PLC映像寄存器狀態(tài)掩藏及應(yīng)用

一、概述

PLC在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。在用PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)中，如果巧妙地利用PLC內(nèi)部映像寄存器狀態(tài)變化的規(guī)律和特點(diǎn)，就更能發(fā)揮出PLC在監(jiān)控系統(tǒng)中的獨(dú)到優(yōu)勢，使系統(tǒng)更加完善。筆者將PLC應(yīng)用于煤礦大型主排水泵、主通風(fēng)機(jī)以及變電所二次接線監(jiān)控系統(tǒng)中，均采用PLC映像寄存器工作循環(huán)過程中所形成的狀態(tài)掩藏，實(shí)現(xiàn)中央復(fù)歸重復(fù)動(dòng)作，收到了很好的效果?，F(xiàn)以日本三菱F1系列PLC為例，介紹PLC映像寄存器狀態(tài)掩藏及其在工程中的應(yīng)用。

二、PLC信息處理規(guī)則及映像寄存器狀態(tài)的掩藏

1、PLC工作方式及信息處理規(guī)則

可編程序控制器工作方式一般為掃描工作方式，如圖1所示。它分為3步進(jìn)行^［1］，即輸入處理、程序處理、輸出處理，這種工作方式有其顯著的特點(diǎn)：

圖1　PLC掃描工作過程

（1）在程序處理前，PLC將所有輸入端子的狀態(tài)讀入輸入映像寄存器，此后在整個(gè)程序處理中與外界隔開，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不變化，直到下一掃描周期的輸入處理階段才讀入這一變化。

（2）程序處理階段程序是從頭開始順序執(zhí)行的，在指令中涉及到輸入輸出狀態(tài)時(shí)，PLC從輸入映像寄存器中讀取的是上一階段采樣輸入端子的狀態(tài)；從輸出映像寄存器讀取的是映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。每次執(zhí)行結(jié)果都寫入有關(guān)的映像寄存器，因此，除輸入元件外各元件的映像寄存器的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行在不斷地變化。

由此可見，PLC對(duì)信息處理遵守了以下規(guī)則：

（1）輸入映像寄存器的內(nèi)容在整個(gè)工作周期是不變的，保存值決定于刷新階段輸入端子的狀態(tài)。

（2）輸出鎖存器的內(nèi)容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器的內(nèi)容決定，輸出映像寄存器的內(nèi)容是隨程序的執(zhí)行而變化的。

2、映像寄存器狀態(tài)的掩藏

F1系列可編程序控制器在內(nèi)部有許多存儲(chǔ)單元，按其功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，各自都對(duì)應(yīng)著映像寄存器。按照PLC信息處理規(guī)則，可編程序控制器在程序運(yùn)行的每一個(gè)周期內(nèi)，輸入映像寄存器的狀態(tài)與其在程序中的位置無關(guān)，在整個(gè)工作周期是不變的。而輸出映像寄存器及輔助繼電器的狀態(tài)則是與其所處的位置不同而變化的。如果借助一些輔助繼電器，把輸入映像寄存器的狀態(tài)暫時(shí)記憶下來，待新的循環(huán)周期中使用，則有利于鑒別輸入映像寄存器狀態(tài)的變化，這就是映像寄存器狀態(tài)的掩藏。

如圖2所示，圖中000～002及400為輸入繼電器，35為輸出繼電器，100～102為輔助繼電器，000～002通過100～102實(shí)現(xiàn)了狀態(tài)掩藏。在一個(gè)新的運(yùn)行周期中，所有的輸入映像寄存器均為新的掃描周期采樣所得到的新的結(jié)果，而輔助繼電器100～102之中，是掩藏的相應(yīng)的輸入映像寄存器上一循環(huán)周期的采樣結(jié)果。程序從第0步開始順序執(zhí)行，即便是輸入映像寄存器的狀態(tài)發(fā)生了變化，在程序運(yùn)行到第11步之前，輔助繼電器100～102的狀態(tài)不會(huì)變化，只有執(zhí)行到第11步指令以后，輔助繼電器100～102才隨000～002的狀態(tài)而變化。100～102變化以后，又把000～002新的狀態(tài)掩藏起來，一直保持到下一個(gè)周期。

