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Rockwell AB可編程序控制器(PLC)的編程方式

摘 要:先容Rockwell A-B可編程序控制器(PLC)的編程方式(梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、順序功能圖等),指令系統(tǒng)及編程手段(編程軟件及編程設(shè)備)。

         關(guān)鍵詞:可編程序控制器;指令;編程軟件

             Rockwell A-B的PLC由于支持多種編程方式,具有豐富的編程指令,加上各系列的PLC都有相應(yīng)的編程軟件,調(diào)試仿真軟件,因此在自動(dòng)化領(lǐng)域中已越來越受到廣泛的應(yīng)用。

             一、編程方式

             所有的A-B PLC(Micrologix1000, SLC500, PLC-5和Controllogix)都支持梯形圖的編程方式,而大多數(shù)PLC-5系列處理器(增強(qiáng)型以上系列)還支持結(jié)構(gòu)文本及順序功能圖兩種編程方式。

             1、梯形圖

             梯形圖是一種最典型,也是最基本的編程方式,它采用圖形語言,沿用了繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號(hào),并增加了一些繼電接觸控制沒有的符號(hào)。梯形圖形象、直觀,對(duì)于熟悉繼電器表示方式的人來說,非常輕易接受,而不需要學(xué)習(xí)更深的計(jì)算機(jī)知識(shí)。這是一種最為廣泛的編程方式,適用于順序邏輯控制、離散量控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)控制等操縱。

             梯形圖一般由多個(gè)不同的門路組成,每一個(gè)門路又可以由一個(gè)或幾個(gè)輸進(jìn)指令及一個(gè)輸出指令組成。輸出指令應(yīng)出現(xiàn)在門路的最右邊,而輸進(jìn)指令則出現(xiàn)在輸出指令的左邊,如圖1所示。

        

         圖1
             2、結(jié)構(gòu)文本

             結(jié)構(gòu)文本類似于BASIC編程,利用它可以很方便地建立、編輯和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法,特別在數(shù)據(jù)處理、計(jì)算存儲(chǔ)、決策判定、優(yōu)化算法等涉及描述多種數(shù)據(jù)類型的變量應(yīng)用中非常有效。對(duì)于PLC-5處理器結(jié)構(gòu)文本可以支持以下結(jié)構(gòu)。

             賦值:賦一個(gè)整數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)值給一個(gè)數(shù)據(jù)單元
    非保持型位賦值:賦一個(gè)二進(jìn)制數(shù)給一個(gè)位單元,當(dāng)處理器工作模式從編程方式到運(yùn)行方式時(shí)或當(dāng)順序功能圖(SFC)的步被掃描后,這些位被清零。
    保持型位賦值:賦一個(gè)二進(jìn)制數(shù)給一個(gè)位單元,當(dāng)處理器工作模式從編程方式到運(yùn)行方式時(shí)或SFC的步被掃描后,這些位并不被清零。
    IF-THEN-ELSE:有條件的執(zhí)行一段程序
    FOR-NEXT:重復(fù)執(zhí)行一段程序
    WHILE:只要輸進(jìn)表達(dá)式為真就重復(fù)執(zhí)行一段程序
    REPEAT:重復(fù)執(zhí)行一段程序直至某輸進(jìn)表達(dá)式為真
    EXIT:在處理器到達(dá)正常結(jié)束條件之前退出循環(huán)結(jié)構(gòu)(REPEAT,F(xiàn)OR 或WHILE)
    CASE:根據(jù)一個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式或操縱數(shù)據(jù)的值有條件地執(zhí)行一段程序
    ;;:相當(dāng)于一個(gè)無操縱指令NOP
    梯形圖功能:可調(diào)用任一梯形圖程序或指令。

             下面是一段利用結(jié)構(gòu)文本的編程例子:
    IF?。═4:0.DN) THEN
    TON(T4:0,0.01,100,0)
    ELSE RES(T4:0)
    END-IF

             3、順序功能圖SFC

             SFC是一種順序控制語言,用這種語言可以對(duì)一個(gè)控制過程進(jìn)行控制,并顯示該過程的狀態(tài)。對(duì)于用戶的應(yīng)用,可將邏輯分成易于處理的步和轉(zhuǎn)換來替換較長(zhǎng)的梯形圖或結(jié)構(gòu)文本。SFC中的每一步對(duì)應(yīng)于一個(gè)控制任務(wù)(實(shí)際上是一段為了完成某一個(gè)控制任務(wù)的程序,該程序可以是梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、SFC的任一形式),用方框表示,步與步之間有轉(zhuǎn)換條件(也是一段程序),通過對(duì)該條件的檢測(cè)來決定處理器什么時(shí)候可始執(zhí)行下一步,轉(zhuǎn)換條件用水平線表示。通過顯示這些步和轉(zhuǎn)換條件,你可在任何時(shí)刻看到一個(gè)機(jī)器過程的狀態(tài)。簡(jiǎn)單的SFC程序例子,如圖2示。

