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PLC 模拟输入采样梯形图逻辑
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
设计一个高效的PLC梯形逻辑程序，以2Hz的速率对模拟输入（I：1.0）进行采样，并将平均值输出到模拟输出O：1.0，每两秒一次。 PLC 模拟输入采样梯形图逻辑 -
假设输送系统上有十六个站。 工位编号为 0-15，其中零工位是第一个工位（即零件进入传送带的点）。 零件应以每四秒一站的速度沿着传送带前进。 零件在任何时间点可能位于也可能不在给定站点。 输入传感器 I:0.0/0 用于检测进入传送带的零件。 在第 5 站，检查零件是否有缺陷，如果零件有缺陷，则输入传感器 I:0.0/1 通电。 在工位 10，通过输出 O:0.0/0 通电，将任何有缺陷的部件从传送带上移除。 为此过程编写一个高效的梯形逻辑程序。 PLC输送梯形图逻辑程序
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PLC 根据事件对输出通电或断电
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
编写以下 PLC 程序以根据事件对输出通电或断电。 某个开关（I：1/0）是启动一个进程。 该过程将运行 30 秒，停止 10 秒，然后在开关 I:1/0 保持闭合状态时重复该过程。 任何时候打开I:1/0都是复位所有定时器并断电所有输出。 输出 O:2/0 将在 30 秒运行期间通电，输出 O:2/1 将在 10 秒停止期间通电。 在运行期间，单个输出 O:2/2 由输入 I:1/1 控制。 如果 I:1/1 打开（在运行周期开始时），O:2/2 将在前 5 秒关闭，然后打开 10 秒。 如果 I:1/1 关闭（在运行周期开始时），O:2/2 将在前 10 秒关闭，然后开启 15 秒。 运行周期开始后更改 I:1/1 不应更改上述顺序。 在停止期间，输出 O:2/2 始终关闭。 PLC 通电或断电输出 -
为下面的示例编写一个 PLC 计数器程序。 PLC计数器 某个过程是计算 10 秒时间内输入 I:0.0/0 上的 true 到 false 转换的数量。 如果输入字 I:0.1 的值小于 10000 或大于 20000，则进行计数。 10 秒计数周期在流程开始后 15 秒开始。 I:0.0/1 是过程启动输入，输入 I:0.0/2 是过程停止输入。 计数显示仅在计数周期结束时输出到字 O:0.0。 所有输出将在计数周期后 5 秒断电。 仅在再次明确按下流程启动输入后才应重复该流程。 为此过程编写一个高效的梯形逻辑程序。 PLC 逻辑
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为下面的 plc 示例编写一个 PLC 逻辑门程序。 逻辑门程序 编写一个程序，当 I:0.0/0 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行 AND 运算；当 I:0.0/1 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行 OR 运算；当 I:0.0 通电时，将 B3:0 与 B3:1 进行异或运算 /2 通电，当 I:0.0/3 通电时补 B3:0。 B3:1是保存每种情况的结果。 如果多个输入 I:0.0/0-I:0.0/3 通电，则仅执行其中一项操作。 运算的优先顺序应为从AND（最高优先级）到COMPLMENT（最低优先级）。 PLC梯形图逻辑
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Allen Bradley PLC 子程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
JSR、SBR 和 RET 指令用于指示控制器执行梯形图程序内的单独子程序文件，并返回到 JSR 指令后面的指令。 Allen Bradley PLC 子程序 SBR 指令必须是包含子例程的程序文件中第一个梯级上的第一条指令。 使用子例程存储必须从应用程序中的多个点执行的程序逻辑的重复部分 子例程可以节省内存，因为您只需对其编程一次。 使用立即输入和/或输出指令（IIM、IOM）更新子例程内的关键 I/O，特别是当您的应用程序调用嵌套或相对较长的子例程时 否则，控制器不会更新 I/O，直到到达主程序末尾（执行完所有子程序后） 子例程内控制的输出保持其最后状态，直到再次执行子例程。 当执行 JSR 指令时，控制器跳转到目标子程序文件开头的子程序指令（SBR），并从该点恢复执行。 除了该文件中的第一条指令之外，您不能跳转到子例程的任何部分。 目标子例程由您在 JSR 指令中输入的文件号来标识。 SBR指令用作程序文件作为常规子程序文件的标签或标识符。 该指令必须编程为子程序第一个梯级的第一条指令。 RET 指令标志着子程序执行的结束或子程序文件的结束。 如果包含 RET 指令的梯级位于子例程结束之前，则该梯级可能是有条件的。 这样，仅当子程序的梯级条件为真时，控制器才会忽略子程序的平衡。 -
为以下 plc 示例编写 PLC 定时器程序。 PLC定时器 构建一个 PLC 定时电路，每两秒输出（使用输出 O:2/0）一个 0.5 秒脉冲（即打开 0.5 秒然后关闭 2 秒）。 如果开关（使用 I:1/0）闭合，如果开关打开，则每两秒产生 1 秒脉冲。 梯形图逻辑
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星三角电机启动器 PLC 程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
当电动机启动时，它会消耗通常比正常电流大 5-6 倍的高电流。 在直流电机中，启动时没有反电动势，因此初始电流与正常电流相比非常高。 为了保护电机免受这些高启动电流的影响，我们使用星形和三角形启动器。 简单地采用星形连接，电机的供电电压会较低。 所以我们在电机启动时采用星形连接，电机运行后我们将星形连接改为三角形连接，以获得电机的全速。 星三角电机启动器 下图一一展示了星形和三角形绕组的接线方式。 可以看出，星形连接时，三个绕组的一端都短接成星点，而每个绕组的另一端都连接到电源。 在三角形配置中，绕组连接成形成闭环。 各绕组的连接如上图所示。 在实际电机中，三相连接按以下顺序提供，如图所示 因此，为了在实际电机中实现星形和三角形的绕组连接，连接方式如上图所示。 主承包商用于向绕组供电。 它必须一直打开。 最初，星形接触器闭合，而三角形接触器打开，这使得电机绕组呈星形配置。 当电机加速时，星形接触器打开，而三角形接触器闭合，将电机绕组变成三角形配置。 接触器采用PLC控制。 下面的PLC教程将讲解星三角电机启动器的梯形图编程。 星三角电机启动器 PLC 程序： PLC梯形图逻辑 第 1 级主接触器： 主接触器由常开输入启动按钮（I1）、常闭输入启动按钮（I2）和常闭过载继电器组成。 这意味着只有按下启动按钮，主接触器才会通电，而未按下停止按钮，过载继电器不会激活。 名为 (Q1) 的常开输入与启动按钮 I1 并联。 通过这样做，创建了一个按钮，这意味着一旦电机启动，即使释放启动按钮，它也会保持启动状态 梯级 2 星形接触器： 星形接触器取决于主接触器、定时器常闭触点（T1）和输出三角形接触器（Q3）常闭触点。 因此，只有主接触器闭合、时间输出不激活且三角形接触器不通电时，星形接触器才会通电。 定时器T1： 定时器T1测量星三角起动器的绕组连接改变之前的时间。 主接触器通电后开始计时。 第 3 级 Delta 接触器： 当主接触器 (Q1) 通电、定时器 T1 启动且星形接触器 (Q3) 断电时，三角形接触器将通电。 另请参阅按钮编程以及简单电机启动器的其他要求，详见 PLC 教程：电机启动器 注意：本文仅供教育或参考目的。 对于带电电路，上述电路将增加一些内容，如安全相关、根据应用、一些联锁等。 -
