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    三菱PLC常用程序設計語言

    作者: 來源: 日期:2014-08-06 21:04:10 人氣:6510
        三菱PLC常用程序設計語言: 
      在可編程控制器中有多種程序設計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設計語言,它通常由一系列指令組成,用這些指令可以完成大多數簡單的控制功能,例如,代替繼電器、計數器、計時器完成順序控制和邏輯控制等,通過擴展或增強指令集,它們也能執行其它的基本操作。功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設計語言,它可根據需要去執行更有效的操作,例如,模擬量的控制,數據的操縱,報表的報印和其他基本程序設計語言無法完成的功能。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式,通過軟連接的方式完成所要求的控制功能,它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應用,在集散控制系統的編程和組態時也常常被采用,由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點,為廣大工程設計和應用人員所喜愛。 
      根據可編程器應用范圍,程序設計語言可以組合使用,常用的程序設計語言是:梯形圖程序設計語言 、 布爾助記符程序設計語言(語句表)、功能表圖程序設計語言 、功能模塊圖程序設計語言、 結構化語句描述程序設計語言、 梯形圖與結構化語句描述程序設計語言、 布爾助記符與功能表圖程序設計語言、 布爾助記符與結構化語句描述程序設計語言。
      1、梯形圖(Ladder Diagram)程序設計語言 
      梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言,程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設計語言采用因果關系來描述事件發生的條件和結果。每個梯級是一個因果關系。在梯級中,描述事件發生的條件表示在左面,事件發生的結果表示在后面。梯形圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統的描述。在工業過程控制領域,電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉,因此,由這種邏輯控制技術發展而來的梯形圖受到了歡迎,并得到了廣泛的應用。 
      梯形圖程序設計語言的特點是: 
     ?。ǎ保┡c電氣操作原理圖相對應,具有直觀性和對應性; 
     ?。ǎ玻┡c原有繼電器邏輯控制技術相一致,對電氣技術人員來說,易于撐握和學習; 
     ?。ǎ常┡c原有的繼電器邏輯控制技術的不同點是,梯形圖中的能流(Power FLow)不是實際意義的電流,內部的繼電器也不是實際存在的繼電器,因此,應用時,需與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區別對待; 
     ?。ǎ矗┡c布爾助記符程序設計語言有一一對應關系,便于相互的轉換和程序的檢查。 
      2、布爾助記符(Boolean Mnemonic)程序設計語言
      布爾助記符程序設計語言是用布爾助記符來描述程序的一種程序設計語言。布爾助記符程序設計語言與計算機中的匯編語言非常相似,采用布爾助記符來表示操作功能。 
      布爾助記符程序設計語言具有下列特點:
     ?。ǎ保┎捎弥浄麃肀硎静僮鞴δ?,具有容易記憶,便于撐握的特點;
     ?。ǎ玻┰诰幊唐鞯逆I盤上采用助記符表示,具有便于操作的特點,可在無計算機的場合進行編程設計;
     ?。ǎ常┡c梯形圖有一一對應關系。其特點與梯形圖語言基本類同。
      3、功能表圖(Sepuential Function Chart)程序設計語言
