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机械控制

<PLC原理及应用>_二、PLC的组成及工作原理

时间:2011-12-15 09:05:19   作者:未知   来源:网络文摘   阅读:1777   评论:0

PLC的组成

PLC由三个基本部分组成:输入部分、逻辑处理部分、输出部分。基本结构示意图参见图2-1所示。

<PLC原理及应用>_二、PLC的组成及工作原理

输入部分是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路,它收集并保存来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。

逻辑处理部分用于处理输入部分取得的信息,按一定的逻辑关系进行运算,并把运算结果以某种形式输出。

输出部分是指驱动各种电磁线圈、交 / 直流接触器、信号指示灯等执行元件的接口电路,它向被控对象提供动作信息。

为了使用方便,PLC还常配套有编程器等外部设备,它们可以通过总线或标准接口与PLC连接,图2-2为一般PLC组成系统的原理框图。(由图2-2可看出,PLC的组成结构和计算机差不多,故PLC可看成用于工业控制的专用计算机)

<PLC原理及应用>_二、PLC的组成及工作原理

PLC主要部件功能

CPU

CPU是PLC的核心部件之一, 它的主要功能有:

① 采集输入信号;       ②执行用户程序;     ③刷新系统输出;

④执行管理和诊断程序; ⑤与外界通信。

PLC常用的CPU芯片主要有:

通用微处理器

如INTEL(8080、8085、8086、8088,80386、80486、80586)、Zilog(Z80、Z8000)、Motorola(6800、6809、68000)等。通用微处理器芯片的通用性强、价格便宜、货源充足。

单片微处理器

如 INTEL(8031、8039、8049、8051、8089),单片微处理器又叫单片机,它将ROM、RAM、接口电路、时钟电路、串行口甚至A/D都集成在一个很小的芯片上,自成一个小的微处理机系统;另外,单片机有大量的位寻址单元和丰富的位操作指令,它为PLC在位处理方面提供了最佳的功能和速度,所以特别适用于PLC;此外,单片机集成度高、体积小、通用性强、价格低、可扩充性好、货源足。

位片式微处理器

如 AMD(2900、2901、2903、N8×300),位片式微处理器是独立于微型机的另一分支,因为它采用双极型工艺,所以比一般的MOS型微机处理器在速度上要快一个数量级。上述两种微处理器的字长、结构、指令系统是固定的,而位片机是具有CPU的一切必要附件(如寄存器、算术逻辑部件ALU等),位片的宽度有2、4、8位几种,用几个位片机级联,可组成任意字长的微处理器。还可通过改变微程序存储器的内容来改变机器的指令系统(即指令系统对用户开放);位片式结构可使用多个微处理器,将任务分成几个部分让其并行处理,即重叠操作,这样能更有效地发挥其快速的特点;其缺点是:集成度低,用的芯片较多,功耗也较大。

目前小型PLC一般采用8位CPU如:8080、8085、Z80、6800、MCS48、51系列,而大、中型PLC常采用位片式微处理器、16/32位通用微处理器。

存储器

存储器是保存系统程序、用户程序、中间运算结果的器件,据其在系统中的作用,可将它们分为下列4种:系统程序存储器、用户程序存储器、数据表存储器、高速暂存存储器。

系统程序存储器

系统程序存储器用来存放PLC的监控程序,可分为:系统管理程序、命令解释程序、故障检测、诊断程序、通信程序。系统程序由PLC厂家设计,并固化在ROM / PROM / EPROM存储器中,用户不必对它作细致的了解,更不能改变它。

用户程序存储器

用户程序存储器用来存放用户编制的控制程序。PLC术语中讲的存储器容量及型式就是指的用户程序存储器。常用的用户存储器型式有:EPROM、E2ROM、带掉电保护的RAM等。

EPROM作程序存储器的优点是:写入程序不会因停电而丢失,但其成本较高,主要体现在两个方面:

1) 调试时仍要用RAM作程序存储器,而且最好用带电容/电池后备的RAM,这样用户实质上是购了两套用户程序存储器。

2) 对许多PLC而言,往往还要另外配套购置专用的EPROM写入装置和擦除装置。

E2PROM是非易失性的且可电擦除的存储器,它兼有ROM的非易失性和RAM随机存取之优点,它的写入或擦除不需特殊装置,用它作用户程序存储器,在程序调试阶段,可用编程器直接修改程序,程序确定下来投入运行后。这是它的优越之处,不足的是,它的写入时间较长(约为ms 级),但对手工输入或修改程序而言,这点是不成问题的。

一般而言,用户的控制程序必须经过多次的调试和修改才能确定下来,据此特点,在控制程序没确定以前,常先采用带掉电保护的RAM作用户程序存储器,待程序确定后,再由厂家提供的EPROM写入器将程序固化到EPROM中,并将该EPROM插入PLC中运行。EPROM插入PLC后,PLC则运行EPROM中的用户程序,若没EPROM插入,PLC则运行RAM区中的用户程序。许多用户用掉电保护的RAM作用户程序存储器,因为它比另两种价格便宜,一旦电源停电,靠后备电池/电容可以保存RAM中的程序数年 / 数十天,只要做到停电时间不超过这期限即可。这点对于一般的工矿企业而言是容易做到的。

例如:OMRON公司的C200H-MR431/831是全电池后备RAM存储器,C200H-MR431 / 831是电容后备RAM存储器,它们在25℃的坏境下,可以保存程序的时间分别是2~3年、20天。

数据表存储器  (I/O映像存储器)

数据表存储器用来存放开关量I/O状态表,定时器、计算器的预置值表,模拟量I/O数值等。

高速暂存储器

高速暂存储器主要存放运算的中间结果,统计数据、故障诊断的标志位等。其中,3、4两类存储器,常用RAM,这其中部分或全部有后备电源。

 I/O部分

PLC的I/O部分,因用户的需求不同有各种不同的组合方式,通常以模块的形式供应,一般可分为:

① 开关量I/O模块                                                ② 模拟量I/O模块                   

③ 数字量I/O模块(包括TTL电平I/0模块、拨码开关输入模块、

LED/LCD/CRT显示控制模块、打印机控制模块)  

④ 高速计数模块                                                   ⑤ 精确定时模块 

⑥ 快速响应模块                                                 ⑦ 中断控制模块 

⑧ PID模块                                                          ⑨ 位置控制模块

⑩ 轴向定位模块                                               ⑾ 通信模块。


标签:PLC原理 PLC的组成 PLC工作原理 
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