每周一个编程小例子：曲线加减速的控制应用

剑指工控星期日, 07/06/2025 - 15:41 发表

引言

随着工业自动化水平的不断提升，PLC（可编程逻辑控制器）作为控制系统的核心组成部分，广泛应用于各类设备的精准控制。在自动化生产线上，速度的调节是不可忽视的环节。本篇文章将介绍一段 PLC 程序，重点讲解如何通过加速、减速和匀速控制实现精准的速度调节，提升设备的运行效率与安全性。我们将从代码解析、应用场景及拓展思考几个角度来详细解读这一程序。

1 程序代码与介绍

以下是该 PLC 程序的核心代码(代码基于 TIA 平台的 SCL 语言)：

FUNCTION_BLOCK "CurveAccAndDec"
{ S7_Optimized_Access := 'TRUE' }
VERSION : 0.1
VAR_INPUT
current_distance : Real;
distance : Real; // 总距离
initialSpeed : Real;
target_speed : Real; // 目标速度
acceleration : Real; // 加速度
deceleration : Real; // 减速度
pulses : Bool;
END_VAR
VAR_IN_OUT
current_speed : Real; // 当前速度
END_VAR
VAR
rise : Bool;
riseHF : Bool;
acc_m : Bool;
dec_m : Bool;
acc_distance : Real; // 加速阶段距离
dec_distance : Real; // 减速阶段距离
acc_time : Real; // 加速阶段时间
dec_time : Real; // 减速阶段时间
Average_acc_speed : Real;
Average_dec_speed { S7_SetPoint := 'True'} : Real;
mid_acc_speed : Real;
mid_dec_speed : Real;
END_VAR

BEGIN
#rise := #pulses AND NOT #riseHF;
#riseHF := #pulses;
// 计算加速和减速阶段需要的参数
#acc_distance := #distance / 3; // 第一段距离为总距离的1/3
#dec_distance := #distance / 3; // 第三段距离
#acc_time := #target_speed / #acceleration; // 加速时间s
#dec_time := #target_speed / #deceleration; // 减速时间s
// 加减速每100ms变化量
#Average_acc_speed := #dec_distance / (#acc_time*10);
#Average_dec_speed := #dec_distance / (#dec_time*10);
// 中间速度
#mid_acc_speed := (#acc_time / 2) * 10 * #Average_acc_speed;
#mid_dec_speed := (#dec_time / 2) * 10 * #Average_dec_speed;
// 加速
IF #current_distance <= #acc_distance THEN
#acc_m := 1;
ELSE
#acc_m := 0;
END_IF;
IF #acc_m AND #rise AND #current_speed <= #target_speed THEN
#current_speed := #current_speed + #Average_acc_speed;
END_IF;
// 减速
IF #current_distance >= #distance-#dec_distance AND #current_distance<=#distance THEN
#dec_m := 1;
ELSE
#dec_m := 0;
END_IF;
IF #dec_m AND #rise AND #current_speed >= 0 THEN
#current_speed := #current_speed - #Average_dec_speed;
END_IF;
// 匀速
IF #current_distance > #acc_distance AND #current_distance < (#distance - #dec_distance) THEN
#current_speed := #target_speed;
END_IF;
END_FUNCTION_BLOCK

1.1 代码解读

这段 PLC 程序实现了对设备的加速、减速和匀速控制，主要通过计算加速阶段和减速阶段的相关参数，并依据当前距离来调整设备的速度。

输入变量：

current_distance：当前的行驶距离。
distance：目标总距离。
initialSpeed：初始速度。
target_speed：目标速度。
acceleration：加速度。
deceleration：减速度。
pulses：控制信号的脉冲。

输出变量：

current_speed：当前速度的实时输出。

中间变量：

包含加速阶段、减速阶段所需的参数，比如加速距离、减速距离、加速时间、减速时间等。

程序流程：

程序通过计算加速和减速所需的时间和距离，控制设备在加速、匀速和减速之间平滑过渡。
加速和减速是通过改变速度变化量来逐步调整。
匀速段保持目标速度不变，确保设备能够平稳运行。

2 应用场景

这段程序的应用非常广泛，尤其在需要精确速度控制的自动化设备中。具体应用场景包括：

自动化生产线：在物料传输、加工设备等的速度控制中，精确的加速和减速是非常重要的，以确保设备运行平稳。

自动化搬运车：在物流仓储或智能搬运车上，程序能够确保车辆在行驶过程中平稳地加速、匀速行驶、然后减速停车。

电梯控制系统：在电梯的运行过程中，通过加减速控制，避免了突然加速或减速对乘客带来的不适。

3 拓展思考

除了上述应用，随着自动化技术的不断发展，类似的速度控制程序可以被应用于更多智能设备中。未来，结合 AI 和机器学习的自适应控制技术，PLC 程序能够根据实际环境和负载实时调整加速度和减速度，进一步提升设备的运行效率和安全性。

总结

本文介绍了通过 PLC 控制的加减速程序，解释了其加速、减速和匀速控制的实现方式及应用场景。通过对该程序的深入理解，可以帮助 PLC 工程师更好地掌握速度控制的基本原理，并能够在实践中根据不同需求进行优化与应用。随着自动化技术的进步，未来的 PLC 程序将更加智能化，能够适应更多复杂的生产环境和控制需求。

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