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PLC映像寄存器狀態掩藏及應用
PLC映像寄存器狀態掩藏及應用
一、概述
PLC在工業生產中得到了廣泛的應用。在用PLC構成的監控系統中，如果巧妙地利用PLC內部映像寄存器狀態變化的規律和特點，就更能發揮出PLC在監控系統中的獨到優勢，使系統更加完善。筆者將PLC應用于煤礦大型主排水泵、主通風機以及變電所二次接線監控系統中，均采用PLC映像寄存器工作循環過程中所形成的狀態掩藏，實現中央復歸重復動作，收到了很好的效果。現以日本三菱F1系列PLC為例，介紹PLC映像寄存器狀態掩藏及其在工程中的應用。
二、PLC信息處理規則及映像寄存器狀態的掩藏
1、PLC工作方式及信息處理規則
可編程序控制器工作方式一般為掃描工作方式，如圖1所示。它分為3步進行［1］，即輸入處理、程序處理、輸出處理，這種工作方式有其顯著的特點：
圖1 PLC掃描工作過程
（1）在程序處理前，PLC將所有輸入端子的狀態讀入輸入映像寄存器，此后在整個程序處理中與外界隔開，即使輸入狀態發生變化，輸入映像寄存器的內容也不變化，直到下一掃描周期的輸入處理階段才讀入這一變化。
（2）程序處理階段程序是從頭開始順序執行的，在指令中涉及到輸入輸出狀態時，PLC從輸入映像寄存器中讀取的是上一階段采樣輸入端子的狀態；從輸出映像寄存器讀取的是映像寄存器的當前狀態。每次執行結果都寫入有關的映像寄存器，因此，除輸入元件外各元件的映像寄存器的內容隨著程序的執行在不斷地變化。
由此可見，PLC對信息處理遵守了以下規則：
（1）輸入映像寄存器的內容在整個工作周期是不變的，保存值決定于刷新階段輸入端子的狀態。
（2）輸出鎖存器的內容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器的內容決定，輸出映像寄存器的內容是隨程序的執行而變化的。
2、映像寄存器狀態的掩藏
F1系列可編程序控制器在內部有許多存儲單元，按其功能分為輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數器等，各自都對應著映像寄存器。按照PLC信息處理規則，可編程序控制器在程序運行的每一個周期內，輸入映像寄存器的狀態與其在程序中的位置無關，在整個工作周期是不變的。而輸出映像寄存器及輔助繼電器的狀態則是與其所處的位置不同而變化的。如果借助一些輔助繼電器，把輸入映像寄存器的狀態暫時記憶下來，待新的循環周期中使用，則有利于鑒別輸入映像寄存器狀態的變化，這就是映像寄存器狀態的掩藏。
如圖2所示，圖中000～002及400為輸入繼電器，35為輸出繼電器，100～102為輔助繼電器，000～002通過100～102實現了狀態掩藏。在一個新的運行周期中，所有的輸入映像寄存器均為新的掃描周期采樣所得到的新的結果，而輔助繼電器100～102之中，是掩藏的相應的輸入映像寄存器上一循環周期的采樣結果。程序從第0步開始順序執行，即便是輸入映像寄存器的狀態發生了變化，在程序運行到第11步之前，輔助繼電器100～102的狀態不會變化，只有執行到第11步指令以后，輔助繼電器100～102才隨000～002的狀態而變化。100～102變化以后，又把000～002新的狀態掩藏起來，一直保持到下一個周期。
圖2 映像寄存器狀態掩藏
三、映像寄存器狀態掩藏在工程中應用一例
在發電廠、變電所和一些大型生產設備中，一般都裝設中央復歸重復動作的事故信號和預告信號裝置，即被監控的各路工作狀態其燈光信號對應到每一路，而音響報警信號則是共用一個，當某一路發生故障時，希望音響信號能夠人為地解除，以免干擾技術人員進行事故處理。當第一個故障報警信號被復歸后，如又有另一路發生故障，音響信號能再次啟動報警。
在以往的繼電器-接觸器監控系統中，這種重復動作是采用不對應回路和沖擊繼電器實現的，僅僅這一功能，就要增加許多的繼電器接點和接線，增加了系統的復雜性。而在PLC構成的監控系統中，利用映像寄存器狀態掩藏技巧，就可很容易地實現音響報警復歸重復動作功能。
如圖3所示程序梯形圖中，第0～22步為8個保護支路，在被監控的系統運行正常時，保護信號的輸入均為“0"，其對應的映像寄存器000～007的內容也均為“0"。當有一路(比如第1路)出現故障時，程序在刷新階段把映像寄存器000刷新為“1"，其余均同系統正常時的情況。在程序執行階段，程序將按順序逐條執行，當執行到第0步時，因為映像寄存器000為新的狀態“1"，輔助繼電器100為原來的掩藏狀態“0"，所以音響報警輸出端子對應的映像寄存器35被置為“1"，為報警做好了準備；執行到第26步以后時，輔助繼電器100被置為“1"，為解除音響創造條件。程序順序執行完以后集中進行輸出刷新，報警信號通過輸出端子啟動音響設備報警。
圖3 能復歸重復動作梯形圖
在新的掃描周期，由于故障的存在和前一個掃描周期的結果，000和100均為“1"，但在這里采用的是一條置位指令，所以，只要沒有新的操作，報警一直進行到解除為止。
當需解除音響時，按下音響解除按鈕，輸入刷新階段映像寄存器400被置為“1"，程序執行到第23～25步時，映像寄存器35被清零，待到輸出刷新時音響停止。至此，雖然故障沒被排除，其映像寄存器000仍為“1"，但映像寄存器35已被清零，從而達到音響復歸的目的。
在上一個故障報警被解除以后，如果又出現一個新的故障，仍然可以按照上述的過程報警和復歸，從而實現了音響重復動作。
四、小結
由PLC輔助繼電器對輸入映像寄存器狀態進行暫時掩藏，比較前后兩個周期輸入映像寄存器狀態的變化，形成一個脈沖指令，以代替沖擊繼電器利用電流變化率實現的效果，不需要增加任何設備，結構簡單、性能可靠，是一種較為理想的方法。