湖州市西门子PLC代理商

1 PLC中输出滞后输入现象导致的结果 
　　在继电器控制线路中，个个并联电路是同时加电压，并行工作的，由于实际元件动作的机械惯性，可能会发生触点竞争现象。在梯形图中，各个编程元件的动作顺序是按扫描顺序依次执行的，或者说是按串行的方式工作的，在执行梯形图程序时，是自上而下，从左到右，串行扫描，不会发生触点竞争现象。 
　　表面上看起来完全一样的继电器控制线路图与梯形图，它们产生的效果可能不完全一样，甚至某些作用完全相反。图1-1及图1-2给出了两组结构上完全一样的继电器控制线路图与梯形图，控制目的都是为了实现“当X0动作后X1动作，使Y2自保持,使Y0复位”的功能。

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　　当X0动作后，Y0得电并自保持，且为Y2接通、自保持创造了条件。接着X1动作，使Y1得电，Y1的动断点先切断Y0，结果使Y0 复位的目的实现了，但使Y2总不能得电。当X0动作后，Y0“得电”并自保持，在X1动作后， Y1“得电”。所以，在当前扫描周期内，当程序扫描到下面的Y0 、Y1动合触点时，因其线圈此时均已“得电”，它们均处于接通状态。这样，Y2能“得电”且自保持。待到下个扫描周期时，Y0 被复位，达到了控制目的。

   
　　当X0,X1相继动作后，由于Y3,Y4的动作惯性，使Y0在Y2得电且自保持后被复位，达到了控制目的。在X1未动作时，Y1,Y3,Y4均“得电”.在X0动作后，Y0“得电”自保持，待扫描到Y2，Y2不能“得电”。即使X0动作后X1马上动作，顺序扫描又会使Y0复位。结果，Y2仍不能得电。

2 分析输出响应对输入响应的滞后现象的原因 
　　2.1 PLC程序执行过程 
　　PLC对用户程序的执行过程是以微处理器的周期性顺序循环扫描的工作方式进行的。PLC投入运行后，便进入程序执行过程，它分为三个阶段进行，即输入采样、程序执行、输出刷新。PLC开始运行时，首先清除输入输出状态寄存器原来的内容，然后进行自诊断，自检CPU及I/O组件，确认工作正常后开始循环扫描。PLC的每一个扫描过程可用图1表示。

　　(1)输入映像寄存器中的数据，是在输入采样阶段扫描到的输入信号的状态集中写进去的，在本扫描周期中，它不随外部输入信号的变化而变化。 
　　(2)输出映像寄存器（它包含在元件寄存器中）的状态，是由用户程序中输出指令的执行结果来决定。 
　　(3)输出寄存器中的数据是在输出刷新阶段，从输出映像寄存器中集中写进去的。 
　　(4)输出端子的输出状态，是由输出锁存器中的数据决定的。 
　　(5)执行用户程序时所需的输入、输出状态，是从输入映像寄存器和输出映像寄存器中读出的。 
　　2.2 PLC输入／输出响应的滞后现象 
　　在设计PLC控制系统中，显着的不足之处是输入／输出有响应滞后现象。从PLC的输入端有一个输入信号发生变化到PLC的输出端对该输入变化做出反应，需要一段时间，这段时间称为响应时间或滞后时间。 
　　（1）执行程序按工作周期进行，每一工作周期又分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。例如图2所给出的PLC梯形图及其程序执行过程中各映像寄存器及输出端状态表(表1)，现分析 
　　根据执行程序的三个阶段，可将X0映像寄存器，Y2、Y0、Y1映像寄存器及其输出端的状态填入表1中。现分析

