西门子代理电源

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PLC双线圈输出与双线圈驱动的工作原理和区别是什么

1. 位元件输出执行和双线圈

  位元件的驱动输出在梯形图中是由线圈输出指令 OUT 和功能指令的操作来完成的，但两种指令的执行有很大的区别，

  1)OUT指令执行

  不管驱动条件是否成立，OUT 指令都要执行输出。驱动条件成立，则输出执行为 ON (下面用1表示)，驱动条件不成立，则输出执行为OFF(下面用0表示)。

  2)功能指令执行

  位元件也经常作为功能指令的操作数进行驱动，例如 SET Y0、RST Y0、MOV K10 K4Y0 等。同样，这些功能指令均有驱动条件，功能指令仅当驱动条件成立时，才执行指令的操作功能。其执行结果会送到 I/O 映像区或 RAM 存储区中去保存，而驱动条件不成立时，执行的结果仍然保持不变，直到通过执行新的指令操作得到新的执行结果为止。

  什么叫双线圈?在梯形图程序中，如果一个位元件的线圈被驱动两次或两次以上，就叫双线圈。根据驱动所用的指令不同，双线圈在程序中又分为三种结构。

  (1)用OUT指令驱动同一个位元件两次或两次以上。

  (2)用OUT指令和功能指令驱动同一个位元件两次或两次以上。

  (3)用两个功能指令驱动同一个位元件两次或两次以上。

  上面三种结构，第(1)种和第(2)种称为双线圈输出，第(3)种称为双线圈驱动。在程序中这两种情况执行的结果是不同的，下面分别给予讨论。

  2.双线圈输出

  所谓双线圈输出是指位元件在编程中用OUT指令驱动了两次或两次以上，或者用OUT 指令和功能指令驱动了两次或两次以上，程序如图5.1-8所示。

  图5.1-8 双线圈输出程序例1

  图5.1-8(a)为Y0用OUT指令驱动了两次，是一种典型的双线圈输出。这种程序设计的本意是：如果输入采样为X0接通，X1断开，则Y0，Y1，Y3均为1;如果输入采样为 X0 断开，X1 接通，则 Y0，Y3 均为 1。那么程序运行结果是不是这样呢实际上不是，图5.1-8(b)是实际运行监控结果，当 X0 接通、X1 断开时，Y0，Y3 均为0，仅Y1=1。而且发生了一个初学者感到奇怪的现象，X0接通，Y0没有输出;Y0常开触点没接通，YI却有输出，这种现象只能通过OUT指令的执行特性和程序的扫描执行过程来说明。

  当X0接通时，第0行，Y0=1，执行结果马上影响第2行，Y0触点动合，Y1=1。到第4行，由于X1断开，但OUT指令仍然得到执行，使Y0=0，执行结果马上影响第6行，Yo 触点不动作，使 Y3=0。由扫描原理可知，输出 Y 的状态是以 I/O 映像区中后的状态在END 指令执行后统一刷新送到输出锁存存储区中，然后传送到各相应的输出端子，所以，结果是Y1=1，Y0=Y3=0。正是OUT指令的这种执行特性和梯形图的扫描，才产生了所谓的双线圈问题。

  再来看看图5.1-9(a)，图中Y0用OUT指令和SET指令分别驱动了一次，这是另一种形式的双线圈输出。这种程序会不会同样存在线圈驱动互有影响而得不到预想得结果呢假定X1接通，X0断开，希望得到Y0=Y1=Y2=1的输出结果，但实际上，X1接通后，SET Y0指令使Y0=1，到第6行，Y2=1，重新扫描原第0行，执行OUT指令，Y0=0，到第2行，Y1=0。这就是为什么实际运行结果却是Y0=Y2=1，Y1=0。当X1断开后，Y0应该保持置1 状态，但实际监控结果却是 Y0=Y1=Y2=0。为什么?因为，虽然 X1 断开后，Y0 保持置1 状态。但再次扫描到首行时，由于X0断开，OUT指令执行使Y0的状态由1变为0，相当于执行了一条RST Y0指令，Y0=0，使Y1=0，如果这时X1已断开，则SETY0指令得不到执行，而又使Y2=0，程序执行的后结果是Y0=Y1=Y2=0。在含有OUT指令输出的双线圈输出中，由于 OUT 指令执行的特性会使输出状态互相影响而导致程序运行后得不到预期的输出结果。

  图5.1-9 双线圈输出程序例2

  对图5.1-8和图5.1-9的双线圈程序分析可以得出这样的结论：双线圈输出不存在编程语法错误。编程软件可以接受双线圈输出，但由于两个线圈的驱动互有影响，在程序结构复杂时，会得不到程序设计所预想的结果，导致控制失误。因此，在梯形图程序中，应避免出现双线圈输出设计，特别是输出继电器Y的双线圈输出设计。

