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基于PLC模拟单元的在线控制

2003/11/24 0:00:00

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摘要 对OMRON模拟单元MAD01作了简介,从硬件设置及软件编程两方面叙述了OMRON模拟单元MAD01在气密检测和干燥处理设备中具体应用。
关键词 模拟单元;通道;数据转换
中图分类号:TP273 文献标识码:A Abstract:This article introduces the OMRON imitates unit MAD01 and the reality apply of device with air source purifying & drying and container leakage checking.
Key words: PLC Imitate unit Channel Initialize Data change1 、引言
PLC作为一种很有特色和很有发展前途的控制设备,就目前的应用特点来看,主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统中。在实际应用中往往需要通过模拟量所采集的值,对执行机构进行控制。本文以OMRON PLC模拟单元MAD01在气密检测和干燥处理设备中对温度和湿度值的转换为基础,介绍了PLC模拟单元MAD01的具体应用。2、设备简介
气密检测和干燥处理装置是实现某个容器检漏和对容器内气体进行干燥和净化而研制的一套设备,容器的检漏和气体的干燥过程要求自动化处理,要求在容器检漏合格的情况下,保证容器内的湿度低于15%,温度25℃时停止对容器内气体的干燥。为了实现对容器内湿度和温度的监测和控制,我们采用了温湿度传感器和OMRON公司的PLC CPM2A及模拟量输入/输出单元 CPM1A-MAD01
.
3、OMRON模拟量输入/输出单元CPM1A-MAD01简介:
输入/输出单元 CPM1A-MAD01与40点和30点的PLC连接使用,具有2路输入通道1路输出通道,输入信号范围为0~10V、1~5V、4~20mA,输出信号为0V~10V、1~5V、4~20mA;启动时,必须设定范围码后,模拟单元开始AD/DA的转换。MAD01共有8个范围码,分别表示8种输入输出信号的组合,如下表:



程序开始时,将范围码写入模拟单元的输出通道。CPM1A-MAD01的输入/输出单元的地址分配遵循以下规则:在PLC带的扩展输入输出单元的通道后加1,比如说:PLC所带的最后一个扩展单元的输入通道是04,则CPM1A-MAD01输入1的通道是05,输入2的通道是06,最后一个扩展单元输出通道是14,则CPM1A-MAD01输出通道是1下一个扩展CPM1A-MAD01的输入/输出模拟单元输入1的通道为07,输入2的通道为08,输出通道为16,以此类推,PLC最大允许连接3个输入/输出模拟单元。CPM1A-MAD01的输入/输出模拟单元的接线如下:
输入接线
输入接线
也就是说,输出情况下,分别接出电压和电流的输出,而在输入情况下,电流输入时,必须短接电流和电压端子。
CPM1A-MAD01的输入/输出模拟单元的输入输出数据都是16进制,分别对应的电流电压值如下:
输入数据转化
输入数据转化
4、硬件连接
在气密检测和干燥处理设备中我们采用温湿度传感器的温度和湿度输出信号都为4~20mA的电流输出,因此在硬件接线上,都将输入1和输入2的电流和电压端子短接,输入1是温度输入,输入2是湿度输入,用扩展模拟单元连接电缆(MADO1自带)与PLC上的扩展连接器连接。由于在本系统中,无其他扩展单元,我们采用的是30点的PLC,不需要模拟输出,所以我们可以确定MADO1的通道分配是:输入1是02CH、输入2是03CH、输出是12CH。范围码是FF06或FF03,我们取FF06。系统硬件结构图如下:

5、软件编程
5.1初始化处理。
在程序开始时,首先要将范围码写入输出通道,以便MAD01进行A/D、D/A转换,用第一次循环标志25315执行。
PLC上电后,需要约100ms开始进行A/D、D/A转换,为了使数据完全转换,在程序开始时,延时200到300ms后再从通道02和03中用MOVE指令读出数据,程序如下:

SR25313是常ON标志,20000是本程序中开始执行的条件。经过以上的初始化后,湿度和温度的数字量分别输入PLC内部数据存储器DM0和DM1中。5.2 数据转换
经过MOD01将温湿度的值输入PLC内部后,可以通过DM0和DM1中不同的值执行不同的动作。这里介绍一下,在湿度小于15%和温度为25℃时停止对容器干燥动作的实现。为实现这样的功能我们的思路是:湿度15%和温度25℃作为一个标准值,拿这个值与DM0和DM1中的值不断的比较,直到DM0的值小于等于15%,DM1中的值为25℃产生一个标志,当这个标志为ON时,停止容器干燥。由于MAD01的输出数据是十六进制的,也就是说DM0和DM1中的数据是十六进制的,那么必须将湿度15%和温度25℃转换为相应的十六制才可以比较,即数据转换的问题。可通过以下计算思路,分别得出湿度和相对应的十进制、十六进制值的关系是以及温度与相对应的十进制、十六进制值的关系。温湿度传感器湿度的输出信号为4~20mA的电流值,对应于0~100%的相对湿度,那么湿度和输出的电流信号有下面的关系:


那么湿度值为15%时,对应的十进制为38.278,转换为十六进制就是0026H。
温湿度传感器温度的输出信号为0~20mA的电流值,对应于-20℃~80℃的温度,温度与电线性的,则有:


那么湿度值为25℃时,对应的十进制为114,转换为十六进制就是0072H。
因此在程序中用0026H来与DM0中的数据比较;0072H来与DM1中的数据比较 ,用CMPA指令实现,同时产生一个标志,软件设计如下:


在2014和2015为ON后,表示密封舱内的温湿度已达到要求。可进行执行相应的动作处理。6 结论
根据以上分析,我们可计算出任意模拟输出的物理量与计算机所能处理的十六进制和十进制之间甚至二进制的关系,从而为计算机与物理量数据的交互提供了一个通道。在本文的应用中,通过PLC模拟单元对数据的转换和传递,实现了实时模拟值与需求值不断比较,直到达到需求值时所应执行的动作。但在本文应用中需要注意两点:一是由于PLC采用的扫描工作方式,存在着扫描时间,因此所采集的值到执行件执行时模拟值已发生变化,同时,若我们用CMP指令时,取值一般是小于等于或大于等于这个结果,因为PLC运行时,CPU只能分时地一个操作一个操作地执行,那么模拟值等于需求值同时又在执行CMP的指令的概率就很小,极其容易导致死循环。因此我们用以上介绍的方法时,应用在执行元件取值的范围允许大于PLC一个扫描周期内模拟值变化的状态.参 考 文 献
[1]Programmable Controllers OMRON 2001.2
[2]徐德 孙同景编著 可编程序控制器(PLC)应用技术山东科学技术出版社 2001.5

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