集中控制的应用及优势

集中控制算法要点已在本章第1节做了说明。以下仅讨论它的算法程序实现及应用实例。

1.集中控制程序实现

集中控制程序可用系统时钟、定时器（或功能块）或时钟脉冲激发计数器（或功能块），再加上一系列的比较去实现。如学校的打铃控制，就可用要求打铃的时间与系统时钟的时间进行不断比较。只要比较相等，则输出一定时间的打铃操作。否则，什么也不做。再如一个十字路口交通岗上的红绿灯，可按预定的时序控制哪个方向的灯亮，哪个方向的灯不亮，而不考虑行车、行人的情况。

图2-60所示为PLC用时钟脉冲激发计数器及步进计数器的集中控制算法梯形图程序。

图2-60 集中原则梯形图程序

从图2-60知，它由工作控制、集中控制器及虚拟输出逻辑几部分组成。这里的梯形图用的是符号地址。由于4种PLC计数器使用上的差别，所以相应程序也稍有不同。

集中控制器主要由两个增计数器及相应的存储区组成。增计数器用C0、C1（欧姆龙PLC小机型没有增计数器，故用可逆计数器CNTR 000、CNTR 001，但减计数不用）。计数器C0用以步进，而C1用于计时。

当系统起动，进入工作，计数器C0按每次C1计时的情况，作增计数。对欧姆龙PLC，CNTR 000计到设定值，再计入1，其计数值自动回到0，并产生输出（CNT 000常开触点ON，常闭触点OFF）；而对西门子、三菱PLC，则每计数到设定值，C0的常开触点ON，通过程序用复位指令（对三菱）或在复位端（对西门子）使其复位，回到0。这时，如自动工作OFF，则其常闭触点将使工作线圈OFF，工作停止；否则，又从0开始，又执行第一步动作。计数的设定值为间接数，取决于“总步数”的值。

提示：欧姆龙PLC的“总步数”应为实际步数减1，而其它两种PLC的“总步数”应等于实际步数。

计数器CNTR 001对100ms脉冲作增计数。处工作状态时，开始计，每100ms加1。到了设定值，再加1，即回到0，并产生输出；而对西门子、三菱PLC，则每计数到设定值，C1的常开触点ON，通过程序用复位指令使其复位，回到0。复位后，又为新的计数做准备；产生输出也就为C0计数器提供步进信号。

C1的设定值为间接地址。3种PLC使用的间接地址方法不同。具体情况是：

对图2-60a：间接地址为DM998，即以它的值为地址的DM单元的内容，作CNTR 001的设定值。而DM998的值为DM996的值加CNT 000的现值。这意味着这个设定值放在DM区的开始位置由DM996确定。

对图2-60b：间接地址为VD993，即以它的值为地址的VW单元的内容，作CNTR 001的设定值。在程序中，先把VB700的地址赋值给VD993，然后与C0现值乘2（指针地址以字节计，而本程序用的是以字计）后相加。这意味着这个设定值放在V区的开始位置为VB700。

提示：欧姆龙的P-0.1s、三菱的M8012为产生100ms脉冲的特殊继电器。而西门子S-200没有此特殊继电器。图2-59是用一段小程序由定时器T33生成。对S7-200，如用的是1或10ms级定时器，则它必须放在这计数器之前，否则计数器将不能计入此脉冲。本例用的为10ms级定时器，故作这么放置。对图2-60c：间接地址为D995中。而D995的值为D900V0的内容传来的，即变址器V0值（即C0的值）与900之和，作为D的地址的内容。这意味着这个设定值放在D区的开始位置为D900。

这里的输出是虚拟的，实际输出将由实际地址用输出逻辑确定。虚拟输出也用了间接地址。具体情况是：

对图2-60a：间接地址为DM999，即以它的值为地址的DM单元的内容，作为“虚拟输出”值。而DM999的值为DM995的值加CNT 000的现值。这意味着这个“虚拟输出”在DM区的开始位置由DM995确定。

对图2-60b：间接地址为VD989，即以它的值为地址的VW单元的内容，作为“虚拟输出”值。在程序中，先把VB300的地址赋值给VD989，然后与C0现值乘2（指针地址以字节计，而本程序用的是以字计）后相加。这意味着这个“虚拟输出”在V区的开始位置为VB300。

对图2-60c：间接地址为D800V0中，即为变址器V0值（即C0的值）与800值之和，作为D的地址的内容。这意味着这些“虚拟输出”在D区的开始位置为D800。

这里虚拟输出用了一个字，16位。可对16个逻辑量进行控制。控制步数的变化对程序没有影响，步数多少只受C0最大值及数据区大小的限制。所以，这个程序的功效比用分散方法进行定时控制要强得多。只是在实际运行前，需对有关DM、VW或D区作好设定。

程序工作过程：当“起动”信号ON，“工作”输出将ON，并自保持，系统进入工作状态。“虚拟输出”将从∗DM999、∗VD989或V800V0传来数据，将根据前者的内容产生虚拟输出（如要产生实际输出，可把此输出再作传递）。与此同时，C1开始计数，每100ms加1。

当CTR001计数到∗DM998设定的值，再计入1，而当C1计数到∗VD993或D995设定的值，其输出ON，产生“步进”信号。从而使CTRN 000或C0加1计数，DM998、VD993或V0也随之赋以新值（加1），实现了步进，其虚拟输出则是新一步的设定值。

这样延续，直到CTRN 000计到“总步数”，再计入1，或C1计数到“总步数”，其输出ON，并自身复位（现值回到0）。这时，如“自动”ON，则开始新的循环，继续工作；如“自动”OFF，“工作”OFF，“虚拟输出”置0，系统工作停止。