        

         圖2

             二、指令系統(tǒng)
    
    A-B PLC具有豐富的指令系統(tǒng)(約有110多條指令),固然不同系列的PLC所能支持的指令的種類有所區(qū)別,但一些基本指令卻是大家共用的,下面主要先容PLC-5系列可編程序控制器的指令類型。

             1、繼電器指令

             繼電器指令用于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表中的位狀態(tài),如輸進(jìn)位或者計(jì)時(shí)器控制字的位,繼電器型指令包括:
    檢查通(XIC);檢查斷(XIO);
    輸出激勵(lì)(OTE);輸出鎖存(OTL);
    輸出解鎖(OTU);立即輸進(jìn)(IIN);
    立即輸出(IOT)。

             2、計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器指令

             計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器指令用于控制基于時(shí)間和事件計(jì)數(shù)的操縱,包括:
    通延時(shí)計(jì)時(shí)器(TON);斷延時(shí)計(jì)時(shí)器(TOF);
    保持型計(jì)時(shí)器(RTO);加計(jì)數(shù)(CTU);
    減計(jì)數(shù)(CTD);計(jì)時(shí)器/計(jì)數(shù)器復(fù)位(RES)。

             3、比較指令

             比較指令用于比較表達(dá)式或指定比較指令的值,它包括:
    比較(CMP);即是(EQU);
    大于即是(GEQ);大于(GRT);
    小于即是(LEQ);小于(LES);
    極限測(cè)試(LIM);屏蔽相等比較(MEQ);
    不即是(NEQ)。

             4、計(jì)算指令

             計(jì)算指令用于計(jì)算表達(dá)式或用指定的算術(shù)指令進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算,它包括:
    計(jì)算(CPT);乘法(MUL);
    取反(NEG);正弦(SIN);
    平方根(SQR);排序(SRT);
    減法(SUB); 正切(TAN);
    反正弦(ASN);反余弦(ACS);
    對(duì)數(shù)(LOG);自然對(duì)數(shù)(LN);
    除法(DIV);余弦(COS);
    清零(CLR);均勻值(AVE);
    反正切(ATN);加法(ADD);
    標(biāo)準(zhǔn)差(STD);X的Y次冪(XPY)。

             5、邏輯指令

             邏輯指令用于邏輯操縱,包括:
    與操縱(AND);非操縱(NOT);
    或操縱(OR);異或操縱(XOR)。

             6、轉(zhuǎn)換指令

             轉(zhuǎn)換指令用于整數(shù)與BCD之間的相互轉(zhuǎn)換及度與弧度之間的相互轉(zhuǎn)換,包括:
    整數(shù)轉(zhuǎn)換成BCD碼(TOD);
    從BCD碼轉(zhuǎn)換成整數(shù)(FRD);
    弧度轉(zhuǎn)換成度(DEG);
    度轉(zhuǎn)換成弧度(RAD)。

             7、位處理和傳送指令

             位處理和傳送指令用于位調(diào)整和位傳送,包括:
    位分配(BTD);字傳送(MOV);
    屏蔽傳送(MVM)。

             8、文件指令

             文件指令用于文件數(shù)據(jù)的運(yùn)算和文件數(shù)據(jù)的比較,包括:
    文件算術(shù)和邏輯指令(FAL);
    文件檢索和比較指令(FSC);
    文件拷貝(COP);
    文件填進(jìn)(FLL)。

             9、移位指令

             移位指令用于模擬部件和信息的運(yùn)動(dòng)或活動(dòng),包括:
    位左移(BSL);位右移(BSR);
    先進(jìn)先出裝進(jìn)(FFL);先進(jìn)先出卸出(FFU)
    后進(jìn)先出裝進(jìn)(LFL);后進(jìn)先出卸出(LFU)。

             10、程序控制指令

             程序控制指令可以改變梯形圖程序執(zhí)行的方向,包括:
    跳轉(zhuǎn)(JMP);禁止用戶中斷(UID);
    恒假指令(AFI);標(biāo)號(hào)(LBL);
    答應(yīng)用戶中斷(UIE);暫時(shí)結(jié)束(TND);
    中止(BRK);循環(huán)(FOR,NXT);
    SFC復(fù)位(SFR);子程序(SBR);
    跳轉(zhuǎn)到子程序(JSR);返回(RET);
    主控復(fù)位(MCR);轉(zhuǎn)換的結(jié)束(EOT)。

