真值表在PLC逻辑梯形图编程中的应用

真值表在PLC逻辑梯形图编程中的应用2010年第3期昆钢科技KungangKeji2010年7月真值表在PLC逻辑梯形图编程中的应用刘卫标(重型装备制造有限公司)摘要通过炼钢厂一作业区称重辊道控制系统,热送转盘控制系统两个实例,说明真值表在逻辑梯形图中的应用程序和方法,使用真值表,逻辑梯形图编程思路清晰,程序简单实用.关键词逻辑控制PLC逻辑梯形图真值表ApplicationofTruth-tabletoPLCLADProgramLiuWeibiao(HeavyEquipmentManufacturingCo.,Ltd.)AbstractTheprocedureandmethodsoftheapplicationthetruth-tabletothePLCLADprogramwasintroducedbytwoexamplesofbilletweightingcontrolsystemandtransportinghotbilletsturntablecontrolsystem.Theapplicationoftruth-tabletoPLCLADwasmadethatthethinkingofLADprogramwasclearandtheprogramwassimpleandpractica1.KeyWordsLogiccontrol;PLC;LAD;truthtable1前言炼钢生产一线,设备检修维护人员少,任务紧的矛盾比较突出,为了解决这一矛盾,各单位都在努力提高设备控制的自动化水平,由此对检修维护人员技能和素质的要求也越来越高,检修维护人员除了要掌握设备的基本知识,还应对各种自控系统硬件的结构及软件的编程方法有所掌握.例如PLc(Pr0grammahleLogicalContro1)可编程逻辑控制系统以其特有的稳定性,简易性,快速响应性,易学性等性能,成为冶金工厂的主流自动控制系统,掌握一种PLC语言进行编程成为必备技能.在PLC的三种常用语言中,逻辑梯形图语言LAD(Ladderdiagram)结构因与电气控制系统的二次控制回路相似,应用最为广泛.针对各种复杂的生产工艺,根据给定的条件,理清思路,编写实用,简洁的控制程序,是使PLC系统充分发挥作用的关键,而利用真值表编写逻辑梯形图程序,是一个简便,实用的途径.笔者通过两个工程实例,详细介绍了通过真值表编写逻辑梯形图的程序和方法.2基本概念2.1真值表描述输入变量取值组合和输出变量对应关系的表格,叫做真值表.每一个输入变量有0和1两个取值,n个输入变量有2n个不同的取值组合.如果将输入变量的全部取值组合和相应的输出变量值一一列举出来,即可得到真值表.2.2逻辑函数逻辑函数就是研究输入信号的状态和输出信号的状态之间的逻辑关系.输人变量是函数的自变量,输出变量是函数的因变量,亦即函数值.由真2010年第3期刘卫标:真值表在PLC逻辑梯形图编程中的应用值表可以写出各个输出变量的逻辑函数表达式.2.3逻辑梯形图逻辑梯形图是一种编程语言.在原电器控制系统中常用的接触器,继电器梯形图基础上演变而来的,它与电气操作原理图相呼应.它的最大优点是形象,直观和实用,为广大电气技术人员所熟知,是PLC控制器的主要编程语言.梯形图与电气控制系统梯形图的基本思路是一致的,只是在使用符号和表达方式上有一定区别.PLC控制器的梯形图使用的是内部继电器,定时/计数器等,都是用软件实现,其主要特点为使用方便,维修灵活.这是传统的电气控制的继电器梯形图的硬件接线所无法比拟的.逻辑梯形图与逻辑函数是一一对应关系,是逻辑函数的图形化表示.