　　在第一周期中，因为在输入采样阶段，X0为OFF，则输入映像寄存器中的X0为OFF状态，所以Y2、Y0以及Y1线圈均为OFF状态。 
　　在第二周期中，PLC扫描对梯形图是自上而下，从左到右进行的。当扫描到Y0-1接点时，由于Y0在上一周期中为OFF状态，则Y0-1接点仍为OFF，因而Y2也仍为OFF。当扫描到X0接点支路时，在输入映像寄存器中的X0已为ON状态，因而Y0线圈为ON状态。这时Y0-2接点为ON状态，当扫描到该支路时，Y1线圈为ON状态，但它对X0来说，已滞后了一个工作周期。在此周期中，由于Y0线圈为ON状态，则Y0-1接点在输出刷新阶段也应为ON状态。 
　　在第三周期中，扫描仍是自上而下，从左到右进行的。由于Y0-1接点在元素映像寄存器中的状态已为ON，因此，在程序执行阶段，当扫描进行到该支路时，Y2为ON状态，但这时它对X0而言，已滞后了两个工作周期。 
　　由上述分析可知，Y0线圈和Y1线圈的接通，要滞后X0接点接通一个工作周期。Y2线圈的接通，要滞后X0接点接通两个工作周期。 
　　（2）产生输入／输出响应滞后的其它原因。 
　　除此之外，还有输入滤波器电路的滞后作用、输出继电器的机械滞后作用等影响时间的快慢。 
　　3 结论 
　　（1）PLC 采用循环扫描的工作方式，在执行程序时，即使是和继电器控制线路图相一致的梯形图也有可能导致执行结果不同。 
　　（2）在扫描周期中由于输入信号只在输入阶段读入，在程序执行阶段，即使输入信号发生变化，输入状态表的内容也不会改变，所以在本次循环不能得到响应，这就是PLC的输入／输出响应的滞后现象。大滞后时间为2～3个周期，具体与编程方法有关。但这种滞后响应，在一般工业控制系统是完全允许的。某些需要输入输出快速的场合，可以采用快速响应模块、高速计数模块以及中断处理等措施来尽量减少滞后时间。 

PLC的硬件故障较为直观地就能发现，维修的基本方法就是更换模块。根据故障指示灯和故障现象判断故障模块是检修的关键，盲目的更换会带来不必要的损失。

　　1、电源模块故障

　　一个工作正常的电源模块，其上面的工作指示灯如“AC”、“24VDC”、“5VDC”、“BATT”等应该是绿色长亮的，哪一个灯的颜色发生了变化或闪烁或熄灭就表示那一部分的电源有问题。“AC”灯表示PLC的交流总电源，“AC”灯不亮时多半无工作电源，整个PLC停止。这时就应该检查电源保险丝是否熔断，更换熔丝是应用同规格同型号的保险丝，无同型号的进口熔丝时要用电流相同的快速熔丝代替。如重复烧保险丝说明电路板短路或损坏，更换整个电源。 “5VDC”、“24VDC”灯熄灭表示无相应的直流电源输出，当电源偏差超出正常值5%时指示灯闪烁，此时虽然PLC仍能工作，但应引起重视，必要时停机检修。

　　“BATT”变色灯是后备电源指示灯，绿色正常，黄色电量低，红色故障。黄灯亮时就应该更换后备电池，手册规定两到三年更换锂电池一次，当红灯亮时表示后备电源系统故障，也需要更换整个模块。

　　2、I/O模块故障

　　输入模块一般由光电耦合电路组成；输出模块根据型号不同有继电输出、晶体管输出、光电输出等。每一点输入输出都有相应的发光二极管指示。有输入信号但该点不亮或确定有输出但输出灯不亮时就应该怀疑I/O模块有故障。输入和输出模块有6到24个点，如果只是因为一个点的损坏就更换整个模块在经济上不合算。通常的做法是找备用点替代，然后在程序中更改相应的地址。但要注意，程序较大是查找具体地址有困难。特别强调的是，无论是更换输入模块还是更换输出模块，都要在PLC断电的情况下进行，S5带电插拔模块是不允许的。

　　3、CPU模块故障

　　通用型S5PLC的CPU模块上往往包括有通信接口、EPROM插槽、运行开关等，故障的隐蔽性更大，因为更换CPU模块的费用很大，所以对它的故障分析、判断要尤为仔细。

　　PLC电源模块维修技术实例：一台PLC合上电源时无法将开关拨到RUN状态，错误指示灯先闪烁后常亮，断电复位后故障依旧，更换CPU模块后运行正常。在进行芯片级维修时更换了CPU但故障灯仍然不停闪烁，至到更换了通信借口板后功能才恢复正常。

　　三、外围线路故障

　　据有关文献报道，在PLC控制系统中出现的故障率为：CPU及存储器占5%，I/O模块占15%，传感器及开关占45%，执行器占30%，接线等其他方面占 5%，可见80%以上的故障出现在外围线路。外围线路由现场输入信号（如按钮开关、选择开关、接近开关及一些传感器输出的开关量、继电器输出触点或模数转换器转换的模拟量等）和现场输出信号（电磁阀、继电器、接触器、电机等），以及导线和接线端子等组成。接线松动、元器件损坏、机械故障、干扰等均可引起外围电路故障，排查时要仔细，替换的元器件要选用性能可靠安全系数高的优质器件。一些功能强大的控制系统采用故障代码表表示故障，对故障的分析排除带来极大便利，应好好利用。

