动控制, 所以采 用高档高性能的S 7 4 0 0 系列P L C , 型号为4 1 4 2 。 5 自动定尺切割系统基本工艺流程 小方坯 从结晶器 中出来 , 经过拉矫机进入定尺切割系统 , 红外摄像机远距离采集运行钢坯的长度信息, 经 过图像处理与比对, 按设定定尺的要求 , 计算出正 确铸坯定尺位置, 当铸坯头部到达相应位置时, 信 号输 出单元发 出操作指令 , 并转换为 P L C系统 接 受的开关量电信号, 控制执行机构对热钢坯进行 正确剪切 。 2 定尺切割系统的功能 非接触式定尺切割系统采用V B 语言编程 , 同 时为铸坯的物料跟踪、 铸坯的定重切割预留了标 准 的接 口。系统 中集 成 了 O R A C L数据库 和 O P C 协议, 使其可以方便的与现有的物流系统进行连 接与数据交换 。自动定尺切割系统的主要功能 1 定尺的 自动标定 , 在定尺切割系统初次工 作时需要一个标定的动作, 标定好的数据存储在 系统中, 当摄像机需要更换时, 不需要进行再次标 定 , 系统可以自动将上次的标定数据上传, 从而保 证了在连续生产的过程中出现摄像机故障时问题 的迅速处理。 2 传统机械式切割 系统误差范 围在0 ~ 3 0 mm 之内 , 自动定尺切割系统的识别误差 0 - 5 mm, 误差 范围大大降低。 3 增加了手动修改定尺与定尺列表功能, 不 仅可手动灵活更改定尺 , 还可将生产计划提前输 入定尺列表 , 系统根据列表内容自动切换定尺并 同步显示剩余支数, 列表中定尺内容可随意删除 或添加。 4 实现了光标键可对定尺实时跟踪, 不断显 示钢坯长度数据 。监视器实时显示 当前的热钢坯 的运行状态 , 显示相应参数, 如切割状态 , 实时定 尺长度、 修正量、 切割根数及产量等。 5 增加了以班次为基础的生产管理功能。 每班接班时必须电子签到, 签到后当班的定尺 、 钢 坯规格 、 数量等数据 , 记入该班生产数据库。生产 数据库查询按 E t 、 月查询生产中各种数据, 当 查询完毕后 , 打印机将此结果实时在线打 印生成 报表。 3 结束语 定尺切割 系统以非 接触式 为其最大特点 , 由 于定尺切割控制器可 以单独 自成 系统 , 因此可 以 针对不 同类型 的P L C系统 、 不 同的切割车进行精 度的提升改造 , 甚至是不同铸坯系统都可以进行 实施与改造 , 具有十分广阔的前景 。 2 0 1 3 0 4 1 6 收稿 ; ; f ; ; ; 0; 石 、 、 [ 上接第2页] 块的使用 , 但是外来人员不能看到功能块内部程 序 , 有效实现技术保密口 。 5结论 通过对传统主令控制器的研究 , 利用开关接 点和二进制机器码的对应关系 , 实现了开关接点 和对应二进制码的转换, 再通过P L C 程序的逻辑 转换功能, 实现二进制码之间的转换, 从而通过程 序实现了主令控制器的固定逻辑转换为任意的万 能逻辑 , 实现了利用软逻辑来改变硬逻辑的功能, 一 4 一 增强了现场备件使用的灵活性, 更好的满足了现 场生产的要求。 参考文献 [ 1 ] 王永 军. 数 字逻辑 与数 字 系统[ M] . 北京 电子 工业 出 版 社 , 2 0 0 2 1 - 2 4 . 【 2 】 廖 常初。 s 7 3 0 0 / 4 0 0 P L C 应用技术【 M 1 . 北京 机械 工 业 出版 社 , 2 0 0 5 8 3 1 2 0 . 2 0 1 3 0 5 2 6 收稿
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