  但也有例外，如果双线圈输出并不在同一扫描周期内，则不会产生双线圈输出问题，如利用条件转移指令CJ设计的手动、自动程序。由于手动和自动程序不会在同一扫描周期被执行，因此，在这两个程序段可以允许有相同的线圈输出，并不构成双线圈输出。类似的还有STL指令步进程序SFC梯形图。在步进程序中，由于一定时间仅在一个状态被激活，因此，在一个状态里不能出现双线圈输出，而在不同的状态可以有相同的线圈输出，这不叫作双线圈输出。但也要注意，两个相邻状态也不能出现相同线圈的输出。

  3. 双线圈驱动

  在梯形图程序中，如果相同的位元件输出仅出现在功能指令的操作数中，而且在一个扫描周期内出现在两个或两个以上的功能指令，则称为双线圈驱动，以示与双线圈输出的区别。

  双线圈驱动属于指令的操作与驱动，关于功能指令的执行已在上面给予说明。由于功能指令仅在驱动条件成立时才执行，而当驱动条件断开后，执行结果仍然被保存，直到下一条功能指令改变执行结果为止。因此，双线圈驱动不存在双线圈输出那种输出驱动互相影响的情况，双线圈驱动是一种正常的编程。

  在双线圈驱动中，如果多个功能指令驱动一个线圈，线圈的状态则以后一个执行的功能指令的操作结果为准。图5.1-10为一个多次用SET，RST指令对Y0进行操作的程序。Y0 的状态决定于后执行的SET、RST指令，而与指令在梯形图中的位置无关。如果同时有几个指令被执行，如先接通X0，又接通 X2，再接通 X1，则 Y0 的状态由接近 END 的功能指令执行结果决定，图中，为X2所驱动的SET Y0指令接近END指令，所以Y0=1。而不是后执行的X1所驱动的RST Y0指令。

  图5.1-10 SET、RST双线圈驱动

在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想.

一、控制继电器存在的缺点

　　今天继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。

二、可编程序控制器的优势、特点及功能

　　可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。

１、顺序控制

　　顺序控制是PLC基本、应用广泛的领域。所谓的顺序控制，就是按照工艺流程的顺序，在控制信号的作用下，使得生产过程的各个执行机构自动地按照顺序动作。由于它还具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点，所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。它主要是根据操作按扭、限位开关及其它现场给来的指令信号和传感器信号，控制机械运动部件进行相应的操作，从而达到了自动化生产线控制。比较典型应用在自动电梯的控制、管道上电磁伐的自动开启和关闭、皮带运输机的顺序启动等。例如我分厂的原料混料系统就是利用了PLC的顺序控制功能。

２、闭环过程控制

　　以往对于过程控制的模拟量均采用硬件电路构成的PID模拟调节器来实现开、闭环控制。而现在完全可以采用PLC控制系统，选用模拟量控制模块，其功能由软件完成，系统的精度由位数决定，不受元件影响，因而可靠性更高，容易实现复杂的控制和的控制方法，可以同时控制多个控制回路和多个控制参数。例如生产过程中的温度、流量、压力、速度等。

３、运动位置控制

　　PLC可以支持数控机床的控制和管理，在机械加工行业，可编程控制器与计算机数控（CNC）集成在一起，用以完成机床的运动位置控制，它的功能是接受输入装置输入的加工信息，经处理与计算，发出相应的脉冲给驱动装置，通过步进电机或伺服电机，使机床按预定的轨道运动，以完成多轴伺服电机的自控。目前以用于控制无心磨削、冲压、复杂零件分段冲裁、滚削摸削等应用中。

４、生产过程的监控和管理

　　PLC可以通过通迅接口与显示终端和打印机等外设相连。显示器作为人机界面（HMI）是一种内含微处理芯片的智能化设备，它与PLC相结合可取代电控柜上众多的控制按钮、选择开关、信号指示灯，及生产流程模拟屏和电控柜内大量的中间继电器和端子排。所有操作都可以在显示屏上的操作元件上进行。PLC可以方便、快捷地对生产过程中的数据进行采集、处理，并可对要显示的参数以二进制、十进制、十六进制、ASCII字符等方式进行显示。在显示画面上，通过图标的颜色变化反应现场设备的运行状态，如阀门的开与关，电机的启动与停止，位置开关的状态等。PID回路控制用数据、棒图等综合方法反映生产过程中量的变化，操作人员通过参数设定可进行参数调整，通过数据查询可查找任一时刻的数据记录，通过打印可保存相关的生产数据，为今后的生产管理和工艺参数的分析带来便利。

５、网络特性

　　PLC可以实现多台PLC之间或多台PLC与一台计算机之间的通讯联网要求，从而组成多级分布式控制系统，构成工厂自动化网络。

　　(1)  通过通讯模块、上位机以及相应的软件来实现对控制系统的远距离监控。

　　(2)  通过调制解调器和公用电话网与远程客户端计算机相连，从而使管理者可通过电话线对控制系统进行远距离监控。

  结束语

　　可编程控制器作为一种通用的工业控制器，它可用于所有的工业领域。当前国内外已经广泛的将可编程控制器成功地应用到机械、冶金、石油、化工、纺织、交通、电力等各个领域，并取得了可观的技术济济效益。而且它还代表当今电气控制技术的世界水平，它已与数控技术    、CAD／CAM技术、工业机器人技术并列为工业自动化技术的四大支柱。