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科普知識(shí)
數(shù)據(jù)分類:
微型斷路器

PLC中輸出滯后輸入現(xiàn)象研究

發(fā)布日期:2022-04-17 點(diǎn)擊率:63

1 PLC中輸出滯后輸入現(xiàn)象導(dǎo)致的結(jié)果 
  在繼電器控制線路中,個(gè)個(gè)并聯(lián)電路是同時(shí)加電壓,并行工作的,由于實(shí)際元件動(dòng)作的機(jī)械慣性,可能會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。在梯形圖中,各個(gè)編程元件的動(dòng)作順序是按掃描順序依次執(zhí)行的,或者說(shuō)是按串行的方式工作的,在執(zhí)行梯形圖程序時(shí),是自上而下,從左到右,串行掃描,不會(huì)發(fā)生觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象。 
  表面上看起來(lái)完全一樣的繼電器控制線路圖與梯形圖,它們產(chǎn)生的效果可能不完全一樣,甚至某些作用完全相反。圖1-1及圖1-2給出了兩組結(jié)構(gòu)上完全一樣的繼電器控制線路圖與梯形圖,控制目的都是為了實(shí)現(xiàn)“當(dāng)X0動(dòng)作后X1動(dòng)作,使Y2自保持,使Y0復(fù)位”的功能。

  
  當(dāng)X0動(dòng)作后,Y0得電并自保持,且為Y2接通、自保持創(chuàng)造了條件。接著X1動(dòng)作,使Y1得電,Y1的動(dòng)斷點(diǎn)先切斷Y0,結(jié)果使Y0 復(fù)位的目的實(shí)現(xiàn)了,但使Y2總不能得電。當(dāng)X0動(dòng)作后,Y0“得電”并自保持,在X1動(dòng)作后, Y1“得電”。所以,在當(dāng)前掃描周期內(nèi),當(dāng)程序掃描到下面的Y0 、Y1動(dòng)合觸點(diǎn)時(shí),因其線圈此時(shí)均已“得電”,它們均處于接通狀態(tài)。這樣,Y2能“得電”且自保持。待到下個(gè)掃描周期時(shí),Y0 被復(fù)位,達(dá)到了控制目的。

   
  當(dāng)X0,X1相繼動(dòng)作后,由于Y3,Y4的動(dòng)作慣性,使Y0在Y2得電且自保持后被復(fù)位,達(dá)到了控制目的。在X1未動(dòng)作時(shí),Y1,Y3,Y4均“得電”.在X0動(dòng)作后,Y0“得電”自保持,待掃描到Y(jié)2,Y2不能“得電”。即使X0動(dòng)作后X1馬上動(dòng)作,順序掃描又會(huì)使Y0復(fù)位。結(jié)果,Y2仍不能得電。

2 分析輸出響應(yīng)對(duì)輸入響應(yīng)的滯后現(xiàn)象的原因 
  2.1 PLC程序執(zhí)行過(guò)程 
  PLC對(duì)用戶程序的執(zhí)行過(guò)程是以微處理器的周期性順序循環(huán)掃描的工作方式進(jìn)行的。PLC投入運(yùn)行后,便進(jìn)入程序執(zhí)行過(guò)程,它分為三個(gè)階段進(jìn)行,即輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。PLC開始運(yùn)行時(shí),首先清除輸入輸出狀態(tài)寄存器原來(lái)的內(nèi)容,然后進(jìn)行自診斷,自檢CPU及I/O組件,確認(rèn)工作正常后開始循環(huán)掃描。PLC的每一個(gè)掃描過(guò)程可用圖1表示。