在逻辑梯形图程序中,每一段程序代表一条逻辑函数指令,最右边的是函数值,左边部分是输入条件,亦即函数变量.当且紧当输入条件全部为1时,函数值输出才为1,否则,函数输出为0.一条条逻辑梯形图指令,组成了用户的程序,满足不同的生产工艺需要.2.4PLC控制器PLC控制器自动化系统的核心部件.从硬件的角度讲,它是一台设备,模块化的包装,塑料外壳,里面是电路板,电路板由电源电路和控制电路两个部分组成.电源部分通过变压,整流,提供各种规格的直流电压给控制电路.控制电路由4个部分组成:中央处理器CPU(centerprocessUnit),存储器,通讯接口电路,底板接口电路.现在多数CPU将电源分离出来,单独做成电源模块,通过底板向CPU和其他控制模块供电.程序通过CPU的通讯接口从计算机传到cPu的存储器中保存.从软件的角度讲,CPU是一个操作平台,由系统程序和用户程序组成.系统程序定时对输入映像区,用户程序,输出映像区进行扫描.当用户程序下载到cPu后,CPU按照从上到下,从左到右的顺序,扫描用户程序,根据输入映像区的状态,按照用户程序的要求,计算出逻辑结果,并将结果存在相应的输出映像区.用户的程序就存储在CPU的存储器中,随时被CPU调用.3用真值表编写逻辑梯形图的基本思路首先,了解工艺流程,分析工艺要求,罗列出输人条件,输出条件,根据工艺要求,理清输入条件,输出条件之间的连锁关系,搞清输入条件的各种组合情况,每种组合情况对输出的影响,列出真值表.其次,在真值表中将输出状态为1的几种输入组合情况相加,得出各输出的逻辑函数表达式.再次,根据逻辑函数表达式,编写逻辑梯形图,形成用户程序,通过编程通讯口,将程序下载UCPU逻辑控制器中,来驱动相应的驱动元件,从而达到控制设备的目的.4真值表在实际工程中的应用4.1炼钢厂一作业区称重辊道控制系统4.1.1工艺介绍热送钢坯出1号连铸机转盘后,进入称量辊道,在称量辊道的中间有一个热金属检测仪,检测到钢坯到来的信号,称量辊道慢速运行,升降挡板前热金属检测仪检测到信号后,在称量辊道停止,进行称量,称量完毕,挡板下降,挡板下限位得电,称量辊道重新运行,将热钢坯送往下一工序,整个工艺如图1.=j:棒材厂图1钢坯称重工艺示意图Figure1ProcessDiagramofBiletsWeighing4.1.2确定输入信号对图1进行分析,该系统的输人条件包括:减速,嘲/,rL甲甲甲十/蛔?2O?昆钢科技2010年第3期位热金属检测仪(I1)信号,停止位热金属检测仪(I2)信号,升降挡板下降位接近开关(I3)信号,停止位热金属检测仪得电后10秒得电(M1)信号.4,1.3输出信号输出信号包括:称量辊道减速置位(Q1S)信号,称量辊道减速复位(Q1R)信号,称量辊道停止位置(Q2)信号,称量辊道运行(Q3)信号,升降挡板下降/上升(Q4,得电下降)信号.4.1.4输入条件的联锁情况正常情况下,I1,I2不可能同时得电,如果同时得电,就会出现堵坯现象,应立即转为手动,清理完堵坯恢复正常后,再转到自动.另外,I1得电时,Q1置位;M1得电时,Q1复位.4.1.5输入条件可能出现的组合情况由工艺条件分析可知I1得电时,I2不得电,加上条件I3,有两种组合情况.I1不得电时,I2,I3有4种组合情况.综合所有情况,可能出现的组合情况有6种.表1辊道称重真值表Table1Truth-tableofBilletsWeighingControlSystemM1只有在I2得电后,才可能得电,考虑M1输入条件,输人条件的组合情况变成8种.