PLC 教程逐步解释了为电机启动器编程 PLC 的过程。 电机启动器有多种类型，但本 PLC 教程的范围仅限于简单的电机启动器。 应当有以下规定。 按下按钮启动电机：即使松开按钮，电机也应继续旋转。 停止 按下按钮可在电机启动后停止电机。 过流保护：过载时，根据过载继电器接触器的信号，电机自动停止。 限位开关：应防止电机启动，也可停止运行中的电机。 电机启动器还应具有指示灯（灯）以显示电机的ON或OFF状态。 电机电气原理图： 上图显示了电机启动器的物理布局，但这将通过本 PLC 教程中的梯形逻辑进行设计。 上图未显示限位开关，因为它取决于外部联锁，如液位开关、流量开关、压力开关等……具体取决于应用。 如果不需要互锁，则只需从图中删除符号并用简单的电线连接即可。 电机启动梯形图： 下图为电机启动梯形图。 启动按钮 I1 : 使用常开触点（常开触点）是因为只有按下按钮时电机才会启动。 停止按钮 I2 : 使用常闭（断开触点）触点是因为按钮通常应处于闭合或高电平状态，以便电机继续运行。 按下按钮时它应该打开。 它与启动按钮相反。 过载继电器 I3 : 正常情况下，该继电器应允许电机旋转，因此选用常闭触点。 如果发生过载，它将通过打开触点来停止电机。 限位开关 I4 : 电机只能在限位开关闭合时旋转，因此使用常开触点。 输出 Q1、Q2、Q3： 继电器线圈Q1、Q2、Q3分别代表电机输出、电机指示ON、指示OFF。 ON 指示灯从常开输入获取输入，该输入取决于输出 Q1。 OFF 指示器由常闭输入供电，该输入取决于输出 Q2。 输入 Q1（连续旋转）： 由于要求一旦按下按钮，即使松开按钮，电机也应连续运转。 为了实现此部分，使用输入 Q1（常开）并与 I1 并联。 该输入取决于输出 Q1。 当输出为高电平时，输入 Q1 也为高电平。 由于输入 Q1 与 I1 提供并联路径，因此如果其中任何一个为高电平，电机就会运行（如果其他条件也满足）。 启动按钮（常开）、停止按钮（常闭）、过载继电器（常闭）和限位开关（常开）串联。 因此，如果按下启动按钮，未按下停止按钮，未接通过载继电器且限位开关闭合，电机将运行。 注意：本文仅供教育或参考目的。 对于带电电路，上述电路将增加一些内容，如安全相关、根据应用、一些联锁等。
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设计一个 PLC 程序，通过根据低水位和高水位打开和关闭排水泵来控制储水箱的水位。 水位控制 PLC 程序 逻辑描述 自动：如果在本地控制面板中选择自动模式，则泵将根据低液位开关和高液位开关进行逻辑控制 手动：如果在本地控制面板中选择手动模式，则无论低液位开关和高液位开关状态如何，都将使用本地控制面板中的开/关按钮手动控制泵。 当水位达到低水位时，泵将停止。 如果水位达到高点，水泵就会启动，将水排出，从而降低水位。 指示面板：该面板包含 LED，用于显示水位控制的状态。 它具有泵运行、低电平和高电平信号 如果泵正在运行，则泵运行状态灯将亮起。 然后，如果低液位开关激活，则低液位状态灯将亮起。 如果高液位开关激活，则高液位状态灯将亮起。 PLC 梯形图逻辑 选择手动模式，关闭位置且水位低 选择手动模式且水位在低水位和高水位之间 选择自动模式并激活高级开关
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用于连续灌装操作的 PLC 程序
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
PLC 程序：连续填充操作需要在传送带上移动的盒子自动定位和填充。 用于连续灌装操作的 PLC 程序 目的 电磁阀：控制料斗的产品填充。 电磁阀将在盒子定位后激活（接近开关激活），并在液位开关激活（液位已满）后再次停用。 液位开关：检测灌装箱内的产品液位。 接近开关：将盒子定位在箍的正下方。 电机：运行传送带，使盒子相应移动。 本地控制面板：它有用于控制顺序的启动和停止按钮。 指示面板：显示工厂/批次状态。 状态信号为运行/待机/满。 PLC逻辑 以下是默认位置： 停止开关：常闭 (NC) 启动开关：常开（NO） 接近开关：常开 (NO) 液位开关：常开 (NO) 注意：在梯形逻辑中，我们可以根据需要使用常开或常闭触点作为接近开关和液位开关的默认值。 如果我们使用NO，那么在开关激活后它就变成NC。 如果我们使用NC，那么开关激活后它就变成NO。 解释 在上面的梯形逻辑中，我们有 5 个梯级/完整的行。 第一梯级： 它具有停止、启动和运行指示。 STOP 默认为 NC，START 为 NO，当按下 START 命令时，STOP 和 START 均为 NC，因此输出 RUN 将被激活。 指示面板上将显示 RUN 指示。 由于“开始”是一个仅生成瞬时命令的按钮。 因此我们使用 RUN 输出的逻辑常开触点。 当 RUN 被激活时，NO 变为 NC 并保持/锁存 START 命令，即使 START 信号丢失（因为它是瞬时型），RUN 也会连续激活。 第二梯级： 用于指示面板中的STAND BY信号状态。 RUN 指示 NC 触点连接至 STANDBY。 因此，当 RUN 信号激活或过程开始时，NC 变为 NO，并且 STAND BY 指示将被禁用。 如果它没有运行，则将激活待机。 第三级： 用于指示面板中指示FULL信号状态。 当液位开关和接近开关被激活时，NO 触点将变为 NC，并且 FULL 信号状态将启用。 第四级： 它用于控制电机启动/停止。 此处使用接近开关常闭触点和运行信号常开触点来控制电机。 因此，当我们按下“开始”按钮时，“运行”将被激活（如第一个梯级中所述），因此“运行”信号常开触点将变为常闭。 接近和运行信号均已启用/正常，然后电机将启动，传送带将开始运行，盒子/包裹将开始移动。 一旦盒子到达胡珀之前，接近开关将被激活。 因此接近开关常闭触点变为常开，因此电机将立即停止。 装满后，盒子必须再次移动并到达另一侧。 所以这里我们使用液位开关跨接近开关无触点。 填充完成后，液位开关触点从常开变为常闭，因此电机再次启动并将盒子移动到另一端。 第五级： 它用于控制电磁阀的动作。 如果电磁阀激活，则开始填充盒子，如果电磁阀停用，则填充将停止。 这里我们主要使用RUN信号常开触点、液位开关常闭触点、接近常开触点来控制电磁阀。 当发出启动命令（运行信号常开触点变为常闭）、液位为零时（此处默认使用液位开关常闭触点）、当 Box 放置在斗盖下方时（使用接近开关常开触点），电磁阀将被激活。 因此，当盒子到达漏斗下方时，常开触点变为常闭），在所有逻辑正常后，电磁阀将被激活并开始填充。 如果液位达到 100%，则液位开关将变为 NO，从而通过停用电磁阀来停止灌装。 我们在这里使用接近开关，因为当盒子放置在正确的位置时必须开始填充。 填充完毕后，将盒子移出，当下一个盒子到达胡珀下方时将再次开始填充。 -
使用可编程逻辑控制器 (PLC) 进行 PLC 输送机电机梯形图逻辑或输送带控制的 PLC 编程教程。 PLC 输送机电机梯形图逻辑 目标：顺序任务如下 当按下开始按钮时 电机将启动 RUN（绿灯）指示灯将亮起 电机正在运行，因此 Box 将开始移动 接近传感器将检测盒子何时到达另一端 电机将停止 RUN（绿灯）指示灯将熄灭 STOP（红灯）指示灯将亮起 紧急停止按钮将用于随时停止电机。 继电器原理图 R：停止指示灯， G：运行指示灯， M：电机， OL：过载继电器（电机保护继电器）， LS1：接近开关， PB1：启动按钮， PB2：紧急停止按钮， CR : 承包商继电器 操作顺序 启动按钮已启动。 CR1-1 闭合以密封 CR1 或锁存启动命令 CR1-2 打开，关闭红色停止指示灯 CR1-3 关闭，打开绿色运行指示灯 CR1-4闭合，为电机启动器和电机通电 盒子/包裹移动，接近开关 (LS1) 在盒子到达时检测到盒子并断开线圈 CR1 的通电 CR1-1 打开以打开密封触点（未锁定启动命令） CR1-2 关闭，红色指示灯亮起 CR1-3 打开，绿色指示灯关闭 CR1-4 打开以使起动器线圈断电、停止电机并结束序列 PLC 梯形图逻辑
