PLC编程核心概念：开关量、模拟量和脉冲量深度解析

PLC编程核心量：开关量、模拟量与脉冲量解析

在PLC编程中，开关量、模拟量和脉冲量是三个基础量。对这三者的深入理解，是PLC技能精通的关键。

1. 开关量（或逻辑量）：

• 开关量是二进制的，即只有两个状态：0（OFF）和1（ON）。
• 顺序控制是开关量的基本应用，即基于输入的历史和当前状态产生特定的输出。
• 控制模式可以是手动、半自动或全自动，而控制原理可以是分散的、集中的或混合的。

2.模拟量：

• 模拟量代表连续变化的物理量，如电压、电流和温度。
• 模拟量可以转换为数字量，而数字量实质上是多状态的开关量。因此，PLC可以可靠地处理转换后的模拟量。
• 在连续生产中，模拟量是常见的，故称为过程控制。
• 非标准的模拟量需转换为标准电信号，如4-20mA或0-10V等。
• PLC内部涉及模拟量与数字量间的转换和计算。例如，1/32767分辨率的PLC模拟单元与0—10V电量对应0—100℃temperature。因此，0—32767对应0—100℃，得出1℃对应约327.67单位。为了达到0.1℃的精度，需要进一步细分该值。
• 模拟量控制方法包括反馈、前馈、比例和模糊控制等。

3.脉冲量：

• 脉冲量是数字量，其值在0和1之间不断交替变化。
• PLC中的脉冲量主要用于位置、运动和轨迹控制。例如，步进电机驱动器分辨率为每圈10000脉冲，若需步进电机旋转90度，则脉冲数为(10000 \times \frac{90}{360} = 2500)。

模拟量的转换与处理:

• 概述: 模拟量代表物理世界中连续的变量，例如电压、电流、压力和温度。对于PLC而言，正确地转换和处理这些量是至关重要的。
• 转换实例: 假设一个PLC模拟输入单元的分辨率为1/32767，并且对应0—10V的电压。这意味着它可以读取的温度范围是0—100℃。因此，0-32767的数值范围对应0—100℃的温度范围。进一步，1℃对应的数值大约是327.67。要提高精度到0.1℃，只需将327.67除以10。
• 控制策略: 模拟量控制的策略包括反馈控制、前馈控制、比例控制及模糊控制。

2. 脉冲量:

• 概述: 脉冲量是数字信号，其值在0（低状态）和1（高状态）之间交替变化。其变化速度（即每秒脉冲变化的次数）称为频率。
• 应用: PLC处理的脉冲量主要用于位置控制、速度控制和轨迹控制。例如，步进电机在角度控制中需要知道脉冲数。如果步进电机驱动器规定每圈是10000脉冲，那么要使步进电机旋转90度，所需的脉冲数为2500。

3. 模拟量的详细计算:

基于不同的电压和电流范围，以及不同的分辨率，模拟量可以被转换为特定的十六进制值。例如：

• 对于-10V至10V的电压范围，在6000分辨率下，转换结果为F448—0BB8Hex；而在12000分辨率下，结果为E890—1770Hex。

以上仅为简要概述。具体的转换和处理方式会根据PLC的型号和规格、以及测量物理量的特性而异。

注意：模拟输入时需要注意线路配线要求，确保信号的准确性和稳定性。

模拟量与十六进制数值的转换:

1. -10V至10V电压范围:
   • 在6000分辨率下，转换范围为 F448—0BB8Hex，对应的数值范围为-3000—3000。
   • 在12000分辨率下，转换范围为 E890—1770Hex，对应的数值范围为-6000—6000。
2. 0V至10V电压范围:
   • 在12000分辨率下，转换范围为 0—1770Hex，对应的数值范围为0—6000。
   • 在同样的12000分辨率下，转换范围为 0—2EE0Hex，对应的数值范围为0—12000。
3. 0mA至20mA电流范围:
   • 在6000分辨率下，转换范围为 0—1770Hex，对应的数值范围为0—6000。
   • 在12000分辨率下，转换范围为 0—2EE0Hex，对应的数值范围为0—12000。
4. 4mA至20mA电流范围:
   • 在6000分辨率下，转换范围为 0—1770Hex，对应的数值范围为0—6000。
   • 在12000分辨率下，转换范围为 0—2EE0Hex，对应的数值范围为0—12000。

请注意，上述转换可能因PLC型号和配置而异。确保根据具体规格进行调整。

模拟输入配线要求:

1. 采用屏蔽双绞线，但屏蔽层不应连接。
2. 若输入未使用，请将V IN和COM端子短接。
3. 确保模拟信号线与主要电源线（如AC电源线、高压线）隔离。
4. 如电源线存在干扰，请在输入模块与电源模块间添加滤波器。
5. 在接通负载电源前，首先确保CPU模块已通电。
6. 断电时，先切断负载电源，随后切断CPU模块电源。

PLC编程算法（3）- 脉冲控制计算

脉冲控制在PLC编程中主要应用于驱动设备如步进电机和伺服电机的角度、距离和位置控制。以下，我们将通过步进电机为例，深入探讨其控制策略。

1. 角度控制:
   • 为实现精确控制，首先需确定步进电机的细分数及其每圈所需的脉冲总数。
   • 角度控制的核心是转换所需角度到相应的脉冲数。
   • 公式表示为：
     [ \text{脉冲数}{\text{角度}} = \text{脉冲数}{\text{总}} \times \left(\frac{\text{设定角度}}{360°}\right) ]
2. 距离控制:
   • 确定步进电机每圈所需的脉冲总数。
   • 进一步，考虑步进电机滚轮的直径以计算滚轮的周长。
   • 根据周长和脉冲总数，可以确定每个脉冲代表的移动距离。
   • 公式表示为：
     [ \text{脉冲数}{\text{距离}} = \frac{\text{设定距离}}{\left(\frac{\text{滚轮直径} \times \pi}{\text{脉冲数}{\text{总}}}\right)} ]
3. 位置控制:
   • 位置控制实质上是角度和距离控制的结合，确保步进电机达到预定的位置。

需要注意的是，虽然伺服电机的控制逻辑与步进电机相似，但我们还需考虑伺服电机内部的电子齿轮比及其与外部机械系统的减速比。