摘　要：介绍了以S72200 PLC为的智能主令控制器的组成和功能，并对用PLC实现位移检测与软件设计思想进了分析与说明，给出了智能主令控制器的应用领域。
　　关键词：可编程逻辑控制器；主令控制器；可靠性
　　0　引　言
　　在电气控制中，多点位置检测通常是由主令控制器来完成，由于传统主令控制器是由机械凸
　　轮和触点组成，其触点部分故障较多、调整不方便、控制低、寿命短。而智能主令控制器用程序逻辑代替机械凸轮的动作，以无触点代替有触点，这样就避免了许多机械故障，提高了系统的可靠性。
　　1　智能主令控制器组成
　　主令控制器系统简图如所示，智能主令控制器由编码器、主控单元组成。
　　

　　编码器安装在现场，与受控设备传动轴柔性连接。主控单元安装在控制室或操作室
　　内，由Siemens操作面板TD 200、S72200 PLC等组成。编码器和连接电缆将现场位置信号送至主控单元，共同构成智能主令控制器。
　　2　工作原理
　　智能主令控制器在工作时，由受控设备通过传动机构带动编码器一起旋转，编码器产生一系
　　列位置码并送到PLC的输入端，在PLC内部进行译码、运算、分析、累加等处理，同时与操作面板TD 200中可调用的设定参数相比较，在合适的位置发出相应的控制信号，从而达到控制目的。主令控制器通过编码器旋转产生的位置码实现对现场物体位移的检测，同时与操作面板TD 200 通信，TD 200实现数据显示、位置设定和报警。
　　3　软件设计思想
　　在许多需多点定位的场合要使用主令控制器，而传统的主令控制器不能满足控制要求，利
　　用小型PLC和编码器构成智能主令控制器，使用程序逻辑代替机械凸轮的动作，从而替代传统主令控制器，满足控制要求。在软件编程中需解决以下问题：
　　(1) 编码转换。为提高抗干扰性，编码器选用格雷码输出，而PLC只能识别二进制码，需要
　　用软件实现格雷码到二进制码的转换。
　　(2) 码器过圈。若选用多圈编码器，则不存在此问题。若选用单圈编码器，则可用软件检测当编码器过圈时的编码变化，用计数器记圈，多圈码数=圈数×编码器分辨率+当前码数，便可得
　　出多圈的实际位置码数。
　　(3) 原点设定。原点是一个参考点，对应物体整个行程中一个具体的物理位置，在PLC中的
　　编码为“0”，根据需要可以把物体在行程中任一位置的编码设定为原点。被测体的实际位置对应的编码称“当前位”，被测体“当前位”及其他设定的限位都以“原点”为参考点。它反映了被测体当前所在位置以参考点“原点”为坐标的位置(编码数) 。当原点所对应的实际物理位置变化时，“当前位”及其他限位所反映的实际物理位置都会发生相应变化。
　　(4) 测体位置的计算。被测体在整个行程中任一位置都在PLC中有一个相对于“原点”的编
　　码，这些编码按十进制整数连续排列( - 32 767～+ 32 767) ，都反映了物体当前位置与原点之间的距离关系(点数) ，也就是用数字反应了物体的实际位置，通过(mm /点)可以计算出当前位置距原点位置的米数。计算：如被测体在某一位置“当前位”是0，在另一位置是1 000，整个行程是1 000个点。如被测体实际物理行程是30m，则每个点对应： 30 mm，也就是“当前位”每增加1个点，被测实际运行约30 mm；每减少1点，小车反向运行30 mm。主令为30 mm /点。
　　(5) 限位输出。“当前位”编码与在PLC内部的设定值比较，当满足条件时，主令控制器输出
　　一个状态(接通或断开) ，参与系统控制或连锁，起到限位的作用。
　　(6) 操作面板TD 200编程组态。Siemens的STEP 7MicroW IN编程软件中有TD 200的编程向
　　导，通过它可以自动生成与PLC通信的数据块，PLC使用该数据块，完成设定、显示控制功能。
　　(7) 保护。被测体实际速度已知，可以计算出编码器在PLC每个扫描周期中被测体由位置变化所引起的码数变化量，若此变化量超过正常值，则认为主令控制器出现故障(可能是编码器连接线断引起或超速) 。若被测体是位能负载，则可根据被测体运动方向指令和码数变化方向是否相同，可以检测被测体传动轴是否与编码器轴脱开或溜车。检测到故障后可以发出报警或停车
　　指令，避免事故发生。
　　4　主要技术参数
　　(1) 电压/频率范围： AC 85～264 V ， 47～63Hz。
　　(2) 输出类型： 继电器，干接点( PLC本身继电器) 。
　　(3) 负载电流： 2 A /点( PLC本身继电器输出) 。
　　(4) 开关延时： 10 ms。
　　(5) 寿命： 1 000万次；额定负载时10万次。
　　(6) 输出隔离： 线圈对接点AC 1 500 V，1 min；接点对接点AC 1 500 V， 1 min。
　　(7) 功耗： 9W。
　　(8) 输出点数： 10 (可扩展) 。
　　(9) 输入点数： 14 点(可扩展) ， 响应时间0. 2 ms。
　　(10) 记忆功能： EEPROM (写入寿命10 万次) 。
　　(11) 主控单元到现场编码器单元距离： 280m (如主控单元到现场编码器距离较远，可以选用
　　Profibus总线编码器) 。
　　5　设备性能
　　智能主令控制器具有运行可靠、响应速度快、分辨率高、调整方便迅速、可在运行中调整、全数字显示、远程通信、多种保护功能等优点。
　　(1) 运行可靠。该主令设计思想是用弱点控制强电，用程序逻辑代替机械凸轮的动作，以无触
　　点代替有触点，这样就避免了许多机械故障，从而提高了主令控制器运行的可靠性。
　　(2) 反应速度快。主令由于采用可编程控制器进行控制，故其响应速度非常快，响应速度可达
　　微秒级。
　　(3) 分辨率高。该主令的分辨率由编码器的分辨率决定，可达到毫米级，非常高，能适应
　　需要定位和限位控制的场合。而老式主令采用凸轮闭合、断开触点，其低，不能适应自动控制过程控制的需要。
　　(4) 反应迅速。该主令的调节无需任何工具，仅需对TD 200操作面板操作，即可达到调整
　　的目的，与老式主令相比，可以节约时间，减少劳动强度，从而提高经济效益。
　　(5) 运行中调整。该主令控制器可在设备运行状态中进行调整，设备不必停车即可对控制信
　　号的输出位置通过TD 200操作面板进行微调。
　　(6) 数字显示。在被控物体运行期间可以方便地从操作面板TD 200上观察出其所处的位置。
　　(7) 远程通信。该主令具有远程通信功能，可以直接和其他控制系统(如： PLC系统、工业控制网络系统)相连接。
　　(8) 保护功能齐全。该主令设有过速保护、脱轴、倒转保护。
　　6　应用场合
　　智能主令控制器运行可靠、响应速度快、分辨率高、调整方便、人机界面好、可以替代传统机械主令，应用于任何需要位置或位移检测的场合，在冶金行业中可在高炉主卷扬、探尺、石灰竖炉卷扬、炼钢氧枪控制等自动化工业控制场合应用，石家庄钢铁厂用其取代了老式凸轮主令控制器，取得了满意的使用效果和显著的经济效益。
　　【参考文献】
　　[ 1 ] 　西门子公司. SIMATIC S72200可编程控制器原理系统手册[ Z]. 2000.
　　《低压电器》