罗列后得真值表如表1.4.1.6简化后各输出变量的逻辑函数Q1:I1得电时置位,M1得电时复位.02=而12西面+I一1I2一I3M1=一111213(面+舭):一1112I一3一一一一一一一一Q3=I1I2I3M1+IlI2I3MI+I1I2I3IlI1+IlI2I3M1+订I2I3M一1+I2I3M1一一一一一一一=I2I3Ml(I1+I1)+I2I3Ml(I1+I1)+IlI2I3一一一=I2I3Ml+I2I3M1+I1I2I3=I2M1(I3+I3)+五I2I3:I2M1+I1I2I34.1.7PLC程序根据逻辑函数,编写的控制程序如图2.图2称重辊道PLC控制程序Figure2PLCControlProgramofBilletWeighing4.2炼钢厂一作业区热送转盘控制系统在该系统中,由于输入变量与输出变量相对较多,相互联锁复杂,更能体现真值表的强大功能.4.2.1工艺状况分析叭Z)I【嵋一nnn+眦mm一一一豫一nnn+一mmm一硌一”一硌一一一n一儿一n=2010年第3期刘卫标:真值表在PLC逻辑梯形图编程中的应用转台旋转一周,有4个工位,转台辊道按箭头方向为正转,相反方向为反转.第一工位:转台固定挡块在北接近开关位.过渡辊道有钢检测开关检测到信号后,过渡辊道,转台二组辊道正转,钢坯向固定挡板方向运行,进入转台区域.当热金属检测仪检测到信号后,辊道停止.这一过程谓之进钢.转台沿顺时针方向旋转90度,转台上的固定挡块接近东接近开关,转台停止.转台二组辊道反转,称量辊道正转,将钢坯送出转台区域.这一过程谓之出钢.此时转台旋转了90度,转台固定挡块移到了东接近开关位.第二工位:转台固定挡块在东接近开关位.进钢时转台一组辊道正转,出钢时转台一组辊道反转.出钢完毕转台旋转了180度,转台固定挡块移到了南接近开关位.第三工位:转台固定挡块在南接近开关位.进钢时转台二组辊道反转,出钢时转台二组辊道正转.出钢完毕转台旋转了270度,转台固定挡块移到了西接近开关位.第四工位:转台固定挡块在西接近开关位.进钢时转台一组辊道反转,出钢时转台一组辊道正转.出钢完毕转台旋转了360度,转台固定挡块移到了北接近开关位.到此,转台旋转了360度,回到了原始位置.然后周期循环.设备安装图如下:_过渡辊道有钢检测信号=过渡=辊道图3热送转盘控制系统Figure3DiagramofTransportingHotBilletsTurntableControlSystem.4.2-2输入信号系统的输人信号包括:过渡辊道有钢检测信号信号I1,转台北接近开关信号I2,转台东接近开关信号I3,转台南接近开关信号I4,转台西接近开关信号I5,固定挡板前热金属检测仪信号I6,称量辊道减速位信号I7.4,2.3输出信号输出信号包括:过渡辊道正转Q1信号,转台一组辊道正转Q2信号,转台一组辊道反转Q3信号,转台二组辊道正转Q4信号,转台二组辊道反转Q5信号,称量辊道正转Q6信号,转台正转Q7信号.4.2.4相互联锁关系1)过渡辊道与进钢转台辊道一起启动,停止,称量辊道与出钢转台辊道一起启动,停止.2)转台旋转时,过渡辊道,转台辊道不允许运行,旋转到位后才能运行.3)外转台一组辊道与二组辊道之间需相互连锁.4.2.5输入条件的组合情况分析及函数表达式演生输入条件M1:当固定挡板前热金属检测仪有信号时置位,钢坯离开称量辊道减速位时复位.得电代表转台内有钢,Il发信号才能进钢,I7没信号才能出钢.转台固定挡块所在的位置表示转台的位置.转台在各个工位时的信号情况如下:电,电,电.棒材厂电,电.转台在北位时:I2有信号,出钢:Q2,Q6得其它不得电;进钢:Q4,QI得电,其它不得电转台在东位时:I3有信号,出钢:Q5,Q6得其它不得电;进钢:Q2,Q1得电,其它不得转台在南位时:I4有信号,出钢:Q3,Q6得其它:不得电;进钢:Q5,Q1得电,其它不得转台在北位时:I5有信号,出钢:Q4,Q6得电,其它不得电;进钢:Q3,Q1得电,其它不得电.