的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968 年,美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司(GM),为适应汽车型号的不断翻新,试图寻找一种新型的工业控制器,以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间,降低成本。
因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,制成一种适合于工业环境的通用控制装置,并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化,用“面向控制过程,面向对象”的“自然语言”进行编程,使不熟悉计算机的人也能方便地使用,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称 Programmable ControllerPC。
上世纪 80 年代至 90年代中期是 PLC 发展最快的时期,年增长率一直保持为 3040。
在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC 逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。
PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
2.1.2 PLC 的组成 PLC 由中央处理单元,存储器,输入单元,输出单元,电源五部分组成。
其结构框图如图(2-1)。
1.中央处理单元(简称 CPU) 中央处理单元是 PLC 的控制中枢,核心部件,其性能决定了 PLC 的性能。
组成:由控制器,运算器和寄存器组成,这些电路都集中在一块芯片上, 5通过地址总线,数据总线,控制总线,与存储器的输入,输出接口电路相连。
常用芯片:通用微处理器,单片机,位片式微处理器。
作用:处理和运行用户程序,进行逻辑和数学运算,控制整个系统,使之协调的工作。
具体有: 编程器 输 输 入 中央处理单元 出 单 (CPU) 单 元 元 系统程序存储 用户程序存储 电源 图 2—1 PLC 结构简化框图 (1)接收并存储从编程器键入的用户程序和数据,用扫描方式接收现场输入设备的状态或数据,并将输入状态或数据存入输入印象区或数据寄存器。
(2)诊断电源、PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。
(3)PLC 进入运行状态后,从存储器中逐条读取用户程序,经指令解释后按指令规定的任务产生相应的控制信号,去启闭有关的控制电路,分时、分渠道地去执行数据的存取,传送,组合,比较和变换等操作,完成用户程序中规定的逻辑或算术运算等任务。
(4)根据运算结果,更换有关影像区的状态和输出状态寄存器的内容,根据输出状态寄存器或数据寄存器的内容实现对输出的控制。
2.存储器 存储器是具有记忆功能的半导体电路。
作用:存放系统程序,用户程序,逻辑变量和其它一些信息。
6 系统程序:控制 PLC 完成各种功能的程序,由 PLC 生产厂家编写,并固化到只读式存储器 ROM 中,用户不能访问。
用户程序:用户根据工程现场的生产过程和工艺要求编写的程序。
通过编程器输入到 PLC 的随机存储器 RAM 中,允许修改,由用户启动运行。
(1)结构:由存储体、地址译码电路、读写控制电路、数据寄存器组成。
存储体由存储单元构成,作用:存放二进制数据。
地址译码电路的作用:根据地址总线上的地址编码选取相应的存储单元。
读写控制电路的作用:将选中的存储单元的内容读到数据寄存器中或将数据寄存器的内容写到选中的存储单元中。
数据寄存器的作用:存放从存储单元读出的数据,或者存放从数据总线送来并准备写到存储单元去的数据。
(2)存储器的工作过程: 数据的写入过程 数据的读出过程 (3)PLC 中使用的存储器:只读存储器 ROM 随机存储器 RAM ROM 为只读存储器,存放 PLC 制造厂家写入的系统程序,并永远驻留在 ROM中,PLC 去电后再上电,ROM 内容不变。
RAM 为可读写的存储器,读出时其内容不被破坏,写入时,新写入的内容覆盖原有的内容。
为防止掉电后信息丢失,配有后备锂电池。
除此而外,PLC 还有 EPROM、EEPROM 存储器。
PLC 产品样本或使用说明书中给出的存储器形式或容量等均指用户存储器。
存储器容量是 PLC 的一个重要性能指标。
3.输入单元: 输入单元是 PLC 与工业生产现场被控设备相连的输入接口,是现场信号进入 PLC 的桥梁。
作用:接收主令元件,检测元件传来的信号。
输入类型:直流输入,交流输入,交直流输入。
输入接口采用光电耦合电路,目的是把 PLC 与现场电路隔离,提高 PLC 的抗干扰能力。
接口电路内部有滤波,电平转移,信.
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