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这里我们通过不同的例子来讨论PLC气动回路控制。 单作用和双作用气缸的PLC梯形图。 PLC 气动回路示例 示例 1： 双作用气缸用于执行加工操作。 同时按下两个按钮即可推进气缸。 如果松开任一按钮，气缸就会回到起始位置。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 ： 如 PLC 接线图所示，按钮 PB1 和 PB2 连接在存储器地址 I1 和 I2 处。 梯形图中I1和I2串联即可实现AND逻辑功能。 当同时按下按钮 PB1 和 PB2 时，地址 I1 和 I 2 从状态 0 变为状态 1，因此有功率流经线圈，并在线圈 01 处有输出。线圈 01 的输出操作电磁铁 线圈和气缸向前移动以完成所需的操作。 如果按下 PB1 和 PB2 中的任何一个，则相应的位地址变为 0，因为 I1 和 I2 是串联的，如果其中任何一个变为 0 状态，则 01 处不会有任何输出，从而电磁阀断电 并返回。 示例 2： 双作用气缸用于执行前进和返回运动。 通过按下按钮 PB1 使气缸前进。 按下按钮 PB2，气缸返回。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 PLC接线图和梯形图如上图所示。 当按下按钮PB1时，地址I1的状态变为1，因此将输出01。01的输出操作电磁铁Y1，气缸向前移动， 当气缸到达最前位置时，按下按钮PB2，地址I2的状态变为1，从而有输出02。02的输出操作电磁铁Y2，气缸返回到初始位置。 示例 3： 采用双作用气缸，到达最前进位置后自动前进、后退。 通过按下按钮 PB1 使气缸前进。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 PLC接线图和梯形图如上图所示。 当按下按钮 PB1 时，地址 I1 的状态变为 1，因此将输出 01。01 的输出操作电磁阀 Y1，气缸向前移动。 当气缸到达最前位置时，操作限位开关S2，地址I3的状态变为1，从而有输出02。02的输出操作电磁铁Y2，气缸返回到初始位置。 示例 4： 双作用气缸用于执行冲压操作。 当按下PB1按钮时，气缸必须向前移动并返回设定的20秒时间，然后才自动返回到初始位置。 限位开关S2用于气缸向前运动的末端检测。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 当按下 PB1 时，地址 I1 输入状态变为 1，并且 O1 处有输出。 由于 O1 的输出，电磁线圈 Y1 工作，气缸向前移动。 当气缸到达终端位置时，操作限位开关 S2，结果地址 I3 变为 1，从而启动定时器 T1。 到达 20 秒后，定时器 T1 的信号状态变为 1。 20 秒结束时，定时器 T1 设置输出 O2 将有输出。 线圈 Y2 通电，从而引起气缸的返回运动。 示例 5： 双作用气缸用于执行连续往复运动。 当按下 PB1 按钮时，气缸必须向前移动，一旦开始往复运动，就应继续，直到按下停止按钮 PB2。 限位开关用于终端位置感测。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 ： 启动和停止操作可以使用地址为M1的存储器标志来实现，该标志由PB1置位并由PB2复位。 通过常开触点扫描存储元件M1的状态，与传感器S1的状态串联组合以实现启动和停止控制。 示例 6： 采用双作用气缸来进行往复动作。 当按下PB1按钮时，气缸必须向前移动，并继续往复运动，直到完成10个循环。 绘制气动回路、PLC接线图和梯形图来实现该任务。 解决方案 利用限位开关S1、S2即可实现气缸的全自动运行。 启动和停止操作可以使用地址为 M1 的存储器标志来实现，该标志由 PB1 在 I1 处设置，并通过递减计数器的 NC 触点复位。 通过常开触点（梯级 2）扫描的存储器标志 M1 的状态与状态传感器 S1 串联组合以实现启动和停止控制。 示例 7： 画出气动回路、PLC接线图和梯形图，实现A+B+B-A-顺序。 解决方案 在该时序电路中，PB2 用于启动程序。 按下 PB2 会导致设置最后一个存储器状态 M4，并重置所有其他存储器标志 M1、M2 和 M3。 最初，S1 和 S3 被启动并产生输出。 条件1： 按 PB1 设置内存标志 M1 并重置内存标志 M4。 电磁阀 Y1 通电。 气缸 A 伸出 (A+)。 一旦 A 行进，传感器 S1 就会停用，而当到达最终位置时，S2 就会被激活。 条件2： 当 S2 被启动时，存储器 M2 被置位并且存储器标志 M1 被重置。 电磁阀 Y3 通电。 气缸 B 伸出 (B+)。 一旦 B 行进，传感器 S3 将停用，而当到达最终位置时，S4 将被激活。 条件3： 当 S4 被启动时，存储器 M3 被置位并且存储器标志 M2 被重置。 电磁阀 Y4 通电。 气缸 B 缩回 (B-)。 一旦 B 行进，传感器 S4 将停用，而当到达初始位置时，S3 将被激活。 条件4： 当 S3 被启动时，存储器 M4 被置位并且存储器标志 M3 被重置。 电磁阀 Y2 通电。 气缸 A 缩回 (A-)。 一旦 B 行进，传感器 S2 就会停用，而当到达初始位置时，S1 就会被激活。
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Allen-Bradley SLC500 可编程逻辑控制器 (PLC) 使用模拟输入卡中的 16 位模数转换器（型号为 1746-NI4）将 4-20 mA 信号转换为 3277 范围内的数字值（在 4 mA）至 16384（20 mA 时）。 然而，来自 PLC 模拟卡的这些原始数字必须在 PLC 内部进行数学缩放，以代表现实世界的测量单位，在本例中为 0 到 700 GPM 的流量。 PLC 模拟输入缩放 制定比例方程以编程到 PLC 中，以便 4 mA 的电流寄存器为 0 GPM，20 mA 的电流寄存器为 700 GPM。 我们已经从模拟卡的模数转换器 (ADC) 电路中获得了 4 mA 和 20 mA 的原始数值：分别为 3277 和 16384。 这些值定义了线性图的域： 使用线性函数的完全上升范围计算并代入该方程的斜率 (m) 值： 这种类型的缩放计算在 PLC 应用中非常常见，因此 Allen-Bradley 专门为此目的提供了特殊的 SCL（“缩放”）指令。 该指令提示程序员分别输入“速率”和“偏移”值，而不是“斜率”(m) 和“截距”(b)。 此外，Allen-Bradley 的 SCL 指令中的比率表示为分数的分子，其中分母固定为 10000，允许使用整数指定小数（小于 1）斜率值。 除了这些细节之外，概念完全相同。 将 700/13107 的斜率表示为以 10000 作为分母的分数，这是使用交叉乘法和除法求解分子的简单问题： 因此，SCL指令将配置如下
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PLC 如何对传感器进行缩放？
leizuofa posted A PLC and HMI Simplified Chinese article in PLC programming learning
我总是很惊讶像 PLC 或 DCS 这样的自动化系统如何缩放传感器？ 有时甚至会考虑使用简单的现场发射器缩放技术将任何类型的传感器输出转换为标准 4-20mA。 例如，考虑一个温度变送器，我们都知道通过使用一个简单的公式，我们可以根据 RTD 传感器输出电阻计算等效温度。对于热电偶，需要复杂的算法将其输出毫伏转换为等效温度。 现在的问题是 PLC 或 DCS 或变送器如何进行缩放？ 让我们详细讨论缩放。 PLC 如何对传感器进行缩放？ 缩放是获取信号（例如过程变量、传感器输出的电压或电流）并应用计算以更可用的工程单位形式（例如 PSI、°F 或 %RH）呈现该信号的过程。 控制室的操作员。 数据采集领域使用三种常见技术，包括线性缩放、映射缩放和公式缩放。 这三种方法都有其使用的地点和时间，本文将对此进行介绍。 缩放技术 我们将在本文中介绍三种缩放技术：线性、映射和公式。 正如我们将解释的那样，这三种技术有一点重叠，但它们是数据采集领域使用的主要方法。 为了快速概述这三种方法及其最佳用途，我们整理了下表。 在基于公式的缩放不可用的某些情况下，有时可以使用映射来根据所需的公式预定义表，反之亦然。 还值得注意的是，当使用具有模拟输出的传感器时，为该传感器指定的单位并不是一成不变的。 例如 如果您的传感器在 -40 至 100°C 范围内具有 4 至 20mA 输出，则可以通过说该装置的范围为 -40 至 212°F 将输出缩放为华氏度。 我们将在下一节中详细讨论这一点。 线性缩放 线性缩放技术应该会让您想起几天前的基础代数。 它使用旧的斜率截距形式“y = mx + b”，其中 y 是您的输出（也称为工程单位值）， x 是您的输入（无论是电压、毫安等）， m 是斜率（也称为比例因子），并且 b 是 y 轴截距（也称为偏移量）。 