【正文】 ) 通用數(shù)據(jù)寄存器 通用數(shù)據(jù)寄存器用于存放各種數(shù)據(jù)，只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會(huì)變化。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器的編程語言 PLC是一種專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，具體控制功能的實(shí)現(xiàn)也是通過開發(fā)人員設(shè)計(jì)的程序來完成的。 (1) 梯形圖 (Ladder Diagram， LD) 適合于邏輯控制的程序設(shè)計(jì)。在程序中，最左邊是主信號(hào)流，信號(hào)流總是從左向右流動(dòng)的。 2. 指令表 指令表是一種類似于計(jì)算機(jī)匯編語言的一種文本編程語言，即用特定的助記符來表示某種邏輯運(yùn)算關(guān)系。運(yùn)算框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量。 可編程控制器的資源與編程語言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 (1) 必須熟悉 PLC的內(nèi)部繼電器資源。當(dāng)然，采用 PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員首先要熟悉生產(chǎn)流程、被控設(shè)備的特性和控制要求，然后結(jié)合指令系統(tǒng)才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的程序。繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式，如果一個(gè)繼電器的線圈通電或斷電，該繼電器的所有觸點(diǎn) (常開 /常閉觸點(diǎn) )不論在控制線路的哪個(gè)位置，都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器的工作過程 在 PLC中，用戶程序按先后順序存放，在沒有中斷或跳轉(zhuǎn)指令時(shí)， PLC從第一條指令開始順序執(zhí)行，直到程序結(jié)束符后又返回到第一條指令，如此周而復(fù)始地不斷循環(huán)執(zhí)行程序。每一次循環(huán)的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。在每次掃描期間，PLC都進(jìn)行系統(tǒng)診斷，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。對(duì)于嚴(yán)重故障， PLC就切斷 — 切外部聯(lián)系，停止用戶程序的執(zhí)行。 I/O緩沖區(qū)中的內(nèi)容構(gòu)成了當(dāng)前的 I/O狀態(tài)表。如在一次 I/O刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則在本次掃描期間輸入緩沖器的狀態(tài)保持不變， PLC相應(yīng)的輸出也保持不變，而要到下一次掃描期間輸出才對(duì)輸入產(chǎn)生響應(yīng)。 可編程控制器的工作原理 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 用戶程序處理的依據(jù)是輸入 /輸出狀態(tài)表。此時(shí)，如是偶然因素造成超時(shí)，系統(tǒng)便轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行，如由于不可恢復(fù)的確定性故障，則系統(tǒng)會(huì)在故障診斷及處理操作中發(fā)現(xiàn)這種故障，并發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，切斷一切外界聯(lián)系，停止用戶程序的執(zhí)行，等待技術(shù)人員處理。 在實(shí)際應(yīng)用中，這種滯后現(xiàn)象可起到濾波的作用。 可編程控制器的工作原理 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器的輸入 /輸出過程 當(dāng) PLC投入運(yùn)行后，在系統(tǒng)監(jiān)控程序的控制下，其工作過程一般主要包括 3個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新 3個(gè)階段。在掃描每一條指令時(shí)，又總是按先左后右、先上后下的順序進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該繼電器在系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該繼電器在 I/O緩沖區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該指令所 可編程控制器的工作原理 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 規(guī)定的特殊功能操作。這時(shí)才是 PLC的真正輸出，如圖 。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，輸入信號(hào)均被有效采集。 輸入 /輸出響應(yīng)的滯后不僅與掃描方式和硬件電路的延時(shí)有關(guān)，還與程序設(shè)計(jì)的指令安排有關(guān)，在程序設(shè)計(jì)中一定要注意。可以認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即傳送到對(duì)應(yīng)的輸入緩沖器。正常時(shí)，掃描執(zhí)行一遍用戶程序所需時(shí)間不會(huì)超過某一定值。 1) 執(zhí)行用戶程序 用戶程序是存放在用戶程序存儲(chǔ)器中的。 PLC在每次掃描中都將保存在輸入和輸出緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行一次更新。 PLC在采樣時(shí)，輸入信號(hào)進(jìn)入緩沖區(qū)，即數(shù)據(jù)輸入的狀態(tài)刷新。