定时器与计数器应用程序实例.docx
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定时器与计数器应用程序实例
定时器与计数器应用程序实例
——消防变频给水装置
1、装置构成、控制要求和PLC接线图
装置由稳压补水、消防泵组及变频控制柜等组成。
可满足消防供水的规范要求，接受和处理各种消防信号，发出各种运行、故障等报警信号。
装置的输入/输出信号通过无源触点，与中控室进行通讯应答。
装置配备情况：
消防泵，配置3台，主泵为变频拖动，另两辅泵为工频运行，消防信号发生时启用；补水泵，2台，交替运行，故障时自行切换，对压力水罐进行日常性随机补水。
控制要求：
各泵的运行都有手动/自动两种操作运行模式；有运行指示和故障指示；稳压泵交替运行，稳压泵依据电接点压力表的上、下限信号自动补水；消防泵根据所需压力自动投切，维持恒压供水。
故障泵能自动切除，等待泵自动投入。
消防泵根据压力仪表输出的上、限信号进行自动投切，由1#变频泵进行压力细调，另两台工频泵进行压力粗调。
装置具有自动/手动巡检功能。
另外，临时需用生产供水时，补水泵长时间补水不足时，由消防1#泵代替补水泵补水，小功率补水泵停止运行。
消防泵补水运行是按电接点压力表信号进行的，但消防运行是按压力仪表输出的上、下限信号进行的，二者压力设置值有所不同。
可以现场控制，也可以由工控室的信号控制。
由中控室来的无源触点并接于PLC输入回路的触点上，可对系统启/停止进行遥控；PLC输出继电器的无源触点信号，又返回中控室，便于工作人员监控装置的运行状况。
该装置PLC为西门子产品，损坏后进行修复，换用了40点LG型PLC，并重新根据运行要求编写了控制程序。
PLC的接线图如下图1：
手动/自动的切换由SA1（万能开关）实施，手动控制电路和终端电器（接触器、指示灯）电路仍维持原状——也无必要改动，省略未画。
修复与整改任务，是弄明白PLC的输入/输出信号的性质，换用PLC并重新编写程序电路。
工作重点如下：
A、登记I/O口信号类型、接线线号，有设备图纸时供参考时当然更好；B、或者重画一下PLC的输入/输出接线图，更利于编程时参考；C、PLC的硬件电路是已经定型的，在此硬件基础上编写相应的软件程序；D、现场调试和程序修正。
用户只提供了“粗略”的控制方案，控制的“细节”部分需与现场工作人员一起落实并修正。
2、消防变频给水装置的程序电路（见图2—图5）
该控制程序是在工作现场边试验边整改完成的。
程序电路中有很多修改的“痕迹”。
现场编写的程序电路，肯定不如办公室中编制的程序那么结构优化，层次分明。
在多次修改中，可能会出现重复性程序语句，也可能遗留无用的程序段，找不到某元件的来龙去脉和用途，所谓“程序垃圾”是也。
这都不要紧，先完成任务再说，有些控制要求，对相关的“快捷指令”——功能指令不熟悉，也可以采用笨法子——用基本指令来完成，多写几行程序电路没有问题。
将任务完成后，再考虑优化方案。
调试结束后，先将程序保存一下，再对程序进行一下“规范化”处理，如删除“程序垃圾”等，也利于以后的程序阅读和维修。
图1消防变频给水装置PLC接线图
在上篇《PLC程序中定时器和计数器的配合应用》一文中，以对本程序中的“单元”程序段做了讲解，与本文结合来看，对于本文程序的理解，就轻松多了。
因为程序本身已加了注解，就不再有过多的纯文字性叙述了。
程序首行，出现了T100定时时间为6秒的得电延时接通定时电路，但T100的触点在168行才出现，程序首行是在以后设备回访时追加的。
其中原委是这样的：
操作人员反映，设备每次上电时，都要报出变频器故障，当然上电后，可以将故障信号复位掉，总感觉是个缺陷。
原因为变频器上电期间，系统自检结束后，变频器内部故障报警继电器得电，常闭触点才得以开断。
为解决这个问题，添加了首行上电延时报警控制，F10相当于FX编程器中的M8000，是“运行中接通”特殊辅助继电器，装置上电后，延时6秒后，变频器故障报警信号才生效。
解决了变频器上电误报警问题。
图2消防变频给水装置程序电路第一段
须注意程序电路中对主控指令的应用。
控制的优先权层次如下：
1）本装置的控制要求中，消防为第一命令信号，消防命令发出后，自动/手动巡检、稳压补水等控制都得暂且中止，系统优先运行消防供水程序；
2）当巡检信号到来时，稳压补水需暂且中止，系统优先运行巡检程序；
