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PLC自動控制原理在組態軟件控制系統中的應用

    摘要:PLC自從問世以來就在自動控制各個行業發揮著難以取代的核心控制作用。PLC運行可靠,適用于各種惡劣的工業環境。
  盡管PLC、IPC在自動化控制中扮演不同角色,在許多運行連續時間較短,環境相對比較好的地方,人們還是希望使用IPC進行核心控制。使用IPC進行核心控制有很多種實現方式,當然其中最為簡單的辦法就是使用組態軟件。
  組態軟件在很多場合應用于控制,可整個控制的中心往往還是PLC,組態軟件(上位機)所起的控制作用很小。人機界面一般用于簡單的動作控制,工藝參數的編制,配方的設定等等,雖然在概念上屬于控制范疇,但它并未真正起到核心控制作用,因為真正長期的自動運行控制是由PLC完成。我們不經常使用工控機作為核心控制部分的原因有兩點:第一,工控機不適于在很惡略的環境下運行;第二,工控機經常采用的Windows系統并不能夠讓人放心,其長期運行效果并不好。
    PLC自從問世以來就在自動控制各個行業發揮著難以取代的核心控制作用。PLC運行可靠,適用于各種惡劣的工業環境,PLC和工控機(IPC)相比,其運行可靠、可擴展性好、便于電氣連接、控制更專業,但是工控機良好的人機界面,方便高級語言都是PLC所不能比擬的。
  本文針對使用組態軟件做控制中用戶經常遇到的問題進行討論。在許多用戶使用組態軟件進行控制,尤其是使用串口連接方式進行控制時,發現組態軟件自動控制會影響的數據的采集速度,本文著重介紹如何解決此問題,解決此辦法就是——將PLC的控制方式模仿的應用到上位機串口控制中。

PLC運行原理
  在沒有中斷的情況下,PLC采用“順序掃描,不斷循環”的工作方式。
  1) 每次掃描過程。集中對輸入信號進行采樣,集中對輸出信號進行刷新。
  2) 輸入刷新過程。當輸入端口關閉時,程序在進行執行階段時,輸入端有新狀態,新狀態不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時,新狀態才被讀入。
  3) 一個掃描周期分為輸入采樣,程序執行,輸出刷新。
  4) 元件映象寄存器的內容是隨著程序的執行變化而變化。
  5) 掃描周期的長短由三條決定:<1>CPU執行指令的速度;<2>指令本身占有的時間;<3>指令條數。
  6) 由于采用集中采樣。集中輸出的方式,存在輸入/輸出滯后的現象,即輸入/輸出響應延遲。

        用戶使用組態軟件控制后,導致數據采集慢的原因是許多組態軟件用戶在編寫上位機自動控制程序中所遇到的問題,到底是什么原因?能否有好的辦法來解決?
  我們先簡單描述組態軟件數據采集控制的原理。在正常情況下,組態軟件定時向下位機發出讀命令來等待下位機回應以截取想要查詢的數據,周而復始的循環,數據便動態的顯示在上位機上,實現數據“實時采集”。那么當我們需要對下位機進行控制時,組態軟件就會相應寫命令,實現上位機對下位機的“實時控制”。
  表面上看去合情合理,可為什么會出現數據采集慢這種情況?原來一切“歸咎于”組態軟件的讀寫機制。組態軟件為實現快速的控制,所以給寫命令最高的優先執行權,也就是說,當有寫(控制)命令時,組態軟件首先執行寫命令,直到沒有寫(控制)命令時組態軟件才恢復正常的讀(采集)循環。
  由此,我們不難發現用戶經常出現數據采集慢的原因。如果用戶頻繁將控制指令發出,系統將分配很少的時間給數據采集,從而導致數據采集變慢或者中斷。用戶在循環指令中重復給一個變量賦值(如y0=1),就會導致以上問題,所以我們的解決辦法就是需要控制時控制,不需要控制時放手。為了實現這種控制方式,我們可以參考PLC的運行模式。

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