  (1)輸入映像寄存器中的數(shù)據(jù),是在輸入采樣階段掃描到的輸入信號(hào)的狀態(tài)集中寫進(jìn)去的,在本掃描周期中,它不隨外部輸入信號(hào)的變化而變化。 
  (2)輸出映像寄存器(它包含在元件寄存器中)的狀態(tài),是由用戶程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果來(lái)決定。 
  (3)輸出寄存器中的數(shù)據(jù)是在輸出刷新階段,從輸出映像寄存器中集中寫進(jìn)去的。 
  (4)輸出端子的輸出狀態(tài),是由輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)決定的。 
  (5)執(zhí)行用戶程序時(shí)所需的輸入、輸出狀態(tài),是從輸入映像寄存器和輸出映像寄存器中讀出的。 
  2.2 PLC輸入/輸出響應(yīng)的滯后現(xiàn)象 
  在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)中,最顯著的不足之處是輸入/輸出有響應(yīng)滯后現(xiàn)象。從PLC的輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)發(fā)生變化到PLC的輸出端對(duì)該輸入變化做出反應(yīng),需要一段時(shí)間,這段時(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間或滯后時(shí)間。 
  (1)執(zhí)行程序按工作周期進(jìn)行,每一工作周期又分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。例如圖2所給出的PLC梯形圖及其程序執(zhí)行過(guò)程中各映像寄存器及輸出端狀態(tài)表(表1),現(xiàn)分析 
  根據(jù)執(zhí)行程序的三個(gè)階段,可將X0映像寄存器,Y2、Y0、Y1映像寄存器及其輸出端的狀態(tài)填入表1中。現(xiàn)分析


  在第一周期中,因?yàn)樵谳斎氩蓸与A段,X0為OFF,則輸入映像寄存器中的X0為OFF狀態(tài),所以Y2、Y0以及Y1線圈均為OFF狀態(tài)。 
  在第二周期中,PLC掃描對(duì)梯形圖是自上而下,從左到右進(jìn)行的。當(dāng)掃描到Y(jié)0-1接點(diǎn)時(shí),由于Y0在上一周期中為OFF狀態(tài),則Y0-1接點(diǎn)仍為OFF,因而Y2也仍為OFF。當(dāng)掃描到X0接點(diǎn)支路時(shí),在輸入映像寄存器中的X0已為ON狀態(tài),因而Y0線圈為ON狀態(tài)。這時(shí)Y0-2接點(diǎn)為ON狀態(tài),當(dāng)掃描到該支路時(shí),Y1線圈為ON狀態(tài),但它對(duì)X0來(lái)說(shuō),已滯后了一個(gè)工作周期。在此周期中,由于Y0線圈為ON狀態(tài),則Y0-1接點(diǎn)在輸出刷新階段也應(yīng)為ON狀態(tài)。 
  在第三周期中,掃描仍是自上而下,從左到右進(jìn)行的。由于Y0-1接點(diǎn)在元素映像寄存器中的狀態(tài)已為ON,因此,在程序執(zhí)行階段,當(dāng)掃描進(jìn)行到該支路時(shí),Y2為ON狀態(tài),但這時(shí)它對(duì)X0而言,已滯后了兩個(gè)工作周期。 
  由上述分析可知,Y0線圈和Y1線圈的接通,要滯后X0接點(diǎn)接通一個(gè)工作周期。Y2線圈的接通,要滯后X0接點(diǎn)接通兩個(gè)工作周期。 
  (2)產(chǎn)生輸入/輸出響應(yīng)滯后的其它原因。 
  除此之外,還有輸入濾波器電路的滯后作用、輸出繼電器的機(jī)械滯后作用等影響時(shí)間的快慢。 
  3 結(jié)論 
  (1)PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式,在執(zhí)行程序時(shí),即使是和繼電器控制線路圖相一致的梯形圖也有可能導(dǎo)致執(zhí)行結(jié)果不同。 
  (2)在掃描周期中由于輸入信號(hào)只在輸入階段讀入,在程序執(zhí)行階段,即使輸入信號(hào)發(fā)生變化,輸入狀態(tài)表的內(nèi)容也不會(huì)改變,所以在本次循環(huán)不能得到響應(yīng),這就是PLC的輸入/輸出響應(yīng)的滯后現(xiàn)象。最大滯后時(shí)間為2~3個(gè)周期,具體與編程方法有關(guān)。但這種滯后響應(yīng),在一般工業(yè)控制系統(tǒng)是完全允許的。某些需要輸入輸出快速的場(chǎng)合,可以采用快速響應(yīng)模塊、高速計(jì)數(shù)模塊以及中斷處理等措施來(lái)盡量減少滯后時(shí)間。 

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