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,然后根据逻辑运算的结果,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。
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 模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。
三、输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器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。
这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。
1.5 PLC 功能特点 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
一、系统构成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行连续过程的 PID 回路控制;并能与上位机构成复杂的控制系统,如 DDC 和 DCS 等,实现生产过程的综合自动化。
二、使用方便,编程简单,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。
另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强,可靠性强,远高于其他各种机型。
2 PLC 的结构及基本配置 PLC 和继电器控制系统类似, 控制系统也是由输入部分、逻辑部分和输出部分组成。
一般讲,PLC 分为箱体式和模块式两种。
但它们的组成是相同的,对箱体式 PLC,有一块 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等,当然按 CPU 性能分成若干型号,并按 I/O 点数又有若干规格。
对模块式 PLC,有 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架。
无任哪种结构类型的 PLC,都属于总线式开放型结构,其 I/O 能力可按用户需要进行扩展与组合。
2.1 PLC 的 CPU 的地位 PLC 中的 CPU 是 PLC 的核心,起神经中枢的作用,每台 PLC 至少有一个 CPU,它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。
2.2 PLC 的 CPU 功能1 用扫描方式(后面介绍)接收现场输入装置的状态或数据,并存入输入映象寄存器 或数据寄存器;2 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据;3 诊断电源和 PC 内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误;4 在 PC 进入运行状态后: a) 执行用户程序——产生相应的控制信号(从用户程序存储器中逐条读取指 令,经命令解释后,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) b) 进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变 换等动作,完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务 c) 更新输出状态——输出实施控制(根据运算结果,更新有关标志位的状态 和输出映象寄存器的内容,再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容,实 现输出控制、制表、打印、数据通讯等)2.3 PLC 的存储器 存储器包括系统程序存储器、用户存储器、功能存储器。
、模块化应用功能子程序、命1. 系统程序存储器——存放系统工作程序(监控程序) 令、 解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数不能由用户直接存取。
2. 用户存储器:用户程序存储器——存放用户程序。
即用户通过编程器输入的用户程 序。
3. 功能存储器(数据区)——存放用户数据。
注意:系统程序直接关系到 PC 的性能,不能由用户直接存取,所以,通常 PC 产品资料中所指的存储器形式或存储方式及容量,是指用户程序存储器而言。
与通用计算机一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,还有外围芯片、总线接口及有关电路。
它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。
内存主要用于存储程序及数据,是 PLC 不可缺少的组成单元。
CPU 的控制器控制 CPU 工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。
但工作节奏由震荡信号控制。
CPU 的运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。
CPU 的寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU 虽然划分为以上几个部分,但 PLC 中的 CPU 芯片实际上就是微处理器,由于电路的高度集成,对 CPU 内部的详细分析已无必要,我们只要弄清它在 PLC 中的功能与性能,能正确地使用它就够了。
CPU 模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。
一般讲,CPU 模块总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。
箱体式 PLC 的主箱体也有这些显示。
它的总线接口,用于接 I/O 模板或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。
CPU 模块上还有许多设定开关,用以对 PLC 作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
I/O 模块:PLC 的对外功能,主要是通过各种 I/O 接口模块与外界联系的,按 I/O点数确定模块规格及数量,I/O 模块可多可少,但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。
I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
电源模块:有些 PLC 中的电源,是与 CPU 模块合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。
同时,有的还为输入电路提供 24V的工作电源。
电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流 220VAC 或 110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为 24V。
底板或机架:大多数模块式 PLC 使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使 CPU 能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
2.4 PLC 的外部设备: 外部设备是 PLC 系统不可分割的一部分,它有四大类 1. 编程设备:有简易编程器和智能图形编程器,用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况。
编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,但它不直接参与现场控制运行。
2. 监控设备:有数据监视器和图形监视器。
直接监视数据或通过画面监视数据。
3. 存储设备:有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器,用于永久性地存储用户数据,使用户程序不丢失,如 EPROM、EEPROM 写入器等。
4. 输入输出设备:用于接收信号或输出信号,一般有条码读人器,输入模拟量的电位器,打印机等。
PLC 的通信联网:PLC 具有通信联网的功能,它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。
现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能,
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