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plc編程中如何使用開(kāi)關(guān)量-模擬量-脈沖量【干貨】-plc編程入門-東莞plc編程培訓(xùn)-東莞電氣自動(dòng)化培訓(xùn)
在工業(yè)自動(dòng)化控制中，經(jīng)常會(huì)遇到開(kāi)關(guān)量，數(shù)字量，模擬量，離散量，脈沖量等各種概念，而人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中，對(duì)于這些概念又很容易混淆。作為電氣工程及其自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，弄清楚這些變量的關(guān)系，就能夠很熟練的掌握PLC 了！
下面一一給大家介紹，并分重點(diǎn)介紹一下模擬量和脈沖量及計(jì)算過(guò)程。
1.開(kāi)關(guān)量：一般指的是觸點(diǎn)的“開(kāi)”與“關(guān)”的狀態(tài)，一般在計(jì)算機(jī)設(shè)備中也會(huì)用“0”或“1”來(lái)表示開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。開(kāi)關(guān)量分為有源開(kāi)關(guān)量信號(hào)和無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)，有源開(kāi)關(guān)量信號(hào)指的是“開(kāi)”與“關(guān)”的狀態(tài)是帶電源的信號(hào)，專業(yè)叫法為躍階信號(hào)，可以理解為脈沖量，一般的都有220VAC, 110VAC,24VDC,12VDC等信號(hào)，無(wú)源開(kāi)關(guān)量信號(hào)指的是“開(kāi)”和“關(guān)”的狀態(tài)時(shí)不帶電源的信號(hào)，一般又稱之為干接點(diǎn)。電阻測(cè)試法為電阻0或無(wú)窮大。
開(kāi)關(guān)量也稱邏輯量，指僅有兩個(gè)取值，0或1、ON或OFF。它是最常用的控制，對(duì)它進(jìn)行控制是PLC的優(yōu)勢(shì)，也是PLC最基本的應(yīng)用。
開(kāi)關(guān)量控制的目的是，根據(jù)開(kāi)關(guān)量的當(dāng)前輸入組合與歷史的輸入順序，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的開(kāi)關(guān)量輸出，以使系統(tǒng)能按一定的順序工作。所以，有時(shí)也稱其為順序控制。
而順序控制又分為手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)。而采用的控制原則有分散、集中與混合控制三種。
2.數(shù)字量：很多人會(huì)將數(shù)字量與開(kāi)關(guān)量混淆，也將其與模擬量混淆。數(shù)字量在時(shí)間和數(shù)量上都是離散的物理量，其表示的信號(hào)則為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字量是由0和1組成的信號(hào)，經(jīng)過(guò)編碼形成有規(guī)律的信號(hào)，量化后的模擬量就是數(shù)字量。
3.模擬量：模擬量的概念與數(shù)字量相對(duì)應(yīng)，但是經(jīng)過(guò)量化之后又可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字量。模擬量是在時(shí)間和數(shù)量上都是連續(xù)的物理量，其表示的信號(hào)則為模擬信號(hào)。模擬量在連續(xù)的變化過(guò)程中任何一個(gè)取值都是一個(gè)具體有意義的物理量，如溫度，電壓，電流等。
模擬量是指一些連續(xù)變化的物理量，如電壓、電流、壓力、速度、流量等。
PLC是由繼電控制引入微處理技術(shù)后發(fā)展而來(lái)的，可方便及可靠地用于開(kāi)關(guān)量控制。由于模擬量可轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，數(shù)字量只是多位的開(kāi)關(guān)量，故經(jīng)轉(zhuǎn)換后的模擬量，PLC也完全可以可靠的進(jìn)行處理控制。
由于連續(xù)的生產(chǎn)過(guò)程常有模擬量，所以模擬量控制有時(shí)也稱過(guò)程控制。
模擬量多是非電量，而PLC只能處理數(shù)字量、電量。所有要實(shí)現(xiàn)它們之間的轉(zhuǎn)換要有傳感器，把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)電量。如果這一電量不是標(biāo)準(zhǔn)的，還要經(jīng)過(guò)變送器，把非標(biāo)準(zhǔn)的電量變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如4—20mA、1—5V、0—10V等等。
同時(shí)還要有模擬量輸入單元(A/D)，把這些標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)；模擬量輸出單元(D/A)，以把PLC處理后的數(shù)字量變換成模擬量——標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。
所以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)、數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換就要用到各種運(yùn)算。這就需要搞清楚模擬量單元的分辨率以及標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。例如：
PLC模擬單元的分辨率是1/32767，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電量是0—10V，所要檢測(cè)的是溫度值0—100℃。那么0—32767對(duì)應(yīng)0—100℃的溫度值。然后計(jì)算出1℃所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是327.67。如果想把溫度值精確到0.1℃，把327.67/10即可。
模擬量控制包括：反饋控制、前饋控制、比例控制、模糊控制等。這些都是PLC內(nèi)部數(shù)字量的計(jì)算過(guò)程。
模擬量計(jì)算：