如前所述，线性缩放最适合线性电压或电流输出，其中最小和最大输出代表特定值以及传感器范围。 如果您有点生疏，不用担心，我们会给您几个例子来让您耳目一新。 示例 1 让我们考虑一下具有 0 至 100 英尺 WC 范围和 0 至 10V DC 输出的液位变送器。 这些规格告诉我们两件事： 0V 输出代表 0ftWC 的测量值， 10V 的输出代表 100ftWC 的测量值。 最好从比例因子或方程中的 m 开始。 因子m可以使用斜率公式求解 m = (y2-y1) / (x2-x1)’并沿线性刻度选择两个点。 确定比例因子后，我们只需将值 m 代入斜率截距公式，并使用其中一个点来计算偏移量。 1. 我们将使用两个点 (0, 0) 和 (10, 100) 来计算比例因子或 m。 m = (y2-y1) / (x2-x1) = (100 – 0) / (10 – 0) = 100 / 10 因此 m = 10 2. 现在我们将使用斜截公式和点 (0, 0) 来计算偏移量或 b。 y = mx + b，其中 y = 0、x = 0、m = 10，且 b 未知。 0 = 10(0) + b = 0 + b 因此 b = 0 3. 通过将第二个点代入已完成的方程（在本例中为 (10, 100)）来验证比例因子和偏移是否正确始终是一个好主意。 y = mx + b，其中 y = 100，x = 10，m = 10，b = 0。 100 = 10(10) + 0 = 100 鉴于此算术运算是有效的，我们已经验证了比例因子和偏移量是正确的。 示例 2 考虑到 0 至 10V 的示例相当简单，让我们继续讨论更具挑战性的示例，例如 4 至 20mA 输出。 我们仍将使用范围为 0 至 100ftWC 的液位发送器，但这次我们将使用 4 至 20mA 输出。 这些规格再次告诉我们两件事： 4mA 的输出代表 0ftWC 的测量， 20mA 的输出代表 100ftWC 的测量值。 我们将以同样的方式讨论这个例子，我们通过首先找到比例因子然后插入一些数字来计算偏移量来完成最后一个例子。 1. 我们将使用两个点 (4, 0) 和 (20, 100) 来计算比例因子或 m。 m = (y2-y1) / (x2-x1) = (100 – 0) / (20 – 4) = 100 / 16 因此 m = 6.25 2. 现在我们将使用斜率截距公式和点 (4, 0) 来计算偏移量或 b。 y = mx + b，其中 y = 0，x = 4，m = 6.25，b 未知。 0 = 6.25(4) + b = 25 + b 因此 b = -25 3. 通过将第二个点代入已完成的方程（在本例中为 (20, 100)）来验证比例因子和偏移是否正确始终是一个好主意。 y = mx + b，其中 y = 100，x = 20，m = 6.25，b = -25。 100 = 6.25(20) + (-25) = 100 鉴于此算术运算是有效的，我们已经验证了比例因子和偏移量是正确的。 映射缩放 映射缩放技术通常是内置的，并针对热电偶、Pt100/1000 和其他电阻温度传感器等输入进行预编程。 例如，当您配置数据采集系统来测量 K 型热电偶时，系统已经知道什么热电偶毫伏输出对应于什么温度。 此示例不仅适用于 K 型热电偶，还适用于任何类型的常用电阻温度传感器或其他相关传感器。 但是，在某些情况下我们需要创建自己的映射表。 其中一种情况是我们使用的数据采集系统未预先配置为与电阻温度传感器一起使用。 这不是我们遇到的很常见的情况，但值得一提。 另一个例子是当我们有一个非线性函数并且基于公式的缩放不可用或者是分段函数时。 一个很好的例子是当我们使用液位传感器来计算非线性罐中的罐体积时。 通常，当我们想知道罐中液体的体积是多少时，我们会测量罐的深度或液位。 了解了这一点，我们就可以计算出流体的体积。 如果水箱有一个平底，并且直径和高度相同，那么这个计算就会很简单，我们可以像上面一样使用线性缩放。 然而，通常这些储罐是圆形的，并且流体的液位与流体的体积不直接相关。 在这种情况下，我们必须使用映射缩放和一点数学来获得我们想要的结果。 在我们的示例中，我们将使用直径为 5 英尺、长度为 10 英尺的卧式圆柱罐。 有许多复杂的三角公式用于确定像这样的水箱的填充体积，我们将跳过这些公式，因为它们对于本文的范围来说太复杂了。 相反，我们将进行计算并向您展示值映射表。 另外，对于本示例，我们将再次使用液位发送器，但这次使用 0 至 10V DC 输出和 0 至 5 英尺 WC 范围。 如果这是编程到数据采集系统中的映射表，那么将计算体积而不是简单地测量深度。 通常，表中的点越多，计算结果就越准确。 为了演示这个概念，我们以 1V 输出信号为例。 1V 的输出表明水箱内有 0.5 英尺深。 计算出来约为 76 加仑。 在我们的表中，1V 介于 0V 和 2V 之间，因此数据采集系统将在这两点之间建立一个线性刻度，并表示 1V 输出为 104.5 加仑，这减少了近 30 加仑！ 公式缩放 该技术有可能成为最强大的扩展方法之一，但是，它通常会占用大量资源，并且大多数以高速率存储数据的数据采集系统无法跟上这一过程。 对于无法执行公式缩放的数据采集系统，有两种选择： 从数据采集系统保存数据后，存储原始值并对数据应用所需的公式。 这通常可以在 Microsoft Excel 等软件中完成。 使用可编程信号计算器。 这种类型的设备可以配置为通过用户定义的公式处理多个输入并提供线性输出。 公式缩放有许多潜在用途。 我们将介绍该技术的两种可能的情况：立式气缸罐体积和压差。 示例 1 对于立式圆筒罐，填充体积可以通过公式“V = π r2 f”计算，其中 V 是填充体积， r 是水箱的半径，并且 f 是填充高度。 假设我们的水箱直径为 5 英尺，高度为 10 英尺。同样，我们在示例中使用液位变送器，水位计范围为 0 至 10 英尺，直流输出为 0 至 5V。 液位发射器为我们提供填充高度或 f。 从这个填充高度，我们可以直接计算填充体积或 V。我们将使用一些相同的线性缩放方法来获得 f 并在此基础上应用计算。 1. 我们将首先计算填充高度或 f 的线性缩放。 由于我们在第一部分中介绍了这一点，因此我将跳过一些步骤。 y = f = 2x，其中 x 是传感器的电压输出。 2. 现在我们可以将立式圆筒罐公式中的f替换为2x。 V = π r2 f = π (2.5)2 (2x) = π 12.5x 示例 2 我们将用来解释公式缩放技术的第二种情况是压差。 显然有许多差压传感器可以提供线性输出，但根据经验，我可以告诉您这种计算差压的方法有很多用途。 在此示例中，我们将使用两台范围为 0 至 100 PSI、输出电压为 0 至 10 V 的变送器。 一个将被放置在浸没在水下的压力容器内，另一个将被放置在该容器外部。 压差将决定施加在容器壁上的力的大小。 这里的计算非常简单。 只需将其中一个减去另一个即可。 P 差分 = P 外部 – P 内部 结论 缩放传感器输出的三种最常用技术是 线性缩放， 映射缩放和公式缩放。 PLC移位寄存器 正如您所看到的，在很多情况下，这些技术中的一种以上都可以发挥作用，最佳选择通常取决于您正在使用的硬件/软件。 线性缩放是最容易使用的，但是，具有线性输出的传感器往往更昂贵，因为需要额外的硬件来线性化传感器的原始输出。 映射缩放的使用频率比我们注意到的还要多。 每当电阻温度传感器为您提供温度读数时，映射缩放都会在沿线的某个地方起作用。 公式缩放功能非常强大，但需要硬件/软件配置。 -
PLC 控制电机梯形图逻辑编程
