孫劍光

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

中間繼電器在PLC編程中的應(yīng)用

孫劍光

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

可編程控制器(PLC)自問世以來，在工業(yè)自動(dòng)化控制方面得到了廣泛應(yīng)用，但PLC的內(nèi)部資源有限，充分利用好PLC內(nèi)部資源，對(duì)編制高品質(zhì)的控制程序有著重要的意義。在梯形圖設(shè)計(jì)中，如果能靈活運(yùn)用PLC的中間繼電器，可以提高程序的可讀性和設(shè)備的控制品質(zhì)。結(jié)合對(duì)S7-200PLC應(yīng)用的教學(xué)和培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，介紹了PLC的中間繼電器在編程應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。

可編程控制器(PLC) 中間繼電器 程序設(shè)計(jì)

可編程控制器(PLC)是一種專門為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子裝置，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、機(jī)械制造與汽車等行業(yè)。PLC應(yīng)用技術(shù)已成為從事電氣自動(dòng)化和機(jī)電一體化技術(shù)的工程技術(shù)人員不可缺少的重要技能。PLC編程是PLC控制系統(tǒng)調(diào)試的重要工作內(nèi)容之一，因?yàn)镻LC的I/O點(diǎn)等資源是有限的，充分利用好PLC內(nèi)部資源，對(duì)編制高品質(zhì)的控制程序有著重要的意義。西門子公司S7-200系列的CPU21X和CPU22X系列產(chǎn)品在我國的PLC市場(chǎng)有著比較廣泛的應(yīng)用。其中，CPU22X系列模塊的內(nèi)部資源都配置了32字節(jié)的內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器，關(guān)鍵字為M，內(nèi)部標(biāo)志位存儲(chǔ)器用來保存中間操作狀態(tài)和控制信息，其作用相當(dāng)于繼電器控制系統(tǒng)的中間繼電器。中間繼電器(M)在PLC中沒有輸入/輸出端與之對(duì)應(yīng)，其線圈的通斷狀態(tài)只能在程序內(nèi)部用指令驅(qū)動(dòng)，其觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，只能在程序內(nèi)部驅(qū)動(dòng)輸出繼電器的線圈，再用輸出繼電器的觸點(diǎn)去驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。中間繼電器只是PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)，具有存取速度快，在PLC編程方面應(yīng)用比較靈活等特點(diǎn)。本文以西門子S7-200系列小型PLC為例，結(jié)合作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，介紹了PLC中間繼電器在梯形圖編程的幾點(diǎn)應(yīng)用方法和技巧。

1 記憶設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

用中間繼電器觸點(diǎn)記住設(shè)備的啟動(dòng)狀態(tài)，按下啟動(dòng)按鈕，使M,0.0接通，按鈕松開后，保持M,0.0的接通狀態(tài)，直到按下停止按鈕把M,0.0清零為止。設(shè)備運(yùn)行期間，可以通過M,0.0的狀態(tài)判斷設(shè)備是否處于運(yùn)行中。

2 節(jié)省有限的輸出點(diǎn)

在PLC控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)時(shí)，靈活使用PLC內(nèi)部的中間繼電器，對(duì)某個(gè)輸出點(diǎn)進(jìn)行分時(shí)利用，可以節(jié)省硬件元件對(duì)輸出端口的占用。例如，某生產(chǎn)線的一個(gè)加料分站控制系統(tǒng)，要求在設(shè)備啟動(dòng)后，用不同的指示燈區(qū)別是否有工件進(jìn)入本站加工，通常的解決方案是用兩個(gè)PLC的輸出點(diǎn)分別控制兩個(gè)不同顏色的指示燈，來指示不同的工作狀態(tài)。如果利用中間繼電器，可以僅使用一個(gè)輸出點(diǎn)控制一個(gè)指示燈，用某個(gè)中間繼電器的狀態(tài)來指示工件是否進(jìn)入本站，通過這個(gè)繼電器的狀態(tài)來控制指示燈處于常亮狀態(tài)或閃爍狀態(tài)。由該實(shí)例可見，結(jié)合中間繼電器的使用，可以節(jié)省PLC的輸出點(diǎn)。

3 設(shè)置斷電數(shù)據(jù)保持區(qū)域，自動(dòng)恢復(fù)重要數(shù)據(jù)