      功能表圖程序設計語言是用功能表圖來描述程序的一種程序設計語言。它是近年來發展起來的一種程序設計語言。采用功能表圖的描述,控制系統被分為若干個子系統,從功能入手,使系統的操作具有明確的含義,便于設計人員和操作人員設計思想的溝通,便于程序的分工設計和檢查調試。
      功能表圖程序設計語言的特點是: 
     ?。ǎ保┮怨δ転橹骶€,條理清楚,便于對程序操作的理解和溝通;
     ?。ǎ玻Υ笮偷某绦?,可分工設計,采用較為靈活的程序結構,可節省程序設計時間和調試時間;
     ?。ǎ常┏S糜谙到y的規模校大,程序關系較復雜的場合;
     ?。ǎ矗┲挥性诨顒硬降拿詈筒僮鞅粓绦?,對活動步后的轉換進行掃描,因此,整個程序的掃描時間較其他程序編制的程序掃描時間要大大縮短。
      功能表圖來源于佩特利(Petri)網,由于它具有圖形表達方式,能較簡單和清楚地描述并發系統和復雜系統的所有現象,并能對系統中存有的象死鎖、不安全等反?,F象進行分析和建模,在模型的基礎上能直接編程,所以,得到了文泛的應用。近幾年推出的可編程控制器和小型集散控制系統中也已提供了采用功能表圖描述語言進行編程的軟件。關于佩特利(Petri)網的一些基本概念,我在以后有機會時再介紹給各位,以有助于對功能表圖的進一步理解。
      4、功能模塊圖(Function Block)程序設計語言
      功能模塊圖程序設計語言是采用功能模塊來表示模塊所具有的功能,不同的功能模塊有不同的功能。它有若干個輸入端和輸出端,通過軟連接的方式,分別連接到所需的其它端子,完成所需的控制運算或控制功能。功能模塊可以分為不同的類型,在同一種類型中,也可能因功能參數的不同而使功能或應用范圍有所差別,例如,輸入端的數量、輸入信號的類型等的不同使它的使用范圍不同。由于采用軟連接的方式進行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接,因此控制方案的更改、信號連接的替換等操作可以很方便實現。
      功能模塊圖程序設計語言的特點是:
     ?。ǎ保┮怨δ苣K為單位,從控制功能入手,使控制方案的分析和理解變得容易; 
     ?。ǎ玻┕δ苣K是用圖形化的方法描述功能,它的直觀性大大方便了設計人員的編程和組態,有較好的易操作性;
     ?。ǎ常刂埔幠]^大、控制關系較復錄的系統,由于控制功能的關系可以較清楚地表達出來,因此,編程和組態時間可以縮短,調試時間也能減少;
     ?。ǎ矗┯捎诿糠N功能模塊需要占用一定的程序內存,對功能模塊的執行需要一定的執行時間,因此,這種設計語言在大中型可編程控制器和集散控制系統的編程和組態中才被采用。
      5、結構化語句(Structured Text)描述程序設計語言
      結構化語句描述程序設計語言是用結構化的描述語句來描述程序的一種程序設計語言。它是一種類似于高級語言的程序設計語言。在大中型的可編程序控制器系統中,常采用結構化語句描述程序設計語言來描述控制系統中各個變量的關系。它也被用于集散控制系統的編程和組態。
      結構化語句描述程序設計語言采用計算機的描述語句來描述系統中各種變量之間的各種運算關系,完成所需的功能或操作。大多數制造廠商采用的語句描述程序設計語言與BASIC語言、PASCAL語言或C語言等高級語言相類似,但為了應用方便,在語句的表達方法及語句的種類等方面都進行了簡化。
      結構化程序設計語言具有下列特點: 
     ?。ǎ保┎捎酶呒壵Z言進行編程,可以完成較復雜的控制運算; 
     ?。ǎ玻┬枰幸欢ǖ挠嬎銠C高級程序設計語言的知識和編程技巧,對編程人員的技能要求較高,普通電氣人員無法完成。 
     ?。ǎ常┲庇^性和易操作性等性能較差; 
     ?。ǎ矗┏1挥糜诓捎霉δ苣K等其他語言較難實現的一些控制功能的實施。 部分可編程序控制器的制造廠商為用戶提供了簡單的結構化程序設計語言,它與助記符程序設計語言相似,對程序的步數有一定的限制,同時,提供了與可編程序控制器間的接口或通信連接程序的編制方式,為用戶的應用程序提供了擴展余地。
    一、Profinet在制絲線自動化系統中的應用的背景