3）当补水泵因用水量过大，补水不足时，换用1#消防泵补水，而两泵交替补水程序被中止。
对以上控制中“优先权”的处理，本程序电路，采用了三个主控指令，达到了控制目的。
采有的主控指令为“MCS1，MCSCLR1”，“MCS2，MCSCLR2”，两个主控指令为嵌套使用；“MCS0，MCSCLR0”主控指令为独立作用。
图3消防变频给水装置程序电路第二段
图4消防变频给水装置程序电路第三段
图5消防变频给水装置程序电路结束段
4、主控指令应用说明：
1）主控指令的独立应用
图6FX编程器主控指令的独立应用
上图电路中，当X0接通时，MC至MCR之间的程序电路就被执行。
从单独的一对MC、MCR看来，主控指令形成了“一个公共触点M11”，当X0为OFF时，M11公共触点断开，MC至MCR之间的程序电路因与左母线开断，不具备执行条件。
用新版本编程软件编写的图2-39电路，M11、M21串接于左母线的常开点，在程序电路中是不存在的，只有在程序监控状态下，才呈现出来。
而MCR主控指令结束后面的程序电路，则又是直接与左母线相连接的。
当主控指令独立（非嵌套应用）使用时，其编号如MCNO、MCRNO或MCN1、MCRN1可以被重复多次使用，并不会出现竞争，因其生效条件——X0、X10的接通——不是一个条件。
图2-39中，“MCNO”即被重复使用了两次。
FX编程器主控指令特点：
A、MC、MCR须成对出现，前者为主控开始，后者为主控结束及执行的返回；
B、指令序号为N0-N7（嵌套指针），共8个。
每个主控指令须占用一个M或Y元件。
一般是占用一个辅助继电器M元件，当M11被主控指令占用时，其线圈不应再被其它程序电路所驱动，以避免形成双线圈输出，造成动作混乱。
M11的触点元件可根据需要，进行取用。
FX、LS两种编程器中的主控指令对照表（表1）：
FX系列
编程器
MC
MCR
嵌套级
嵌套指针
主控。
公共串联触点的连接。
主控复位。
公共串联触点的清除。
8
N0—N7
LS系列
编程器
MCS
MCSCLR
嵌套级
嵌套号
主控。
主控开始。
主控复位。
主控结束。
8
0--7
LS编程器的主控指令，不占用Y、M元件，编号用数字表示，如“MCS0、MCSCLS0”、“MCS3、MCSCLS3”等，具体应用参见上文图2-35～图2-38的消防变频给水装置程序电路。
2）主控指令的嵌套应用
图7FX编程器主控指令的嵌套应用
从上图可以看出，级N0具有最高优先权,级N1次之,级N2优先权最低.级N2的中”程序电路3”的执行条件,是在级N0、级N1都被执行后，X20接通时，程序电路3才具备执行条件。
级NO的执行：
即使X10不被接通,级N1、级N2不被执行，当X0接通后,级N0被激活,程序电路1仍被执行，并由此跳越至程序电路6。
让我们再回到消防变频供水装置的程序电路，见图2--5，电路中应用了三个主控指令，但主控嵌套指令只有两个，另一主控指令是独立使用的。
程序整体结构及主控指令应用示意见下图:
图8消防变频供水装置的程序结构图
从图程序结构图可以看出，对消防信号的处理为最高优先级别，消防信号产生时，自动巡检、消防泵补水和补水泵补水程序均被中止；消防泵补水为第二优先级；而补水泵的运行程序为最低优先级，在消防泵补水运行和巡检动作时，运行都被中止。
通过对主控指令的应用，规定了相关程序流程的动作次序和（权限），使之按“既定方针”运行。
5、消防变频供水装置程序电路对输出驱动电路的处理
从图8消防变频供水装置的程序结构图中看出，对输出驱动和指示电路，是作为公共程序电路来处理的。
当一个输出点为“多重程序电路”所驱动，或是处于多个主控指令所控制下时，应该将此输出电路“提取”出来，作为公共程序电路来处理。
对输出电路的处理见下面的示意图：
图9多重控制方式下对输出线圈的驱动处理（示意图）
多个控制环节（如手动/自动的控制），多个控制电路的输出结果，都指向对P40输出线圈的驱动，此时P40只有独立于各个控制电路（环节）之外，做为一段“公共程序电路”，才能很好地处理由各个控制电路（环节）来的驱动信号。
当P40处于M1—M5的任意位置——如将其放置于M4或M5的位置，只有MCS0主控生效时，P40才能受控动作，而当M30开断时，其它控制环节的输出，对P40的控制都是无效的，是无法实现控制功能的。
旷野之雪
2011年2月19日星期六
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