S7-200PLC具有對(duì)中間繼電器的指定區(qū)域進(jìn)行斷電保持?jǐn)?shù)據(jù)的功能。保持范圍的地址限制隨CPU型號(hào)和版本不同而異，可在Micro-Win軟件中使用PLC→類型菜單命令為項(xiàng)目設(shè)置目標(biāo)CPU型號(hào)并進(jìn)行校驗(yàn)，使用默認(rèn)按鈕裝入數(shù)值以與目標(biāo)CPU的實(shí)際數(shù)值保持一致。設(shè)置斷電保持區(qū)使用的菜單命令如下：選擇查看(View)→組件(Components)→系統(tǒng)塊(System Block)菜單命令，也可以點(diǎn)擊指令樹中的“系統(tǒng)塊”圖標(biāo)，再打開“保持范圍”分支，即可選擇在上電周期時(shí)希望保持的中間繼電器存儲(chǔ)區(qū)域，輸入新值，然后將這些修改后的系統(tǒng)塊內(nèi)容下載到CPU。CPU22X系列默認(rèn)的中間繼電器存儲(chǔ)區(qū)的斷電數(shù)據(jù)保持范圍為MB14～MB18，將范圍MB0～MB13更改為保持范圍，會(huì)啟用一種特殊功能，該功能會(huì)在斷電時(shí)自動(dòng)將這些位保存在EEPROM中。

4 避免同一操作數(shù)的輸出線圈被重復(fù)使用

在S7-200PLC的梯形圖編程方面，初學(xué)者比較容易忽視的一個(gè)問題是：同一操作數(shù)的輸出線圈使用兩次，使用中間繼電器可以有效解決這一問題。示例如下：假設(shè)某設(shè)備的控制系統(tǒng)采用S7-200PLC，某電感傳感器對(duì)應(yīng)觸點(diǎn)I,0.0接通時(shí)，綠燈長亮，綠燈對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)Q,0.2接通，另一行程開關(guān)觸點(diǎn)I,0.1接通時(shí)，綠燈以1,Hz頻率閃爍。雙線圈輸出的程序如圖1所示。該程序的運(yùn)行結(jié)果用Micro-Win軟件的狀態(tài)趨勢(shì)圖來分析，如圖2所示。其中，時(shí)序圖的第1條線表示I,0.0的狀態(tài)，第2條線表示I,0.1的狀態(tài)，第3條線表示Q,0.2的輸出狀態(tài)。監(jiān)控結(jié)果表明：無論I,0.0和I,0.1是否有輸入，Q,0.2均無正常輸出，程序控制無法實(shí)現(xiàn)。

圖1 有雙線圈輸出的程序Fig.1 Program with double coil output

圖2 雙線圈輸出程序的趨勢(shì)圖Fig.2 Trend chart of the program with double coil output

利用中間繼電器M,0.1、M,0.2分別記錄Q,0.2的長亮狀態(tài)和閃爍狀態(tài)，再用中間繼電器的觸點(diǎn)輸出到Q,0.2的線圈，程序修改如圖3所示：

圖3 使用中間繼電器修改的程序Fig.3 Program modified with the intermediate relay

修改后用狀態(tài)監(jiān)控的趨勢(shì)圖得到圖4，監(jiān)控結(jié)果表明Q,0.2輸出正常，程序控制得以實(shí)現(xiàn)。

圖4 修改后程序的趨勢(shì)圖Fig.4 Trend chart of the modified program

5 設(shè)計(jì)監(jiān)控程序，提高PLC的抗干擾能力

PLC在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到各種干擾，為了提高PLC控制系統(tǒng)的抗干擾能力，在軟件設(shè)計(jì)方面，可以采用定時(shí)器或計(jì)數(shù)器以及中間繼電器，設(shè)置類似警戒時(shí)鐘的程序，對(duì)用戶程序進(jìn)行循環(huán)掃描。每次掃描結(jié)果用1個(gè)中間繼電器的狀態(tài)來記錄，如果中間繼電器的記錄狀態(tài)不正常，程序可能進(jìn)入錯(cuò)誤循環(huán)，應(yīng)立刻報(bào)警。