             11、I/O信息指令

             用于信息的傳送,包括對(duì)本地或遠(yuǎn)程I/O框架上的塊傳送模塊進(jìn)行讀寫,以及處理器之間的信息傳送。
    塊傳送寫(BTW);塊傳送讀(BTR);
    信息指令(MSG)。

             另外還有用于控制具有連續(xù)性和重復(fù)操縱特性的自動(dòng)流水線上的順序器指令(如順序器輸進(jìn)SQI,順序器輸出SQO,順序器裝進(jìn)SQL),用于過程控制的PID指令;用于檢測(cè)用戶程序的診斷指令,以及ASCⅡ指令等。大量的指令使用戶在開發(fā)程序中,可以選取合適的指令,從而大大節(jié)省開發(fā)時(shí)間。

             三、編程軟件及編程設(shè)備

             Rockwell A-B各個(gè)系列的PLC都具有相應(yīng)的編程軟件及仿真軟件。表1給出了目前廣泛使用的各系列PLC相應(yīng)的一些編程軟件。

             表1 PLC的編程軟件
    PLC系列 PLC-5 SLC-500或Micrologix100
    編程軟件 PLC-5 A.I.系列 SLC500 A.I.系列
    RSLogix5 RSLogix500
    仿真軟件 RSEmulute5 RSEmulate500

             其中A.I.系列的編程軟件是基于MS-DOS的軟件包,可以對(duì)相應(yīng)的A-B PLC各系列處理器實(shí)現(xiàn)離線和在線開發(fā)、文檔和報(bào)表功能,由于A.I軟件使用菜單和功能鍵等特點(diǎn),因此初學(xué)者易于使用,其強(qiáng)大的編輯和診斷工具又會(huì)為梯形圖開發(fā)和故障檢測(cè)節(jié)省大量的時(shí)間。幫助系統(tǒng)則可以幫助用戶熟悉軟件的特點(diǎn),并提供PLC指令集的具體信息。

             RSLogix5 及RSLogix500是一個(gè)基于Microsoft 32 位,在bbbbbbs95或bbbbbbs NT下的軟件包。它提供了用戶所??吹拿恳环N功能,如完全視窗化的友好界面、靈活易用的編輯器、點(diǎn)中-點(diǎn)擊方式進(jìn)進(jìn)輸進(jìn)輸出組態(tài)、強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)庫編輯器、診斷和排錯(cuò)工具和可靠的通訊等。因此RSLogix產(chǎn)品的編程方案適合于任何層次的開發(fā)職員。最重要的是RSLogix產(chǎn)品還完全兼容于以前基于MS-DOS的Rockwell編程軟件所天生的程序,從而使跨平臺(tái)的程序易于轉(zhuǎn)換及維護(hù)。因此RSLogix系列產(chǎn)品更適宜于現(xiàn)代化的編程。在起動(dòng)和運(yùn)行前,對(duì)所編的程序進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試是很有必要的,RSEmulate系列仿真軟件包就可以用來模擬一個(gè)或多個(gè)運(yùn)行的SLC500或PLC-5處理器(RSEmulate500 仿真SLC500,RSEmulate5仿真PLC-5)。RSEmulate 系列仿真軟件也是基于Microsoft bbbbbbs的軟件包,它除了仿真SLC500,PLC-5之外還可以用于故障檢測(cè)、梯形圖掃描選項(xiàng)、串行設(shè)備模擬等,使用十分方便。

             對(duì)于Rockwell A-B各個(gè)系列的PLC,我們可以通過不同的通訊方式,利用不同的編程設(shè)備進(jìn)行編程。常見的編程設(shè)備有個(gè)人計(jì)算機(jī)(386或以上)和A-B專用的編程器。我們可以通過編程器的串口對(duì)A-B PLC進(jìn)行一對(duì)一的編程,也可以利用網(wǎng)絡(luò)對(duì)多個(gè)PLC進(jìn)行編程:例如在DH+網(wǎng)上對(duì)PLC-5進(jìn)行編程,如圖3示,在DH-485網(wǎng)上對(duì)SLC500進(jìn)行編程,如圖4示等。對(duì)于SLC500或Micrologix1000,我們還可以利用手持式編程器(HHT)進(jìn)行編程。

        

         圖3 

             四、結(jié)束語

             綜上所述,A-B 公司生產(chǎn)的各系列PLC,由于支持多種編程語言,具有豐富及先進(jìn)的指令系統(tǒng),加上編程軟件種類多、功能強(qiáng)、使用方便易學(xué),因此很輕易為廣大設(shè)計(jì)者、使用者所熟悉,也很輕易實(shí)現(xiàn)諸如高速順序控制、運(yùn)動(dòng)控制及傳動(dòng)系統(tǒng)控制,因此,A-B PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用遠(yuǎn)景是十分廣泛的。
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