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1 引言
環境與發展是當今國際社會普遍關注的焦點問題。保護生態環境，是關系我國經濟能否持續發展、人民生活質量能否提高、子孫后代能否有生存繁衍的良好條件的大問題。而正確的處理好工業污染，實現工業的可持續發展則是當前我國環保工作的重點和亟待解決的問題。因此，要把工業和自然的關系看作生態關系，在技術上強化企業與自然的和諧、持續關系，促進工業與自然兼容。
在武漢鋼鐵公司某礦石采集輕燒生產過程中，不可避免地要產生大量的粉塵，它不但造成嚴重的空氣污染，而且對在這種惡劣環境下作業的生產人員造成嚴重的身體傷害。從而產生了嚴重的環境問題，不符合當前大力提倡的環保觀念。
為減少礦石粉塵在大氣中的排放量，改善生產現場的作業環境，在生產過程中，須安裝除塵裝置，但目前應用最多的除塵設備的除塵工作時間參數可調范圍小，除塵效果已經不能滿足當今社會的需要，嚴重影響了企業的正常生產。為了解決這問題，根據該礦的實際情況，把外部定時器引入到除塵控制系統。該系統操作簡單，所有時間參數均可外部設定。
2 系統簡介
圖1 系統原理
該礦在引進工業除塵設備過程時，為了減少投資，在PLC的使用中采取分時復用技術以減少IO點。其系統原理圖如圖1所示。
設備中共有三個箱體，各分別有10個清灰脈沖閥。如果不采用分時復用技術，則總共需要（3×10）個I/O點，使用該技術后只需要（3＋10）個 I/O點。其中3個點用于識別箱體，10個點用于依次給每個箱體中的十個脈沖閥發送清灰指令。
同時，為了使除塵設備的工作適合實際情況，從而提高使用效率，脈沖間隔（即每兩個清灰閥的工作間隔）和清灰間隔（即三個箱體工作一輪后的休息時間）都是可以由操作人員根據實際情況來進行外部設定的，即系統的工作時間是由外部定時器參與確定的。
當三個箱體依次工作一次，并經過清灰間隔，就算系統工作了一個周期。
以一次循環為例，系統的流程圖如圖2所示。
圖2 除塵流程圖
3 問題提出
從流程圖顯示的邏輯關系來看，要用程序實現并不困難。但是，由于采用了外部定時器，系統的工作不完全取決于PLC，一定程度上還與外部定時器的返回信號有關，因為它將驅動程序向下一步運行，這就使得在對外部定時器信號和內部定時器信號轉換的處理上，存在一定的困難。其實，也就是時間競爭問題。
具體的區分，主要有三個方面：
(1) 閥間轉換時的時間競爭
系統中共有十個脈沖電磁閥，它們的工作順序是按編號依次進行的，即1＃閥開關動作完后，2＃閥動，然后依次執行下去。但是由于時間競爭，出現了以下現象：當一號箱的1＃閥工作完成后，2＃～9＃閥并沒有依次地按順序執行動作，而是有的閥會重復幾次動作。
(2) 箱間轉換時的時間競爭
系統中共有三個箱體，它們也是按編號依次轉換工作的。但實際現象如下：當二號箱工作完成后，并沒有切換到三號箱，而是停留在二號箱的各閥間繼續動作或者兩個箱體一起動作的情況。
(3) 周期轉換時的時間競爭
三個箱體依次工作完一次，再加上一個間隔周期，就叫做一個工作周期。所以一個周期后，一號箱重新工作。但實際現象如下：第一個周期順利地執行完畢，但是沒能重新回一號箱，而是繼續停在三號箱動作。
4 解決措施
經過觀察現場的運行過程發現，系統運行故障主要發生在由外部定時器返回信號的過程中，所以解決問題的關鍵在于如何正確處理外部定時器的返回信號。從這一思路出發，筆者對程序進行了改進。
以下，把控制閥間轉換（即控制脈沖間隔）的外部定時器稱為OutTimer1，簡稱OT1；對應的，把控制周期間隔的外部定時器稱為OutTimer2，簡稱OT2。