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现在我们讨论的是 PLC 如何控制电机？ 在进入本文之前，让我们假设一些条件。 当按下启动按钮时，PLC 必须启动电机。 它具有电机振动高、过载和电机温度高三个联锁装置。 如果任何联锁被激活，则 PLC 必须立即停止电机。 如果按下停止按钮，PLC 必须停止电机。 仅当电机处于远程模式时，才必须启用 PLC 跳闸逻辑或互锁。 PLC 电机控制 上图中：PLC 输入和输出卡上的红色 LED 指示灯指示相应的 I/O 通道是否通电。 笔记 ： 上图中，未显示本地控制面板信号。 本地控制面板直接连接到电机馈线。 24v直流电源直连（一般会使用熔断器或隔离栅，通过母线分配电源） PLC 输入 启动按钮 停止按钮 振动高 温度高 过载跳闸 运行反馈 本地/远程状态 PLC输出 启动命令（远程启动） 停止命令（远程停止） 启动许可（可选） 电机是三相 415V 交流供电设备。 因此，默认情况下，高压设备将由由电力维护的变电站或电机控制中心 (MCC) 供电。 因此，我们认为该电机连接到变电站中的简单电机馈线。 通常，电机馈线也有来自现场（本地控制面板）和 PLC 的输入。 如下图所示。 注意：电机馈线可能在电机馈线面板上有启动、停止、一些其他跳闸指示，如过载等，这些指示在图中未显示。 它们安装在电机馈线面板上（除了 LCP 之外）。 如果电机馈线接收到来自 PLC 的启动和停止命令输入，那么我们将它们称为远程启动和远程停止信号。 同样，如果电机馈线从安装在现场（靠近电机）的本地控制面板（LCP）接收启动和停止命令输入，那么我们将它们称为本地启动和本地停止信号。 在通常的实践中，该 LCP 还具有紧急停止和本地/远程选择开关。 电机馈线还会向 PLC 发送本地/远程状态。 如果本地/远程选择开关处于本地模式，则电机馈线将仅考虑来自 LCP 的信号，而忽略来自 PLC 的命令。 同样，如果本地/远程选择开关处于远程模式，则电机馈线将考虑来自远程（即 PLC）的信号，并忽略来自 LCP 的信号。 例如：如果本地/远程选择切换为远程模式。 如果现场操作员按下现场 LCP 上的启动按钮，则电机将不会启动，因为选择处于远程模式。 根据本地/远程选择开关的状态，电机馈线将决定要考虑哪些信号，即 PLC 或 LCP 信号。 注意：本地/远程选择不适用于来自 PLC 或 LCP 的紧急停止或停止命令。 无论哪种模式，电机馈线都会接受停止命令并立即停止电机。 这是一个安全问题。 让我们看看 PLC 如何控制电机。 此时本地/远程选择开关处于远程模式。 在这里，我们向电机馈线发送许可信号（启动许可）。 为了启动电机，许可必须正常，否则电机馈线将断电或无法启动电机。 在 PLC 中，启动许可将用作额外的安全性并用于检查互锁状态。 如果所有联锁装置均正常，则仅向电机馈线发送许可信号。 一般我们称之为“启动许可”，顾名思义，仅在启动电机时需要，电机启动后，电机馈线将不考虑该许可信号的状态（仅在启动电机时需要）。 这是一个可选信号。 对于大容量电机，将使用启动许可信号。 对于普通或低容量电机，这些电机很少使用，再次取决于我们的应用、行业、要求等。 假设所有联锁装置均正常，因此 PLC 向电机馈线发送许可信号。 现在按下启动按钮。 首先 PLC 检查本地/远程状态，如果处于远程状态则继续下一步。 它再次检查是否有任何活动的跳闸/联锁。 如果没有互锁或一切正常，则 PLC 向安装电机馈线的变电站发出启动命令。 在此示例中，我们有三个互锁：电机振动高、电机温度高和过载跳闸。 一般来说，大容量电机配备振动传感器和温度传感器。 在我们的示例中，我们将振动信号视为故障安全，因此默认状态为常闭，如果出现高振动，则触点变为常开且 PLC 跳闸/停止电机。 我们还有另一个联锁装置，即过载跳闸，该输入取自电机馈线。 温度传感器信号为常开信号，当温度较高时，信号变为常闭信号，PLC 跳闸/停止电机。 注意：故障安全或默认接触状态（NC 或 NO）取决于我们的应用或逻辑要求。 这里我们只讨论一个例子来理解这个概念。 电机馈线收到 PLC 的启动命令后，给电机通电。 电机启动后，电机馈线将运行反馈发送给 PLC。 运行反馈将显示在图形上。 在某些 PLC 或安全 PLC 中，如果在指定时间范围内（例如 5 秒内）未收到运行反馈，则 PLC 会自动向电机馈线发送停止信号。 这是普通 PLC 应用中的可选功能（安全 PLC 中必须有）。 假设现在振动高，则 PLC 向电机送料器发送停止命令，并立即停止电机。 运行反馈状态也会相应更新。 当液位发射器为高电平时电机将启动，并且在液位发射器为低电平时电机将再次停止 缩写： MCC：电机控制中心或为电机供电的变电站。 PLC/DCS：控制系统，其中电机可以根据逻辑（自动）或根据操作员操作（手动）进行控制。 LCP：本地控制面板，安装在现场，靠近电机，其中有启动、停止按钮 -
创建用于控制批量混合过程的梯形图。 使用 PLC 梯形逻辑为混合罐或混合过程实施 PLC 程序。 搅拌罐PLC程序 图 : 混合罐 罐用于混合两种液体。 所需控制电路的工作原理如下： A. 当按下启动按钮时，电磁阀 A 和 B 通电。 这使得两种液体开始填充罐。 B. 当水箱注满时，浮子开关跳闸。 这将使电磁阀 A 和 B 断电并启动用于将液体混合在一起的电机。 C. 允许电机运行1 分钟。 1 分钟后，电机关闭，电磁阀 C 通电以排空水箱。 D. 当水箱空时，浮动开关使电磁阀断电 C. E. 停止按钮可用于随时停止该过程。 F. 如果电机过载，整个电路的动作将停止。 G. 电路一旦通电，将继续运行，直至手动停止。 PLC逻辑解决方案 执行该电路逻辑的继电器原理图如下图所示。 该电路的逻辑如下： 图：继电器原理图 A. 当按下启动按钮时，继电器线圈 CR 通电。 这会导致所有 CR 触点闭合。 触点 CR-1 是保持触点，用于在松开 START 按钮时维持 CR 线圈电路。 B. 当触点 CR-2 闭合时，电磁线圈 A 和 B 的电路完成。这允许将要混合在一起的两种液体开始填充罐。 C. 当水箱注满时，浮子上升，直到浮子开关跳闸。 这会导致常闭浮动开关触点打开，常开触点闭合。 D. 当常闭浮子开关打开时，电磁线圈 A 和 B 断电并停止两种液体流入罐中。 E. 当常开触点闭合时，电机启动器的线圈和接通延迟定时器的线圈形成电路。 电机用于将两种液体混合在一起。 F. 一分钟时间段结束时，所有 TR 触点都会改变位置。 与电机启动器线圈串联的常闭 TR-2 触点打开并停止电机的运行。 常开 TR-3 触点闭合并为电磁线圈 C 通电，使液体开始从罐中排出。 常闭 TR-1 触点用于确保阀门 A 和 B 在电磁阀 C 断电之前无法重新通电。 G. 当液体从罐中排出时，浮子下降。 当浮子下降足够远时，浮子开关跳闸，其触点返回到正常位置。 当常开浮动开关触点重新打开并使线圈 TR 断电时，所有 TR 触点都会返回到其正常位置。 H. 当常开 TR-3 触点重新打开时，电磁阀 C 断电并关闭排水阀。 触点 TR-2 重新闭合，但由于浮子开关常开触点，电机无法重新启动。 当触点 TR-1 重新闭合时，电磁阀 A 和 B 的电路完成。这允许水箱开始重新填充，并且该过程再次开始。 I. 如果 STOP 按钮或过载触点打开，线圈 CR 断电，所有 CR 触点打开。 这将使整个电路断电。 注意：PLC 程序也与上面的继电器原理图非常相似。 给你的作业 分析下面的动画并通过评论分享电路操作。
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PLC 如何从现场发送器读取数据
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仪表和控制依赖于将物理或过程变量转换为更有用的格式以供操作员显示。 管道中的压力转换为膜片的机械挠度，通过应变片（膜片和应变片构成传感器）将其转换为电能，然后通过 I/O 模块转换为数字整数值，然后 浮点工程单位值由 PLC 或HMI进行显示。 该信息还用于帮助生成输出命令，这些命令被转换为电信号，然后转换为机械动作。 诀窍是了解各种转换器的 I/O 关系。 PLC 如何从现场发送器读取数据 例如，当流体流过流孔时，流孔将导致可预测的压降。 压力变送器可以通过比较上游压力与下游压力来测量该压降。 尽管该压差与流量不是线性的，但它与流量具有可重复的关系。 这种关系最好近似为平方根函数。 取差压信号的平方根，有效地将其与流量线性化。 建立线性关系后，从一次测量即可推导出从变送器到计算机显示器的整个转换序列。 下图描述了两种典型的温度测量电路，如下所示： 顶部配置使用变送器的外部电源为信号环路供电。 这种配置称为四线环路。 底部配置使用内部电源（AI 卡电源）为环路供电。 这种配置称为两线环路。 以下有关单位转换的讨论适用于两种电路类型。 重点关注顶部电路。 热电偶是传感元件。 热电偶是利用双金属接触原理产生小毫伏信号的装置。 请注意，图表中显示的温度-电压曲线在整个温度区间内相对线性。 在该温度区间之外，信号的线性度可能会降低（热电偶的特性），但这在这里并不重要。 仪器标定必须始终从过程测量开始。 设计人员查阅了我们假想系统的热与材料平衡 (HMB) 表，发现测量点的预期温度约为 105°C。 上游加热器能够将系统加热到大约 130°C，然后系统会因超温联锁而关闭。 