图2-60d为和利时PLC程序。它的编程软件变量名不支持英文，与图2-60a、b、c对应的变量定义如下：

此外，它不用指针而用数组，效果一样，而且更简明。

图2-60d中节1为工作起、停控制。这时，“start”ON，可使“work”ON，使系统进入工作状态。

图2-60d中节2为调用定时功能块。以在定时时间到时，生成步计数脉冲。以此替代图2-60a、b、c的计数器C1。

图2-60d中节3为调用增计数功能块C0。每完成一步控制，计数功能块加1。到100步，计数功能块复位。并使C0.Q常闭触点OFF，以实现系统工作控制。

图2-60d中节4为产生虚拟输出、控制时间设定及转换。这里用2个数组存放虚拟输出及步定时时间。步定时时间存放在字中，用于定时功能块设定还要做字到时间变量的类型转换。

图2-60d中节5为当系统工作停止，禁止所有输出。

其工作过程是：先是第0步（对应于计数现值为0）。随着计数值的增加而一步步推进。如第0步工作，则虚拟输出取自数组“Xout[0]”的值，时间设定取自数组“XTime[0]”的值。一旦T1的定时时间达到“XTime[0]”的值，定时功能块发出脉冲，并复位。而计数功能块加1，进入第1步。第1步的虚拟输出取自数组“Xout[1]”的值，时间设定取自数组“XTime[1]”的值。一旦T1的定时时间达到“XTime[1]”的值，定时功能块也发出脉冲，并也复位。而计数功能块再加1，进入第2步，直到100步，系统或停止工作，或从头开始，重复这个过程。

如果实际系统没有100步，只要把不用的步的时间设定设为0，就会自动把这个步越过。如果100步不够用，也可增大这个的设定。

应指出的是，这里的步进逻辑不一定非用计数功能块不可。也用加1指令或普通的加指令。只是，用它时，在每进行一次步进，还要判断步进是否完成，没有用计数功能块方便。

提示：集中控制没有反馈，所以没有分支。

2.集中控制程序实例

（1）设计一个十字路口交通岗上的红绿灯控制程序(www.xing528.com)

如图2-61所示，共有6个灯。南北向红、黄、绿，用R1、Y1、C1代表，东西向用R2、Y2、C2代表。其实际地址分配略。这6个灯能依时间变化工作，如图2-62所示。图中S表示时间，单位为秒（s）。

图2-61 交通信号灯设置示意图

图2-62 动作时序图

考虑到此系统为定时工作，故使用集中原则控制，用图2-60的梯形图程序。数据设定分别是：

对图2-60a：本例有4个工作步，故“总步数”设为#3。

DM996、DM995，可任意设，只要所设的数据不被覆盖即可。本例DM996、DM995分别设为#100与#0。即虚拟输出设定值地址，从DM0000开始；步的定时值设定值地址，从DM0100开始。

DM0000～DM0005依各步要求的虚拟输出设定。

DM0100～DM0105依各步要求的定时值设定。

有关这些DM区的设定值及其备注，见表2-13。

表2-13 参数选择

对图2-60b：设其“虚拟输出”实际地址为MW1（使用M2.0～M2.7及M1.0～M1.7，共16位，但仅用其中6位）。本例有4个工作步，故“总步数”设为K4。

VW300～VW306依各步要求的虚拟输出设定。

VW700～VW706依各步要求的定时值设定。

有关这些VW区的设定值及其备注，见表2-14。

表2-14 参数选择

对图2-60c：设其“虚拟输出”实际地址为K4M200（使用M201～M216，共16位，但仅用其中6位）。本例有4个工作步，故“总步数”设为K4。

D800～D803依各步要求的虚拟输出设定。

D900～D903依各步要求的定时值设定。

有关这些D区的设定值及其备注，见表2-15。

表2-15 参数选择

对图2-60d：使用2个数组tTime及Xout。其各下标0～3的设定值见表2-16所示。

表2-16 参数选择

实际输出逻辑，见图2-63。

图2-63 输出梯形图

做了以上设定后，再运行图2-63、图2-60梯形图程序，完全可实现所要求的功能。

显然，这个集中控制梯形图程序比本书所讨论有关程序都要简单。同时，要进一步增加控制功能时，如增加控制步数，增加输出变量数，本程序基本可不动，只要更改DM、VW或D的设定即可。而任何别的梯形图程序，为此都要做大的改动。程序量也将按比例增加。

到此应该看到，用集中控制算法设计程序的优越了。它既高度集成化，用的多为字处理指令，指令使用的效率很高；又高度柔性化，用参数设定即可改变与增加程序的功能，程序的通用性很强。它所控制的点数、步数及有关参数设定几乎都不受限制。唯一的限制是PLC数据区的容量及实际输入输出点数。

图2-60所示程序，还可增加配方控制。办法是再声明一个类似虚拟输出指针或数组。而它的值或索引与虚拟输出、时间设定相同。以取得与步输出对应的参数，如某某设定值。以在实施开关量控制的同时，也对模拟量作控制。用此法对水泥搅拌生产进行控制是很方便的。

附带在此提及的是，各PLC厂商多提供有凸轮控制器，如FM352电子凸轮控制器，是S7-300的一个功能模块。如把增量式编码器与它连接，即可灵活地处理位置或时间相关任务。其实质与这里介绍的集中控制的机理基本是相同的。但它用模块实现，可以减轻CPU负荷，而这里则是用程序实现。