4.1 閥間轉換時的時間競爭解決方法
如果閥的依次轉換是由PLC的內部定時器設定，就是一種常見的情況，就會比較簡單，只要按照執行的順序加上"單方面"的互鎖（即下一級只被它的上級鎖住，依次鎖下去）就可以了。
但是用這種思路來設計利用外部定時器的系統就會出現問題。
通過比較兩種不同情況，得出原因是：前一種情況中，當上一級的定時器動作后，下一級的繼電器會被接通，脈沖是依次傳遞的，是由不同的地址依次傳輸的；后一種情況中，只為外部定時器的返回信號設定了一個地址，上一級繼電器動作后，OT1得到信號并工作，此后由OT1返回的信號是由同一個地址反復輸入PLC的，這就會使只要能接受此地址信息的繼電器反復接通，產生混亂。
圖3 閥間轉換程序
由此，筆者改進了程序，把已經接受過一次OT1返回信號的地址利用內部定時器"自鎖定"，而這一系列的"自鎖定"由箱體的選擇信號控制解除，一旦箱體轉換，"自鎖定"將被解除，進入下一輪。經過運行測試，達到了預定效果。部分梯形圖如圖3所示，00703是OT1返回信號的地址入口，00602和00603是其中兩個閥對應的地址，筆者用T002和T004分別對其進行了自鎖定。可以看到，即使是信號不斷的由00703輸入，用過的閥也不會被接通了。
4.2 箱間轉換時的時間競爭解決方法
此類問題的出現，有著與上一種情況相似的原因-即OT1的返回信號都是使用同一個地址傳入PLC的。因此，在同一個周期內工作過一次的箱體必須被"鎖定"，否則，就會再次動作。
于是，筆者使用了與解決上一個問題類似的方法，用內部定時器進行"鎖定"，"鎖定"也由箱體的選擇信號控制。但是，經過運行，依然出現箱體重復動作的情況。
經過反復調試，筆者發現，箱間轉換和閥間轉換雖然都是受OT1返回信號的控制，并需要進行"自鎖定"，但其受控制的方式卻又存在不同：在一個工作周期內，一個閥所對應的地址被復用了三次，這與箱體選擇信號的改變次數一致，并且也需要在箱體更換時解除"自鎖定"，所以它們可以統一由箱體的選擇信號控制；但對于箱體，一個周期內，一個箱體只能被選擇一次，在其他箱體工作時，必須被鎖定，所以如果用箱體選擇信號來控制，當箱體轉換時，"鎖定"也被解除了，是不行的。
經過分析，筆者改為利用內部計數器和跳轉指令來"鎖定"和選擇箱體，并利用OT2的輸入信號（一個周期結束時的信號）來為它們清零。由于轉換問題發生在二號和三號箱體間，就對二號箱計數一次，當程序發現它工作了一次時，便跳過，進入三號箱。梯形圖如圖4所示，00615為選擇二號箱的地址，二號箱工作，C000計數，一旦計數滿一次，程序便進入跳轉指令，跳到三號箱體。經測試，達到了預期效果。
圖4 箱間轉換程序
4.3 周期轉換時的時間競爭解決方法
通過上面的經驗，筆者很快發現此問題的原因在于：程序只對前兩個箱體進行瑣定，沒有對三號箱體的狀態進行控制。于是，筆者也對三號箱體采用了計數器和跳轉指令，同樣也用OT2返回信號來為計數器清零。梯形圖如圖5所示，00600為選擇三號箱的地址，筆者將它和二號箱的信號（00615）共同計數，作為整個周期結束的標志。經過測試，達到預期效果。
圖5 周期循環程序
5 結語
在PLC系統中利用外部定時器，使得各種信號的轉換的規律變得復雜，增加了編程的難度。但是，這種"內外結合"、"以長補短"的做法，可以增加系統的靈活性，通過適當的調節工作和休息時間以適應生產的實際情況，從而提高系統的使用效率，提高生產效率。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號