设计工程师知道正确校准的跨度会将正常工作点置于曲线的中间附近。 上端温度需要高于 130°C。 经过深思熟虑，工程师决定校准范围为 15 至 150°C，并选择 K 型热电偶，它在该温度区间内提供 0.597 至 6.138 mV 的输出。 然后，必须对温度变送器进行工作台校准，以提供与热电偶预期的 0.597 至 6.138 mV 输入信号成比例的 4 -20 mA 输出信号。 变送器是一个电流源（与电压源相反），根据需要改变其功率输出，以保持稳定的毫安输出，该输出与其输入的毫伏（即测量的温度读数）成正比。 （注意：电压源，例如电池，无论负载如何都试图保持恒定电压，而电流源无论负载如何都试图保持恒定电流）。 然后，温度变送器将该信号转换为经过缩放的 4–-20 mA 信号，在本例中，跨度为 15 至 –150°C。 PLC有一个模拟输入模块，用于检测温度变送器的输出。 事实上，所有模拟输入模块都是电压表，即使它们被列为毫安输入。 有时电阻器位于端子排的外部，有时位于 PLC I/O 模块的内部（如图所示）。 无论哪种情况，4-20 mA 信号都将转换为电压。 通常，该电压为 1-–5 VDC，因为使用的电阻为 250 欧姆。 然后必须将该模拟值转换为二进制值。 在我们的示例中，PLC 规范将这个特定的 PLC I/O 模块列为具有 12 位分辨率。 要根据过程变量找到模块的分辨率，请执行二进制转换：212 = 4095。 因此，对于 1-5 VDC 的输入范围，PLC I/O 模块向 PLC 程序提供一个范围从 0 到 4095 的整数值。 PLC 程序可以获取该数据以根据需要使用。 PLC 程序可能执行的操作之一是将该数据值移至网络接口缓冲区（PLC 内存中的一系列连续位置），以便向上游传输至 HMI。 然后，原始计数整数值可用于通过网络传输数据。 HMI 接收传输的数据流，然后将其存储在输入数据缓冲区中。 HMI 计算机有一个标签文件数据库，其中包含有关如何操作每个数据项以呈现给操作员的指令。 标签文件中的许多标签链接到输入数据缓冲区中的数据项。 一个这样的标签链接到该特定位置。 通过使用标签文件数据库或使用该信息的图形屏幕软件中嵌入的公式，提取 0 到 4095 的原始值并将其转换为工程单位。 我们示例案例中的公式如下图所示。 生成的值 (85.88) 将以 ℃ 为单位显示给操作员，如下图所示： -
PLC 阀门控制梯形图逻辑编程
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目标：了解 PLC 阀门控制梯形图逻辑的基本概念。 目标用户：学生、技术人员、新生、见习工程师。 注意：上图中未显示屏障或继电器。 让我们列出所需的 PLC 数字输入和数字输出信号： PLC 数字输入： 阀门开度反馈 阀门关闭反馈 PLC数字输出： 阀门通电命令 PLC阀门控制梯形图逻辑编程 任何气动阀都需要仪表气源才能运行。 空气过滤调节器用于去除仪表气源中存在的任何液体或颗粒物，并设置阀门所需的气源。 空气过滤器调节器的输出通过电磁阀连接到阀门执行器。 该电磁阀用于控制（即打开/关闭）阀门执行器的仪表气源。 考虑电磁阀 (SOV) 为常闭 (NC) 类型。 在正常位置，SOV处于关闭位置或断电状态，因此由于SOV常闭，仪表气源将被阻断。 如果 SOV 通电，即 PLC 发送信号，则 SOV 通电并变为常开 (NO)，因此允许仪表空气供应通过其。 有些人经常混淆电磁阀和阀门执行器。 这两者是不同的，SOV 控制（开/关）仪表气源，阀门执行器控制阀门的位置，完全打开或完全关闭。 开/关阀配备接近开关或限位开关，以感测阀门完全打开或完全关闭的位置。 因此它们连接到 PLC 数字输入。 因此PLC可以了解现场阀门的全开或全关状态，并通过图形显示给操作员。 考虑我们的开/关阀是常开型，即阀门处于打开位置。 因此默认情况下，开路反馈将发送到 PLC，或者我们可以说开路反馈限位开关或接近开关将通电，而闭合反馈开关处于断电状态。 假设 PLC 向开/关阀发送数字输出命令（通过屏障或继电器）。 假设我们在开/关阀上安装了 24V 直流供电的电磁阀。 通常，在 PLC 数字量输出模块之后放置一个屏障或一个继电器。 考虑我们有一个安全栅，首先安全栅接收 PLC 数字输出模块命令（PLC 命令是安全栅输入），然后安全栅为其输出通电（安全栅输出），安全栅将 24V 直流电源发送到相应的开关阀。 屏障或继电器的目的是用于隔离 PLC 和现场信号或出于安全目的或放大功率/电压信号。 现在开关阀接收 PLC 命令，即它从屏障接收到电磁阀的 24V 直流电源。 所以现在电磁阀将通电并变为常开（NC）状态。 现在，当电磁阀变为常开状态时，电磁阀将仪表气源传递到阀门执行器。 阀门执行器接收仪表气源并相应地移动阀杆，阀门位置由全开状态变为全关状态。 当开/关阀开始阀杆运动时，开路反馈将立即消失（接近开关不会检测到安装在阀杆上的任何物体）。 阀杆开始运动后，到达关闭位置之前，PLC 无法获得打开和关闭反馈，我们将此称为过渡状态。 当开关阀完全关闭后，关闭反馈开关（接近或限位）将通电，关闭反馈信号将发送到PLC并显示给操作员。 注意：有时开/关阀门可能卡在两者之间，因此操作员不会收到图形上的任何反馈，因为打开和关闭反馈开关只会检测阀门的完全打开或完全关闭状态。 不可能检测阀门的任何中间状态。 现在假设 PLC 撤回对开/关阀的输出命令，即屏障输入将关闭，因此屏障将断电或屏障输出将关闭，电磁阀的 24V 直流电源将断开/移除。 当电磁阀断电时，SOV 的状态从常开变为常闭。 电磁阀变为常闭状态，即阀门执行器的仪表气源将停止或断开。 因此开关阀也进入其原始状态，即打开状态。 PLC可以根据某些逻辑或实时输入信号发出输出指令信号。 例如：如果滚筒的液位达到高位警报，则必须关闭滚筒进料开/关阀。 开关阀详细信息： 在我们的示例中，我们考虑了气动开/关阀。 首先我们看到阀门中的组件列表及其用途。 A. 空气过滤调节器： 空气过滤器用于去除压缩空气源中的液态水和颗粒物。 这些是“机械过滤器”，不能去除油蒸气或蒸气形式的化学污染物。 单击此处查看原理和动画。 b. 电磁阀： 电磁阀是一种机电控制阀。 该阀门具有一个螺线管，它是一个电线圈，其中心有一个可移动的铁磁芯。 该核心称为柱塞。 在静止位置，柱塞关闭一个小孔。 通过线圈的电流会产生磁场。 磁场对柱塞施加力。 结果，柱塞被拉向线圈中心，从而使孔口打开。 这是用于打开和关闭电磁阀的基本原理。 电磁阀动画 电磁阀的类型及原理 C. 打开反馈和关闭反馈： 接近开关是一种检测某个物体的接近度（接近度）的开关。 根据定义，这些开关是非接触式传感器，使用电容、电感、磁、电或光学手段来感测阀门位置的接近程度（打开或关闭）。 d. 阀门执行器： 阀门执行器是一种利用电源产生打开或关闭阀门的力的装置。 该动力源可以是手动的（手动、齿轮、链轮、杠杆等），也可以是电动、液压或气动。 e. 仪表气源： 阀门的压缩和干燥空气供应。 -
在这里，我们将使用 Allen-Bradley MicroLogix 1000 PLC 而不是继电器线圈来模拟完全相同的高压报警电路： PLC 逻辑示例 梯形图逻辑程序 假设向压力开关施加 36 PSI 的流体压力。 这小于开关的跳闸设置 50 PSI，使开关处于“正常”（闭合）状态。 这将向 PLC 的输入 I:0/2 供电。 PLC 梯形逻辑程序中标有 I:0/2 的触点的作用类似于由输入端子 I:0/2 通电的线圈驱动的继电器触点。 因此，闭合的压力开关触点为输入端子 I:0/2 通电，从而“闭合”梯形逻辑程序中绘制的常开触点符号 I:0/2。 这个“虚拟”触点将虚拟电源发送到标记为 B3:0/0 的虚拟线圈，该线圈只不过是 PLC 微处理器内存中的一位数据。 “激励”这个虚拟线圈具有“驱动”程序中绘制的带有相同标签的任何触点的效果。 这意味着常闭触点 B3:0/0 现在将被“致动”，从而处于打开状态，不会向输出线圈 O:0/1 发送虚拟功率。 当虚拟线圈 O:0/1“未通电”时，PLC 上的实际输出 O:0/1 将电气打开，并且报警灯将未通电（关闭）。 如果我们假设向压力开关施加 61 PSI 的流体压力，则常闭压力开关触点将被驱动（强制）进入打开状态。 这将具有使 PLC 输入 I:0/2 断电的效果，从而“打开”具有相同标签的 PLC 程序中的常开虚拟触点。 该“打开”虚拟触点中断到虚拟线圈 B3:0/0 的虚拟电力，导致常闭虚拟触点 B3:0/0“闭合”，从而将虚拟电力发送到虚拟线圈 O:0/1。 