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工控自动化的大脑plc的工作原理和重要作用

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人气:-发表时间:2015-04-27 09:28【

1北京快乐8、PLC的基本概念

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用来代替继电器实现逻辑控制北京快乐8北京快乐8。随着技术的发展,这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,因此,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆北京快乐8,所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司(DEC)研制出现,现行美国,日本,德国的可编程序控制器质量优良北京快乐8,功能强大。

2、PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机北京快乐8,其硬件结构基本上与微型计算机相同北京快乐8,基本构成为:

a、电源

PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的北京快乐8,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视北京快乐8北京快乐8。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

b. 中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区北京快乐8,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内北京快乐8。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置北京快乐8,如此循环运行北京快乐8,直到停止运行。

为了进一步提高PLC的可靠性,近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统北京快乐8。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行北京快乐8。

c、存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

存放应用软件的存储器称为用户程序存储器北京快乐8。

d北京快乐8、输入输出接口电路

1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。

2.现场输出接口电路由输出数据寄存器北京快乐8、选通电路和中断请求电路集成,作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

e、功能谋本┛炖???如计数、定位等功能???。

f、通信???如以太网、RS485北京快乐8、Profibus-DP通讯??榈?。

3北京快乐8、PLC的工作原理

扫描技术 当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期北京快乐8。在整个运行期间北京快乐8,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(1) 输入采样阶段在输入采样阶段北京快乐8,PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据北京快乐8,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中北京快乐8,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号北京快乐8,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入北京快乐8。

(2) 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段,PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时北京快乐8,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算北京快乐8,然后根据逻辑运算的结果北京快乐8,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用北京快乐8。

在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O??槿≈?,输出过程影像寄存器会被立即更新北京快乐8,这跟立即输入有些区别。

(3) 输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后,PLC就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设北京快乐8。这时,才是PLC的真正输出。

4、PLC内部运作方式

虽然PLC所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器北京快乐8、计时器与计数器等名称,但PLC内部并非实体上具有这些硬件,而是以内存与程式编程方式做逻辑控制编辑北京快乐8,并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制北京快乐8。因此能大大减少控制器所需之硬件空间。实际上PLC执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先将阶梯图程式码以扫描方式读入CPU 中并最后执行控制运作。在整个的扫描过程包括三大步骤,“输入状态检查”北京快乐8、“程式执行”、“输出状态更新”说明如下:

步骤一“输入状态检查”:PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态(1 或0 代表开或关),并将其状态写入内存中对应之位置Xn。步骤二“程式执行”:将阶梯图程式逐行取入CPU 中运算,若程式执行中需要输入接点状态北京快乐8北京快乐8,CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应之位置,暂不反应至输出端Yn。步骤三“输出状态更新”:将步骤二中之输出状态更新至PLC输出部接点,并且重回步骤一。此三步骤称为PLC之扫描周期,而完成所需的时间称为PLC 之反应时间,PLC 输入讯号之时间若小于此反应时间,则有误读的可能性。每次程式执行后与下一次程式执行前,输出与输入状态会被更新一次,因此称此种运作方式为输出输入端“程式结束再生”北京快乐8。

5北京快乐8、plc的特点

(1)高可靠性

1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离北京快乐8。

2)各输入端均采用R-C滤波器北京快乐8,其滤波时间常数一般为10~20ms。

3)各??榫捎闷帘未胧?,以防止辐射干扰北京快乐8。

4)采用性能优良的开关电源。

5)对采用的器件进行严格的筛眩 

6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施北京快乐8,以防止故障扩大。

7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统北京快乐8,使可靠性更进一步提高。

(2)丰富的I/O接口???/p>

PLC针对不同的工业现场信号,如:交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流北京快乐8、脉冲或电位、强电或弱电等

有相应的I/O谋本┛炖??橛牍ひ迪殖〉钠骷蛏璞?北京快乐8,如:按钮、行程开关北京快乐8、接近开关、传感器及变送器北京快乐8、电磁线圈、控制阀

直接连接另外为了提高操作性能,它还有多种人-机对话的接口???;为了组成工业局部网络北京快乐8,它还有多种通讯联网的接口谋本┛炖???北京快乐8,等等。

(3)采用??榛峁?/p>

为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PLC以外绝大多数PLC均 采用谋本┛炖??榛峁筆LC的各个部件包括CPU电源I/O等均采用??榛杓朴苫芗暗缋陆髂?榱悠鹄聪低车墓婺:凸δ芸筛萦没У男枰孕凶楹?北京快乐8。

(4)编程简单易学

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式对使用者来说不需要具备计算机的专门知识因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

(5)安装简单维修方便

PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接即可投入运行各种??樯暇性诵泻凸收现甘咀爸帽阌谟没Я私庠诵星榭龊筒檎夜收? 由于采用谋本┛炖??榛峁挂虼艘坏┠衬?榉⑸收嫌没Э梢酝ü荒北京快乐8?榈?方法使系统迅速恢复运行。

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