6 實(shí)現(xiàn)PLC與組態(tài)軟件之間的通信

為了提高PLC控制系統(tǒng)人機(jī)界面的友好程度，普遍采用組態(tài)軟件，在上位機(jī)與PLC之間進(jìn)行通信，組態(tài)用戶界面用以操作和監(jiān)視機(jī)器與設(shè)備。以組態(tài)軟件MCGS為例，人機(jī)對(duì)話設(shè)備(如觸摸屏或工控機(jī))對(duì)PLC的監(jiān)控是通過讀取PLC內(nèi)部存儲(chǔ)變量的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，中間繼電器是PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)變量。組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，可以使用空閑的中間繼電器來定義用于通信的用戶變量，以提高編程的靈活性。

7 實(shí)現(xiàn)運(yùn)算操作

S7-200PLC的編程軟件可以實(shí)現(xiàn)一般的算術(shù)運(yùn)算，包括加、減、乘、除和數(shù)學(xué)函數(shù)變換。這些運(yùn)算的操作數(shù)的存儲(chǔ)類型可以是整數(shù)、雙整數(shù)或?qū)崝?shù)。中間繼電器存儲(chǔ)區(qū)可以用相應(yīng)的數(shù)據(jù)格式作為操作數(shù)參加運(yùn)算，其中整數(shù)運(yùn)算的關(guān)鍵字為MW，雙整數(shù)運(yùn)算的關(guān)鍵字為MD，實(shí)數(shù)運(yùn)算的關(guān)鍵字也為MD。

8 結(jié) 語

以上是對(duì)中間繼電器在PLC編程中應(yīng)用的一些體會(huì)，上述方法在梯形圖的設(shè)計(jì)中得到了驗(yàn)證。程序設(shè)計(jì)是一個(gè)需要不斷實(shí)踐，熟能生巧的過程，因而對(duì)PLC中間繼電器的應(yīng)用還需要不斷探索，以開發(fā)出更高效的PLC控制程序。

［1］ 田淑珍. S7-200 PLC原理及應(yīng)用[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

［2］ 范文軍. 擴(kuò)充PLC輸出觸點(diǎn)的10種方法[J]. 華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(8)：85-87.

［3］ 張學(xué)輝. 西門子PLC程序設(shè)計(jì)方法研究[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010(6)：189-191.

［4］ 西門子(中國)有限公司. 深入淺出西門子S7-200PLC[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

［5］ 王蘭軍. 基于狀態(tài)編程思想的PLC編程的新方法[J].機(jī)電工程技術(shù)，2006(8)：69-71.

［6］ 鄭賢瀛. PLC編程中輸入信號(hào)的選取[J]. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2016(2)：129-131.

［7］ 馮啟榮. 信號(hào)是PLC編程的關(guān)鍵[J]. 職業(yè)技術(shù)，2015(5)：93-94.

［8］ 陳志新. PLC編程的幾個(gè)誤區(qū)[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2002(4)：51-52.

［9］ 周志敏. 中間繼電器可靠性與應(yīng)用中心的問題分析[J]. 電工技術(shù)雜志，2002(7)：38-39.

［10］ 傅遷憲，吳衛(wèi)剛. 中間繼電器在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的問題淺析[J]. 輕工科技，2014(4)：35-36.

［11］ 趙鵬飛，張保成. ST-200PLC人機(jī)界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 機(jī)械工程與自動(dòng)化，2009(2)：135-136.

［12］ 陳輝，李堅(jiān)強(qiáng)，裴海龍，等. 基于梯形圖語方的軟PLC技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2006(9S)：266-268.

Application of Intermediate Relay to PLC Programming

SUN Jian’guang
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

The programmable logical controller(PLC)has been widely used in the automation industry since its invention，but the limited inner resource constrains its range of application in the programming.The inner flag bit has the advantage of fast access time and flexible application in PLC programming.The flag bit can save the intermediate state of the operation and the control information，which can be used as an intermediate relay in the relay control system.The flexible application of intermediate relay in the ladder design can improve the readability of the program and the control quality of the equipment.On the basis of the experience in the teaching and training of S7-200 PLC application，this article gives several methods of the application of the intermediate relay in PLC programming.

programmable logical controller(PLC)；intermediate relay；programming

TP31

：A

：1006-8945(2016)05-0068-03

2016-04-01