当这个虚拟输出线圈“通电”时，PLC 的实际输出通道就会激活，向报警灯发送有功功率以将其打开，发出高压报警状态信号。 我们可以通过消除虚拟控制继电器 B3:0/0 并简单地让输入 I:0/2 通过“常闭”虚拟触点激活输出 O:0/1 来进一步简化该 PLC 程序： 效果是一样的：只要输入 I:0/2 断电（高压打开压力开关），PLC 输出 O:0/1 就会动作，高压状态下报警灯亮。 。 在低压条件下，通电输入 I:0/2 强制虚拟常闭触点 I:0/2 打开，从而使 PLC 输出 O:0/1 断电并关闭报警灯。 可编程逻辑控制器不仅通过用微处理器取代大量机电继电器大大简化了工业逻辑控制的接线，而且还增加了先进的功能，如计数器、定时器、定序器、数学函数、通信，当然还有以下能力： 通过编程轻松修改控制逻辑，而无需重新接线继电器。 梯形逻辑编程的优点在于，它将技术人员对传统继电器控制电路的理解转化为虚拟形式，其中触点和线圈相互作用以执行实际的控制功能。 然而，需要掌握的一个关键概念是基于这些开关触点的“正常”表示将现实条件与开关状态关联起来，无论开关是真实的（继电器）还是虚拟的（PLC）。 一旦掌握了这个重要的概念，硬连线继电器控制电路和 PLC 程序就变得可以理解。 如果不掌握这个重要概念，就无法理解继电器控制电路或 PLC 程序。
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IEC 61131-3 标准指定了多个用于执行算术计算的专用梯形图指令。 其中一些如下所示： PLC数学指令 与数据比较指令一样，这些数学指令中的每一个都必须通过到使能 (EN) 输入的“通电”信号来启用。 输入和输出值通过标签名称链接到每个数学指令。 此处显示了使用此类指令的示例，它将以华氏度为单位的温度测量值转换为以摄氏度为单位的温度测量值。 在这种特殊情况下，程序输入 138 华氏度的温度测量值并计算出 58.89 摄氏度的等效温度： 以及一个专用变量（X），用于存储减法和除法“框”之间的中间计算。 尽管 IEC 61131-3 标准中未指定，但许多可编程逻辑控制器支持梯形图数学指令，允许直接输入任意方程。 例如，Rockwell (Allen-Bradley) Logix5000 编程具有“计算”(CPT) 功能，该功能允许在单个指令中计算任何类型的表达式，而不是使用多个专用数学指令，例如“加”、“减” ，“ ETC。 与任何需要重要计算的应用程序使用专用数学指令相比，通用数学指令大大缩短了梯形图程序的长度。 例如，在 Logix5000 编程中实现的相同华氏温度到摄氏度温度转换程序仅需要单个数学指令，并且无需声明中间变量：
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正如我们在计数器和定时器中看到的那样，一些 PLC 指令生成除简单布尔（开/关）信号之外的数字值。 计数器具有当前值 (CV) 寄存器，定时器具有经过时间 (ET) 寄存器，这两个寄存器通常都是整数值。 许多其他 PLC 指令旨在接收和操作非布尔值，例如这些指令，以执行有用的控制功能。 IEC 61131-3 标准指定了各种数据比较指令，用于比较两个非布尔值并生成布尔输出。 PLC 数据比较指令 基本比较运算“小于”(<)、“大于”(>)、“小于等于”(≤)、“大于等于”(≥)、“等于”(=) ，“不等于”(6=) 可以在 IEC 标准中作为一系列“框”指令找到： 只要评估的比较函数为“真”且使能输入 (EN) 处于活动状态，每个指令“框”的 Q 输出就会激活。 如果使能输入保持有效但比较功能为假，则 Q 输出将停用。 如果使能输入取消激活，Q 输出将保留其最后的状态。 比较功能的一个实际应用是所谓的交流电机控制，其中监控两个冗余电机的运行时间，PLC 根据哪个电机运行最少来确定接下来打开哪个电机： 在此程序中，两个保持性接通延迟定时器跟踪每个电动机的总运行时间，并将运行时间值存储在 PLC 内存中的两个寄存器中： 电机 A 运行时间和电机 B 运行时间。 这两个整数值被输入到“大于”指令框进行比较。 如果电机 A 的运行时间比电机 B 长，则下次按下“启动”开关时，将启动电机 B。 如果电机 A 的运行时间少于电机 B 或与电机 B 相同（蓝色突出显示的状态指示所示的情况），则电机 A 将启动。 两个串联的虚拟触点 OUT 电机 A 和 OUT 电机 B 确保在两个电机都停止之前不会对电机运行时间进行比较。 如果不断地进行比较，可能会出现这样的情况：如果有人碰巧在一台电机已经运行的情况下按下了启动按钮，那么两台电机都会启动。
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计数器是一条 PLC 指令，当一位从 0 到 1（“假”到“真”）转换时，它会递增（向上计数）或递减（向下计数）整数值。 计数器指令分为三种基本类型： 向上计数器， 递减计数器，以及 加/减计数器。 “向上”和“向下”计数器指令都有用于触发计数的单个输入，而“向上/向下”计数器有两个触发输入：一个使计数器递增，一个使计数器递减。 PLC计数器指令 为了说明计数器指令的使用，我们将分析一个基于 PLC 的系统，该系统旨在对通过传送带的物体进行计数： 在该系统中，连续（不间断）的光束使光传感器关闭其输出触点，为离散通道 IN4 供电。 当传送带上的物体中断从光源到传感器的光束时，传感器的触点打开，中断输入 IN4 的电源。 连接到激活离散输入 IN5 的按钮开关在按下时将用作计数值的手动“重置”。 连接到离散输出通道之一的指示灯将作为对象计数值何时超过某个预设限制的指示器。 现在我们将分析一个简单的梯形图程序，该程序旨在每次光束中断时递增计数器指令： 这个特定的计数器指令 (CTU) 是一个递增计数器，这意味着它会随着输入到其“CU”输入的每个关闭到打开的转换输入而“向上”计数。 当光束连续时，常闭虚拟触点（IN 传感器对象）通常保持在“打开”状态，因为传感器在光束连续时保持离散输入通道通电。 当光束被传送带上经过的物体打断时，输入通道断电，导致虚拟接触 IN 传感器物体“关闭”并将虚拟电源发送到计数器指令的“CU”输入。 当物体的前缘破坏光束时，计数器就会增加。 计数器指令盒的第二个输入（“R”）是复位输入，每当按下复位按钮时，都会从触点 IN 开关复位接收虚拟电源。 如果该输入被激活，计数器立即将其当前值 (CV) 重置为零。 状态指示在此梯形图程序中显示，计数器的预设值 (PV) 为 25，计数器的当前值 (CV) 为 0，以蓝色突出显示。 预设值是在系统投入使用之前编程到计数器指令中的东西，它作为激活计数器输出（Q）的阈值，在这种情况下打开计数指示灯（OUT计数达到线圈）。 根据 IEC 61131-3 编程标准，只要当前值等于或大于预设值，该计数器输出就应激活（如果 CV ≥ PV，则 Q 激活）。 这是传送带上三十个物体经过传感器后同一程序的状态。 可以看到，计数器的当前值已增加到 30，超过预设值并激活离散量输出： 如果我们不关心保持超过 25 个物体的准确总数，而只是希望程序指示 25 个物体何时经过。 我们还可以使用预设为 25 值的递减计数器指令，当计数达到零时，该指令会打开输出线圈： 此处，激活时，“加载”输入会导致计数器的当前值等于预设值 (25)。 随着每个传感器脉冲的接收，计数器指令递减。 当它达到零时，Q 输出激活。 该对象计数系统的任一版本都存在一个潜在问题，即 PLC 无法区分传送带上的正向运动和反向运动。 例如，如果传送带方向发生逆转，当物体在传送带上退回时，传感器将继续对之前（向前）经过的物体进行计数。 这将是一个问题，因为系统会“认为”沿着传送带传递的物体比实际多（表明产量更大）。 解决此问题的一种方法是使用既可以递增（向上计数）又可以递减（向下计数）的可逆计数器，并为该计数器配备两个能够确定行进方向的光束传感器。 如果两束光束彼此平行，并且比沿传送带通过的最窄物体的宽度更近，我们将有足够的信息来确定物体行进的方向： 这称为正交信号定时，因为两个脉冲波形的相位相差大约 90 度（四分之一周期）。 我们可以使用这两个相移信号来递增或递减向上/向下计数器指令，具体取决于哪个脉冲超前和哪个脉冲滞后。 此处显示了设计用于解释正交脉冲信号的梯形图 PLC 程序，该程序利用了负过渡触点以及标准触点： 仅当传感器 A 已处于断电状态（即光束 A 在 B 之前中断）时，计数器才会在传感器 B 断电时递增（向上计数）。 仅当传感器 B 已处于断电状态（即光束 B 在 A 之前中断）时，计数器才会在传感器 A 断电时递减（递减计数）。 请注意，向上/向下计数器有一个“复位”(R) 输入和一个“加载”输入(“LD”) 以强制当前值。 激活复位输入会强制计数器的当前值 (CV) 为零，就像我们在“向上”计数器指令中看到的那样。 然后激活负载输入将计数器的当前值强制为预设值（PV），就像我们在“向下”计数器指令中看到的那样。 对于向上/向下计数器，有两个 Q 输出：QU（输出向上）指示当前值何时等于或大于预设值，QD（输出向下）指示当前值何时 值等于或小于零。 请注意显示的每个计数器的当前值 (CV) 如何与其自己的标签名称相关联，在本例中是计数的部件。 计数器当前值 (CV) 的整数是 PLC 内存中的一个变量，就像 IN 传感器 A 和 IN 开关复位等布尔值一样，并且可以与标签名称或符号地址相关联。 这允许 PLC 程序中的其他指令从该内存位置读取（有时还写入！）值。