圖2　映像寄存器狀態(tài)掩藏

三、映像寄存器狀態(tài)掩藏在工程中應(yīng)用一例

在發(fā)電廠、變電所和一些大型生產(chǎn)設(shè)備中，一般都裝設(shè)中央復(fù)歸重復(fù)動(dòng)作的事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)裝置，即被監(jiān)控的各路工作狀態(tài)其燈光信號(hào)對(duì)應(yīng)到每一路，而音響報(bào)警信號(hào)則是共用一個(gè)，當(dāng)某一路發(fā)生故障時(shí)，希望音響信號(hào)能夠人為地解除，以免干擾技術(shù)人員進(jìn)行事故處理。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)故障報(bào)警信號(hào)被復(fù)歸后，如又有另一路發(fā)生故障，音響信號(hào)能再次啟動(dòng)報(bào)警。

在以往的繼電器-接觸器監(jiān)控系統(tǒng)中，這種重復(fù)動(dòng)作是采用不對(duì)應(yīng)回路和沖擊繼電器實(shí)現(xiàn)的，僅僅這一功能，就要增加許多的繼電器接點(diǎn)和接線，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。而在PLC構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)中，利用映像寄存器狀態(tài)掩藏技巧，就可很容易地實(shí)現(xiàn)音響報(bào)警復(fù)歸重復(fù)動(dòng)作功能。

如圖3所示程序梯形圖中，第0～22步為8個(gè)保護(hù)支路，在被監(jiān)控的系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，保護(hù)信號(hào)的輸入均為“0”，其對(duì)應(yīng)的映像寄存器000～007的內(nèi)容也均為“0”。當(dāng)有一路(比如第1路)出現(xiàn)故障時(shí)，程序在刷新階段把映像寄存器000刷新為“1”，其余均同系統(tǒng)正常時(shí)的情況。在程序執(zhí)行階段，程序?qū)错樞蛑饤l執(zhí)行，當(dāng)執(zhí)行到第0步時(shí)，因?yàn)橛诚窦拇嫫?00為新的狀態(tài)“1”，輔助繼電器100為原來的掩藏狀態(tài)“0”，所以音響報(bào)警輸出端子對(duì)應(yīng)的映像寄存器35被置為“1”，為報(bào)警做好了準(zhǔn)備；執(zhí)行到第26步以后時(shí)，輔助繼電器100被置為“1”，為解除音響創(chuàng)造條件。程序順序執(zhí)行完以后集中進(jìn)行輸出刷新，報(bào)警信號(hào)通過輸出端子啟動(dòng)音響設(shè)備報(bào)警。

圖3　能復(fù)歸重復(fù)動(dòng)作梯形圖

在新的掃描周期，由于故障的存在和前一個(gè)掃描周期的結(jié)果，000和100均為“1”，但在這里采用的是一條置位指令，所以，只要沒有新的操作，報(bào)警一直進(jìn)行到解除為止。

當(dāng)需解除音響時(shí)，按下音響解除按鈕，輸入刷新階段映像寄存器400被置為“1”，程序執(zhí)行到第23～25步時(shí)，映像寄存器35被清零，待到輸出刷新時(shí)音響停止。至此，雖然故障沒被排除，其映像寄存器000仍為“1”，但映像寄存器35已被清零，從而達(dá)到音響復(fù)歸的目的。

在上一個(gè)故障報(bào)警被解除以后，如果又出現(xiàn)一個(gè)新的故障，仍然可以按照上述的過程報(bào)警和復(fù)歸，從而實(shí)現(xiàn)了音響重復(fù)動(dòng)作。

四、小結(jié)

由PLC輔助繼電器對(duì)輸入映像寄存器狀態(tài)進(jìn)行暫時(shí)掩藏，比較前后兩個(gè)周期輸入映像寄存器狀態(tài)的變化，形成一個(gè)脈沖指令，以代替沖擊繼電器利用電流變化率實(shí)現(xiàn)的效果，不需要增加任何設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，是一種較為理想的方法。