     ?。ㄒ唬╇S著計算機控制技術的不斷發展,煙草行業制絲生產線的自動化應用水平也不斷提升。

      當前全國制絲線的自動化系統主要采用profibus總線,分廠制絲車間也主要采用profibus總線系統,總線在制絲線分布式控制系統中發揮著重要作用。但是其自身的缺點也逐步暴露出來,比如系統穩定性差、網絡故障解決比較困難等,由于總線問題,曾經多次造成制絲線全線停機,profibus總線成了制約制絲線自動化發展的技術瓶頸。

      制絲車間在新一輪的技改時,認真參考、學習國內外新的自動化技術,車間積極提出了profinet以太網控制方案,修改了昆船繼續使用總線的技改方案,協同工程科,新的技改方案得以實施,在國內煙草行業率先全線應用profinet工業以太網,profinet的應用較好地解決了profibus總線存在的問題。制絲車間積極創新利用新技術,為煙草行業制絲線的自動化發展提供了借鑒和參考。

     ?。ǘ┲平z線Profibus總線系統介紹。

      profibus是國際上通用的現場總線標準,二十世紀末開始在中國推廣使用。Profibus主要進行現場設備的數據通訊,對現場分布式I/O進行有效地集成。

      黔江分廠在技術改造前(2008年前),制絲線自動化系統主要采用profibus總線系統,技改前的制絲線自動化系統網絡如下圖:

    制絲車間技術改造前分為四個工段:葉片處理段、梗處理段、煙絲處理段、風力送絲段。每個工段由可編程控制器PLC s7-400控制,PLC s7-400由交換機接入以太網。每工段的PLC s7-400以下為profibus總線,圖中紅色網線連接部分即為profibus總線系統,profibus總線連接數量眾多的子站ET200S(包括各種檢測、執行元器件等)。

     ?。ㄈ肞rofibus總線存在的主要問題

      1、Profibus總線系統穩定性差,主要是在復雜的生產環境中,總線防電磁干擾能力差所致。車間本身就有許多電磁干擾源,比如燒電焊、大電流的設備起動等都會產生電磁干擾,因此在實際生產中經常發生因電磁干擾造成總線網絡故障。

      2、總線故障診斷困難,沒有可靠的測試儀器,主要憑個人經驗進行判斷。我廠在實際工作中,由于總線故障難于判斷,曾造成制絲線停產22小時的后果,導致企業較大的經濟損失。

      3、Profibus總線拓撲結構不夠靈活,由于硬件所限,擴展成星型或樹型難度較大。從上圖可看出,總線拓撲從主站到子站由一根雙絞線連到底,這就會導致一段總線或一個節點(子站)故障,其后續節點(子站)全部停止工作,車間經常發生因某單臺設備總線故障導致全工段停機。星型拓撲結構能保證各節點相互獨立工作。

      4、Profibus總線只實現了底層I/O設備集成,不能與IT網絡直接相聯,與管理層沒有效地集成。

      二、Profinet在制絲線自動化系統中的應用的內涵和主要做法

      (一)profinet工業以太網介紹

      1、Profinet的通信方式

      Profinet是西門子2004年開始推行使用的工業以太網。是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準,兼容工業以太網和現有的現場總線技術。

      Profinet有三種通信方式:

      第一種是TCP/IP標準通信。

      第二種是實時通信。應用于傳感器和執行器之間的數據交換。

      第三種是等時同步實時(IRT)通信。應用于實時性要求很高的運動控制。

      從上面profinet通信方式來看,profinet是真正的工業以太網,能同時傳遞實時數據和標準的TCP/IP數據。

      2、profinet的特點

      系統開放性、實時性、穩定性好。以太網以前主要用于商業、辦公系統,性能穩定可靠,西門子把以太網引入工業現場,替代以前用profibus總線連接底層設備的狀況,從而保證了大量底層設備高效可靠通訊。

      網絡拓撲結構能夠實現靈活多樣地組網。由于硬件上的改進,使用網絡交換機scalance很容易組成星型、樹型等。

      基于TCP/IP的標準以太網,系統兼容性好,資源共享能力強,很容易實現了系統集成。

      (二)profinet在制絲線的應用

      分廠制絲生產線以前主要運用profibus總線,2008年11月對制絲生產線的自動控制系統進行了技術改造,用工業以太網profinet代替profibus總線系統。

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