1、-10—10V。-10V—10V的電壓時(shí)，在6000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為F448—0BB8Hex(-3000—3000)；12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為E890—1770Hex(-6000—6000)。
2、 0—10V。0—10V的電壓時(shí)，在12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。
3、 0—20mA。0—20mA的電流時(shí)，在6000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。
4、 4—20mA。4—20mA的電流時(shí)，在6000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—1770Hex(0—6000)；12000分辨率時(shí)被轉(zhuǎn)換為0—2EE0Hex(0—12000)。
以上僅做簡(jiǎn)單的介紹，不同的PLC有不同的分辨率，并且您所測(cè)量物理量實(shí)現(xiàn)的量程不一樣。計(jì)算結(jié)果可能有一定的差異。
注：模擬輸入的配線的要求：
1、使用屏蔽雙絞線，但不連接屏蔽層。
2、當(dāng)一個(gè)輸入不使用的時(shí)候，將V IN 和COM端子短接。
3、模擬信號(hào)線與電源線隔離 (AC 電源線，高壓線等)。
4、當(dāng)電源線上有干擾時(shí)，在輸入部分和電源單元之間安裝一個(gè)慮波器。
5、確認(rèn)正確的接線后，首先給CPU單元上電，然后再給負(fù)載上電。
6、斷電時(shí)先切斷負(fù)載的電源，然后再切斷CPU的電源。
4.離散量：離散量是將模擬量離散化之后得到的物理量。即任何儀器設(shè)備對(duì)于模擬量都不可能有個(gè)完全精確的表示，因?yàn)樗麄兌加幸粋€(gè)采樣周期，在該采樣周期內(nèi)，其物理量的數(shù)值都是不變的，而實(shí)際上的模擬量則是變化的。這樣就將模擬量離散化，成為了離散量。
5.脈沖量：脈沖量就是瞬間電壓或電流由某一值躍變到另一值的信號(hào)量。在量化后，其變化持續(xù)有規(guī)律就是數(shù)字量，如果其由0變成某一固定值并保持不變，其就是開(kāi)關(guān)量。
脈沖量是其取值總是不斷的在0(低電平)和1(高電平)之間交替變化的數(shù)字量。每秒鐘脈沖交替變化的次數(shù)稱為頻率。
PLC脈沖量的控制目的主要是位置控制、運(yùn)動(dòng)控制、軌跡控制等。例如：脈沖數(shù)在角度控制中的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分是每圈10000，要求步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)90度。那么所要?jiǎng)幼鞯拿}沖數(shù)值=10000/(360/90)=2500。
脈沖量的控制多用于步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的角度控制、距離控制、位置控制等。以下是以步進(jìn)電機(jī)為例來(lái)說(shuō)明各控制方式。
1）、 步進(jìn)電機(jī)的角度控制。首先要明確步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分?jǐn)?shù)，然后確定步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。計(jì)算“角度百分比=設(shè)定角度/360°(即一圈)”“角度動(dòng)作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*角度百分比。”
公式為：角度動(dòng)作脈沖數(shù)=一圈總脈沖數(shù)*(設(shè)定角度/360°)。
2）、 步進(jìn)電機(jī)的距離控制。首先明確步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一圈所需要的總脈沖數(shù)。然后確定步進(jìn)電機(jī)滾輪直徑，計(jì)算滾輪周長(zhǎng)。計(jì)算每一脈沖運(yùn)行距離。最后計(jì)算設(shè)定距離所要運(yùn)行的脈沖數(shù)。
公式為：設(shè)定距離脈沖數(shù)=設(shè)定距離/[(滾輪直徑*3.14)/一圈總脈沖數(shù)]
3）、 步進(jìn)電機(jī)的位置控制就是角度控制與距離控制的綜合。
以上只是簡(jiǎn)單的分析步進(jìn)電機(jī)的控制方式，可能與實(shí)際有出入，僅供各位同仁參考。
4）、伺服電機(jī)的動(dòng)作與步進(jìn)電機(jī)的一樣，但要考慮伺服電機(jī)的內(nèi)部電子齒輪比與伺服電機(jī)的減速比。
總結(jié)：模擬量就是在某個(gè)過(guò)程中時(shí)間和數(shù)量連續(xù)變化的物理量，由于在實(shí)際的應(yīng)用中，所有的儀器設(shè)備對(duì)于外界數(shù)據(jù)的采集都有一個(gè)采樣周期，其采集的數(shù)據(jù)只有在下一個(gè)采樣周期開(kāi)始時(shí)才有變動(dòng)，采樣周期內(nèi)其數(shù)值并不隨模擬量的變化而變動(dòng)。
這樣就將模擬量離散化了，例如：某設(shè)備的采樣周期為1秒，其在第五秒的時(shí)間采集的溫度為35度，而第六秒的溫度為36度，該設(shè)備就只能標(biāo)稱第五秒時(shí)間溫度35度，第六秒時(shí)間溫度36度，而第五點(diǎn)五秒的時(shí)間其標(biāo)稱也只是35度，但是其實(shí)際的模擬量是35.5度。這樣就將模擬信號(hào)離散化。其采集的數(shù)據(jù)就是離散化了，不再是連續(xù)的模擬量信號(hào)。
由于計(jì)算機(jī)只識(shí)別0和1兩個(gè)信號(hào)，即開(kāi)關(guān)量信號(hào)，用其來(lái)表示數(shù)值都是使用數(shù)字串來(lái)表示，由于計(jì)算能力的問(wèn)題，其數(shù)字串不能無(wú)限長(zhǎng)，即其表達(dá)的精度也是有限的，同樣的以溫度為例，由于數(shù)字串限制，其表達(dá)溫度的精度只能達(dá)到0.1度，小于該單位的數(shù)值則不能被標(biāo)稱，這樣就必須將離散量進(jìn)行量化，將其變?yōu)閿?shù)字量。即35.68度的溫度則表示為35.6度。
不清楚的話，可以隨時(shí)詢問(wèn)上課老師的哦！
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