利用PLC实现主令控制器的万能逻辑控制.pdf

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