基于软PLC的电气控制器设计

2018-04-22卜洋

商品与质量 2018年42期

卜洋

星光农机股份有限公司浙江湖州 313017

1 软PLC概述

1.1 软PLC的概念

软PLC也称为软逻辑，是指在PC机的平台上面用软件来虚拟一台PLC，这种软PLC既有传统PLC的功能和优点沙口可靠性、稳定性、速度、故障查找等方闻，又能充分利用PC机的大容量高速CPU的优势，因此说，软PLC是既拥有与硬PLC同样的功能，又具有PC使用环境的一项高新技术。

1.2 软PLC工作原理

利用软逻辑技术，可以自由配置PLC的软、硬件，使用用户熟悉的编程语言编写程序，可以将标准的工业PC转换成全功能的PLC型过程控制器。软PLC技术综合了计算机和PLC的开关量控制、模拟量控制、数学运算、数值处理、网络通信、PID调节等功能，通过一个多任务控制内核，提供强大的指令集、快速而准确的扫描周期、可靠的操作和可连接各种I/O系统及网络的开放式结构。

1.3 软PLC的优点

软PLC综合了计算机和传统PLC的强大功能，完美的将两者的优势融合在一起，不但有着硬PLC控制使用的优势，而且还拥有计算机软件平台的开放性特征，具体讲，其优点在于：软PLC的体系结构更为开放，可自定义的指令集和控制模块，其数据处理能力更加强大。软PLC突破了PLC硬件厂商的技术限制，打破了其垄断性，用户可以自由选择PLC硬件设备，因此性价比更高。技术人员能够更加方便地在PC平台上完成所需程序设计，并可移植或嵌入到工控机设备上。软PLC既能在私有性的PLC网络中使用，也能融入标准的PC网络之中可以把现有计算机网络的研究成果很容易地应用到PLC控制技术中极为便捷。

2 基于软PLC的电气控制器设计探讨

2.1 主控器的选择

软PLC是针对电气控制系统设计的紧凑的、多功能的新型软PLC，具有可靠性高、抗干扰能力强、易操作及编程方式灵活等特点，符合IEC61131-3标准的要求。笔者选择该软PLC作为电气控制器核心控制器件，可以采用梯形图语言、图形语言和ST文本高级语言3种PLC编程语言编程，在一个项目里可以根据实际需要采用不同的语言编写程序，且不影响整个程序的编译和执行。

该软PLC能够满足电气系统的环境适应性要求：工作温度为－50-80℃；防护等级为IP67，可以耐受严寒、高温、振动、湿气及冲击等恶劣环境，模块安装方便而不需要另外的保护措施。开关网络以硬件方式实现I/O端口的灵活配置，利用编辑环境可以模拟系统实现，同时可以实现在线实时动态调试。因此，该软PLC非常满足各种恶劣环境下电气控制系统的控制器的要求。且该软PLC具有丰富的片上资源，内含128KByte的数据存储空间和256KByte的程序存储空间，为实现复杂的控制算法提供了保障；具有丰富的I/O资源，可满足系统对外围信号的采集，具有符合CAN2.0规范的总线接口可以实现同其他单体之间的信息传递，几乎不需要系统扩展即可满足控制系统对硬件资源的需求。因而，采用该软PLC为控制核心设计的控制器，不仅可减少元器件的种类和数量，简化设计，而且可提高系统的可靠性[1]。

2.2 电气控制器的软件系统

本文设计的控制系统的硬件结构图如图1所示，软PLC中的西门子工控机IPC677包含若干个西门子PC477模块，具有现场编程调试、现场监控等功能。PC477下位设有若干ET200s模块，ET200s的输入输出模块用来控制转盘以固定角度转动、控制气缸推动推送杆伸出与回收等动作。

图1 控制系统硬件结构图

为了实现多位置分度式弹夹送料机构的自动控制，在推送杆对应的料架位置处设置一个压力传感器和计数器。多位置分度式弹夹送料机构的控制流程图如图2所示。当多位置分度式弹夹送料机构的控制系统上电后，控制系统首先检测整个系统是否处于正常工作状态，如果系统状态异常，自动重启。当检测系统正常工作后对系统内的计数器数据进行初始化。压力传感器通过检测料架的受力判断当前料架上是否还有工件需要推送，计数器用来记录压力传感器没有压力的料架的个数，定义为无压力次数（即空料架的个数）。系统初始化完成后，首先检测压力传感器数据，判断当前料架上是否有油封需要推送。若检测到料架上有工件，则控制推送机构推送工件，并返回上一步工序继续检测；若检测到压力传感器上没有数据，则将计数器的数据“i”加1，并判断数据“i”的大小。若“i”＜8，表明还有料架上的工件没有进行推送，此时控制机构转动料架的转盘，并继续推送工件，返回上一步进行压力传感器压力检测；如果“I”等于8，则表示无压力次数达到8次，表明所有料架均为空料架，机构料架上所有工件推送完成，机器自动停止，等待工人一次性上料或停机，至此完成整个机构工件的推送。