转台旋转时,I2,I3,I4,I5都没有信号.转台静止时,I2,I3,I4,I5只能有一个有信号.?22?昆钢科技2010年第3期综合所有情况,得出十种组合情况,真值表如表2.表2热送转盘真值表Table2TruthtableofTransportingHotBilletsTurntableControlSystem.根据真值表,得出如下逻辑函数:Q1=I2I3I4I5M1+I2I3I4I5H1+I2I3I4I5l+I2I3I4I5Ml=(I2I3I4I5+I2I3I4I5+I2I3I4I5+I2I3I4I5)M1I1Q2:I,I3I4I5MlI7+I2I3I4I5M1I1q3=I2I3I4I5M1I7+I2I3I4I5M1IlQ4:I2I3I4I5HIll+1213I41511I7Q5=1213I415m1I7+1213I4I5lIlQ6=12I3I4I5M1+12I3I4I5Ml+I2I3I4I5M1+I2I3I4I5M1:(1213I4I5+I2I3I415+I2131415+I2I3I4I5)11174.2.6逻辑梯形图程序根据逻辑函数,综合联锁关系,编辑程序如图4.图4热送程序PLC程序Figure4PLCControlProgramofTransportingHotBilletsTurntableControlSystem.5程序应用效果经多年的应用,在多输入无序控制系统中,用真值表编写的程序,包括上述的两个程序修改率相当低,运行稳定.减少了维护检修工程技术人员的劳动强度,提高劳动效率.程序简单易懂,容易记忆,有利于维修工作的开展.两套系统运行至今,相当稳定,除日常的清灰外,几乎无需维护,为生产的稳定运行奠定了基础.6结束语在实际的应用中,真值表的形成很关键,如果编错,程序将变得相当复杂,甚至无法满足工艺要求.因此,在编真值表前,必须认真了解工艺,确定各个工序之间的联锁关系,并进行反复的修改确认.另外,按照工艺的要求,将各个输入输出条件进行分类,有联系的编在一组,无联系的应剔除,尽量简化真值表.一个区域的控制可以形成多个真值表,前道工序的输出可以作为后道工序的输人条(下转第25页)2010年第3期陈建泰:优化轧制规程预防十二辊轧机打滑实践?25?根据生产实践,结果表明在采用优化后的轧制规程轧制上述规格产品时,基本杜绝了打滑现象.从而提高了十二辊轧机的产品表面质量和轧机生产能力,创造了较好的经济效益.4结论1)以预防打滑为目标的轧制规程的优化主要原理依据是公式(2),可以通过此公式计算找到一个合适的各道次压下量和一个适当的张力制度,使各道次的值在安全范围内.2)一般来说,通过增大易打滑机架的前张力或降低后张力均可以减小值,但是判断增减压下量对值的影响,要综合分析才能下结论.参考文献:1】赵志业.金属塑性变形与轧制理论【M.北京.冶金工业出版社,1980.92】白振华等.冷连轧机的打滑判断条件及打滑防治措施lM1.上海金属.2004.7:2102133】曾武.冷连轧打滑时工艺参数分析及在生产中的应用【J1.钢铁研究.1989.2:3438(上接第22页)件.同时,应先将生产线划分为相对独立的几个区域,由不同的工程技术人员进行编程,形成子程序,最后集成成一个项目,统一进行调试,可极大地缩短工程的编程时间和调试时间.需注意的是:真值表不适合在时序控制系统和顺序控制系统中应用,比如:洗衣机和红绿灯的控制.参考文献:【1沈志勤.电子技术基础【M.北京:清华大学出版社2006年1月【2】王信义.机电一体化技术手册【M】.北京:机械工业出版社,1994年7月