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定时器是一条 PLC 指令，用于测量事件发生后经过的时间量。 定时器指令有两种基本类型：接通延迟定时器和断开延迟定时器。 “接通延迟”和“断开延迟”定时器指令都有触发定时功能的单个输入。 仅当输入已激活最短时间时，“接通延迟”定时器才会激活输出。 PLC定时器指令 以这个 PLC 程序为例，该程序旨在在启动传送带之前发出声音警报。 要启动传送带电机，操作员必须按住“启动”按钮10秒钟，在此期间警报器响起，警告人们离开即将启动的传送带。 只有在 10 秒启动延迟之后，电机才会真正启动（并锁定“开启”）： 与“向上”计数器类似，接通延迟定时器的经过时间 (ET) 值每秒递增一次，直到达到预设时间 (PT)，此时其输出 (Q) 激活。 在此程序中，预设时间值为 10 秒，这意味着按下“Start”开关 10 秒后，Q 输出才会激活。 警报器输出不是由定时器激活的，当按下“启动”按钮时，警报器输出立即通电。 关于这个特定定时器操作的一个重要细节是它是非保持性的。 这意味着当输入停用时，定时器指令不应保留其经过的时间值。 相反，每次输入停用时，经过的时间值应重置为零。 这确保了当操作员松开“开始”按钮时计时器会自行重置。 相比之下，即使输入被停用，保持性接通延迟定时器也会保持其经过的时间值。 这对于保持某些事件的“运行总”时间非常有用。 大多数 PLC 提供保持和非保持版本的接通延迟定时器指令，以便程序员可以为任何特定应用选择正确形式的接通延迟定时器。 然而，IEC 61131-3 编程标准解决保持定时器与非保持定时器问题的方式略有不同。 根据 IEC 61131-3 标准，定时器指令可通过附加使能输入 (EN) 来指定，这会导致定时器指令在激活时以非保持性方式运行，在取消激活时以保持性方式运行。 使能 (EN) 输入的一般概念是，只要使能输入处于活动状态，指令就会“正常”运行（在这种情况下，根据 IEC 61131-3 标准，非保持性定时操作被视为“正常”） ，但只要使能输入停用，指令就会“冻结”所有执行。 即使输入信号停用，这种操作“冻结”也会保留当前时间 (CT) 值。 例如，如果我们希望在输送机控制系统中添加一个保持定时器来记录输送机电机的总运行时间，我们可以使用“启用”的 IEC 61131-3 定时器指令来实现，如下所示： 当电机的接触器位（OUT 接触器）处于活动状态时，定时器将启用并允许计时。 然而，当该位停用（变为“假”）时，定时器指令作为一个整体被禁用，导致其“冻结”并保留其当前时间（CT）值（注1）。 这使得电机能够启动和停止，并且计时器保持电机总运行时间的计数。 注 1：定时器指令上的“使能输出”(ENO) 信号用于指示指令的状态：当使能输入 (EN) 激活时，该信号激活；当使能输入去激活或指令生成一个 错误条件（由 PLC 制造商的内部编程确定）。 ENO 输出信号在此特定程序中没有任何用处，但如果程序的其他梯级需要“了解”运行时计时器的状态，则可以使用该信号。 如果我们希望让操作员能够手动将总运行时间值重置为零，我们可以将一个附加开关硬连线到 PLC 的离散输入卡，并向程序添加“重置”触点，如下所示： 每当按下“复位”开关时，定时器就会启用 (EN)，但定时输入 (IN) 会被禁用，从而强制定时器（非保持性）将其当前时间 (CT) 值复位为零。 PLC 定时器指令的另一种主要类型是断开延迟定时器。 该定时器指令与接通延迟类型的不同之处在于，定时器功能在指令被停用时立即开始，而不是在指令被激活时开始。 关闭延迟定时器的一个应用是大型工业发动机的冷却风扇电机控制。 在该系统中，一旦检测到发动机正在旋转，PLC就会启动电动冷却风扇，并在发动机关闭后保持该风扇运行两分钟以散发余热： 当该定时器指令的输入（IN）被激活时，输出（Q）立即激活（完全没有时间延迟）以打开冷却风扇电机接触器。 一旦发动机开始旋转（由连接到 PLC 离散输入的速度开关检测到），就会为发动机提供冷却。 当发动机停止旋转时，速度开关返回其常开位置，停用计时器的输入信号，从而启动时序。 当定时器从 0 秒计数到 120 秒时，Q 输出保持活动状态。 一旦达到 120 秒，输出就会停用（关闭冷却风扇电机），并且经过的时间值将保持在 120 秒，直到输入重新激活，此时它会重置为零。 以下时序图对接通延迟和断开延迟定时器进行了比较和对比： 虽然在几乎每个 PLC 制造商和型号的指令集中都可以找到以保持性和非保持性形式提供的接通延迟 PLC 指令，但发现保持性断开延迟定时器指令几乎是闻所未闻的。 通常，断开延迟定时器只是非保持性的（注 2）。 注 2：IEC 61131-3 编程标准中规定的使能 (EN) 输入信号使保持性断开延迟定时器成为可能（通过停用使能输入，同时保持“IN”输入处于非活动状态），但请注意 请注意，大多数定时器的 PLC 实现没有单独的 EN 和 IN 输入。 这意味着（对于大多数 PLC 定时器指令）可用于激活定时器的唯一输入是“IN”输入，在这种情况下，不可能创建保持性关闭延迟定时器（因为此类定时器的经过时间值将立即重新设置）。 -每次输入重新激活时设置为零）。
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尽管似乎每种 PLC 型号都有其独特的编程标准，但确实存在大多数 PLC 制造商至少尝试遵守的控制器编程国际标准。 这是 IEC 61131-3 标准，它将成为标准 令人欣慰的是，尽管不同制造商以及不同型号的 PLC 编程细节有所不同，但基本原理基本相同。 不同通用编程语言（例如 C/C++、BASIC、FORTRAN、Pascal、Java、Ada 等）之间存在的差异远大于不同 PLC 支持的编程语言之间的差异，这一事实并不妨碍计算机程序员 “多语言”。 我亲自为超过六家不同的 PLC 制造商（Allen-Bradley、Siemens、Square D、Koyo、Fanuc、Moore Products APACS 和 QUADLOG 以及 Modicon）编写和/或分析过程序，其中大部分都有多种 PLC 型号 这些品牌，我可以告诉你，编程约定的差异在很大程度上是微不足道的。 在学习了如何对一种型号的 PLC 进行编程之后，就很容易适应对其他品牌和型号的 PLC 进行编程。 PLC 编程语言 IEC 61131-3 标准为工业控制器指定了五种不同形式的编程语言： 梯形图 (LD) 结构化文本 (ST) 指令表（IL） 功能框图 (FBD) 顺序功能图 (SFC) 并非所有可编程逻辑控制器都支持所有五种语言类型，但几乎所有可编程逻辑控制器都支持梯形图（LD），这将是本书的主要重点。 许多工业设备的编程语言都受到设计的限制。 原因之一是简单性：任何结构足够简单，对于没有正式计算机编程知识的人来说都可以理解的编程语言，其功能都会受到限制。 编程限制的另一个原因是安全性：编程语言越灵活和无限制，编程时就越有可能无意中产生复杂的“运行时”错误。 ISA 安全标准 84 将工业编程语言分类为固定编程语言 (FPL)、有限可变语言 (LVL) 或完全可变语言 (FVL)。 梯形图和功能块图编程都被认为是“有限可变性”语言，而指令表（以及传统计算机编程语言，如 C/C++、FORTRAN、BASIC 等）被认为是“完全可变性”语言，具有所有 随之而来的复杂错误的可能性。