4-59  PLC激光时序控制系统的研制

张  蓉  潘旭东  赵  平  张家如  王  磊  雍松林  裴春兰

激光时序控制系统采用计算机(以下称PLC上位机)和PLC相结合的方式，如图1所示。整个系统的结构分为三层：系统管理层、PLC控制层、分系统控制层或现场执行机构。系统管理层完成时序控制系统的任务设定、信息显示、状态监测、故障报警、数据处理和通信等功能，由一台工业控制计算机实现。该层与PLC之间通过以太网通讯，遵循TCP/IP协议。PLC控制层直接与各个分系统连接，完成时序控制，是激光时序控制系统的关键。这个层次的PLC模块主要完成数据采集、时序控制等任务。分系统控制层执行指令动作，并把必要的信息反馈给PLC控制层。

PLC控制系统与7个分系统或设备相连接，在设计时遵循可靠、通用、灵活、精简、便于维护等原则。PLC采用GE 90-30系列，主要由电源模块、CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块及机架组成。在输入/输出模块的配置上，主要考虑对各系统间信号进行隔离，输入输出模块除满足各控制对象的不同要求外，留有一定的裕量，以便于在系统功能变更时，根据需要做相应的修改。本系统选用的IC693CPU364模块具有240 K用户逻辑存储区，程序运行速度0.22 ms/k，有CPU、I/O诊断功能。CPU有内置网卡，使得该CPU与以太网的通讯比采用独立的以太网模块通讯更简洁。输入模块选用了5 V/12 V，24 V的32点高密度模块各一块，每个模块有4组各8点光电隔离输入。输出模块根据需求选用了晶体管输出模块和继电器输出模块共3块。

根据系统完成的功能，系统的软件可分为5个模块：系统管理模块、任务监控模块、数据处理模块、控制处理模块、通信模块。软件的结构图见图2。PLC控制系统上位机应用程序开发采用VC++，上位机与下位机的通信采用PLC专用通信软件包，下位机PLC的编程环境为GE PLC的配套软件Versapro。PLC的控制程序采用模块化编程，软件中对指令和状态信号进行自锁，并对关键的指令和状态进行互锁。

系统经过测试和试验应用表明，该系统的功能达到了设计要求，满足了系统间各种调试、试验模式下对时序控制的要求，实现了实时监视整个控制流程的指令执行及反馈状态信息的功能，并具有故障报警功能。指令的响应时间小于8 ms。