　　PLC电源模块维修技术实例：一台水下切粒机的控制系统出现故障，工程师发现I5.4无输入导致Q7.0无输出，切粒机无法开启。检查后发现信号转换器和接近开关同时损坏，更换后正常。象这类故障就具有一定的隐蔽性，排故时要借助万用表、系统原理图和逻辑图逐级排除

工业触摸屏原理
触摸屏系统一般包括触摸屏控制器(卡)和触摸检测装置两个部分。其中，触摸屏控制器(卡)的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息CONTROL ENGINEERING China版权所有，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行：触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。
工业触摸屏具有很强的灵活性，可以按照设计要求更换或增加功能模块，扩展性强，可以满足复杂的工艺控制过程，甚至可以直接通过网络系统和PLC通讯，大大方便了控制数据的处理与传输，减少了维护量。下图为ROCKWELL Panel View Plus型工业触摸屏典型结构：

1. 触摸显示模块
电阻型触摸屏的屏体部分是一块与显示器表面相匹配的多层复合薄膜，由一层玻璃或有机玻璃作为基层，表面涂有一层透明的导电层控制工程网版权所有，上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防刮的塑料层，它的内表面也涂有一层透明导电层，在两层导电层之间有许多细小 (小于千分之一英寸)的透明隔离点把它们隔开绝缘。

当手指触摸屏幕时，平常相互绝缘的两层导电层就在触摸点位置有了一个接触，因其中一面导电层接通Y轴方向的5V均匀电压场，使得侦测层的电压由零变为非零，这种接通状态被控制器侦测到后，进行A/D转换，并将得到的电压值与5V相比即可得到触摸点的Y轴坐标，同理得出X轴的坐标，这就是所有电阻技术触摸屏共同的基本原理。电阻类触摸屏的关键在于材料科技。电阻屏根据引出线数多少，分为四线、五线、六线等多线电阻触摸屏。电阻式触摸屏在强化玻璃表面分别涂上两层OTI透明氧化金属导电层，外面的一层OTI涂层作为导电体，第二层OTI则经过精密的网络附上横竖两个方向的+5V至0V的电压场，两层OTI之间以细小的透明隔离点隔开。当手指接触屏幕时，两层OTI导电层就会出现一个接触点，电脑同时检测电压及电流，计算出触摸的位置，反应速度为 10-20ms。
西门子CPU模块西门子电源模块一级代理商

五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命，但是工艺成本较为高昂。镍金导电层虽然延展性好，但是只能作透明导体，不适合作为电阻触摸屏的工作面，因为它导电率高，而且金属不易做到厚度非常均匀，不宜作电压分布层，只能作为探层。
电阻型触摸屏是一种对外界*隔离的工作环境，不怕灰尘和水汽，它可以用任何物体来触摸,可以用来写画，比较适合工业控制领域及办公室内使用。电阻型触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。不过,在限度之内，划伤只会伤及外导电层，外导电层的划伤对于五线电阻触摸屏来说没有关系,而对四线电阻触摸屏来说是致命的。

2. 逻辑控制与通讯模块
逻辑控制模块包含24V直流输入(18-32)电源，SDRAM内存及CF闪存卡、10/100BaseT以太网端口、可用于文件传送,打印及与可编程控制器通讯的232串行端口、可用于连接鼠标，键盘或打印计的USB端口。内部电路板上内嵌了CPU处理芯片，负责显示屏的输入、输出以及通讯数据的处理工作。通讯模块负责特定的网络传输，以提高数据传输速率。
三、触摸屏技术的实际应用
触摸屏是通过外部物体接触面板上的按钮开关或参数设置来完成工艺流程的控制，面板上的操作内容可以人为的通过编程软件来进行编辑，同时可以把完成的工艺状态显示在触摸屏上，所以它既是一个输入设备，也是一个输出设备，其操作灵活，功能强大。PLC系统只需通过DP网络即可和触摸屏连接起来，减少了外部信号传输线路，实现了资源的有机整合。下图为济钢中板厂轧机控制设备网络图：

图2 济钢中板厂轧机控制设备网络图
随着这几年钢铁行业的大规模结构调整，济钢中板厂的设备也进行了整体性改造，优化了工艺，减少了劳动强度，美化了操作环境，特别是一改以前的操作模式，全部启用*的触摸系统代替老式的按钮或者指示灯，并优化了工艺流程，减少了电气设备数量，大大减少了设备故障率，保障了设备的稳定生产，触摸屏系统主要应用在济钢中板厂的加热炉、精轧机、矫直、精整线等操作台上。目前触摸屏系统已经在生产线使用1年半了，稳定性非常强，没有出现任何死机或控制失效现象，操作人员操作也集中有简单。