若發(fā)現(xiàn)異常，除了出錯(cuò)指示燈 (ERROR)亮之外，還判斷故障的性質(zhì)。如正常則可認(rèn)為 PLC自身完好，否則出錯(cuò)指示燈 ERROR亮報(bào)警，停止所有任務(wù)的執(zhí)行。第三階段進(jìn)行輸出刷新，將輸出緩沖區(qū)各輸出點(diǎn)的狀態(tài)通過輸出接口電路全部送到 PLC的輸出端子。一旦該程序執(zhí)行結(jié)束，又進(jìn)入等待輸入的狀態(tài)。但其工作方式卻與計(jì)算機(jī)有較大的不同，具有一定的特殊性。指令是進(jìn)行 PLC程序設(shè)計(jì)的基本語言工具，是系統(tǒng)控制功能的具體體現(xiàn)。由于沒有結(jié)合具體的 PLC產(chǎn)品進(jìn)行說明，因此有些地方可能還難以形成完整而具體的認(rèn)識(shí)，如內(nèi)部的繼電器資源等內(nèi)容。功能塊圖采用類似于數(shù)字電路中邏輯門的形式來表示邏輯運(yùn)算關(guān)系。 PLC是按循環(huán)掃描的方式處理控制任務(wù)，沿梯形圖先后順序執(zhí)行。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點(diǎn)，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字邏輯控制，但不適于編寫控制功能復(fù)雜的大型程序。開發(fā)以 PC為基礎(chǔ)、在Windows平臺(tái)下，符合 IEC11313國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的 PLC正在規(guī)劃中。實(shí)際上，對(duì)于任意一種 PLC，不論是為了學(xué)習(xí)還是實(shí)際使用，熟練掌握其所提供的繼電器的種類、數(shù)量和各自的特性都非常重要。不同的 PLC提供的數(shù)據(jù)寄存器的種類的數(shù)量不同，編址方式 (即編號(hào) )也不一樣。復(fù)位信號(hào)斷開后，計(jì)數(shù)器重新進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。編程時(shí)，設(shè)定值由用戶確定。 不同的 PLC其輸入繼電器、輸出繼電器和內(nèi)部繼電器的編址方式 (即編號(hào) )不同，數(shù)量多少也不一樣。內(nèi)部繼電器沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。每一個(gè)輸入繼電器都有一個(gè)“等效線圈”和無數(shù)個(gè)常開 /常閉觸點(diǎn)。當(dāng)電源在額定電壓的－ 15%～ +10%范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)， PLC都可以正常工作。 PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造十分重視。 I/O模塊的類型、品種與規(guī)格越多，系統(tǒng)的靈活性越高。 PLC的對(duì)外功能主要是通過各種 I/O接口模塊與外界聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的。 ② 數(shù)據(jù)寄存器 與模擬量 I/O一樣，每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字 (16位 )，主要用于模擬量處理、數(shù)據(jù)運(yùn)算和通信等。一個(gè)開關(guān)量 I/O占用存儲(chǔ)單元中的一位(bit) 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 ，一個(gè)模擬量 I/O占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字 (16位 )。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 (3) EEPROM是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器，擦除時(shí)間很短，不需要專用的擦除設(shè)備。用戶程序存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)用戶根據(jù)工藝要求或控制功能設(shè)計(jì)的控制程序，早期一般采用隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器(Random Access Memory， RAM)，需要后備電池在掉電后保存程序。箱體式 PLC的面板上也有這些顯示。 (7) 根據(jù)輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容，將結(jié)果送到輸出接口。它也是在控制器的指揮下工作。 PLC的組成如圖 。 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 返回總目錄 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 PLC的產(chǎn)品型號(hào)很多，發(fā)展非常迅速，應(yīng)用日益廣泛，不同的產(chǎn)品在硬件結(jié)構(gòu)、資源配置和指令系統(tǒng)等方面各不相同。無論哪種結(jié)構(gòu)類型的 PLC，都屬于總線式的開放結(jié)構(gòu)，其 I/O能力可根據(jù)用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。 CPU中的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果。 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 (6) 按程序進(jìn)行處理，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。 CPU模塊一般都有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源指示、運(yùn)行指示、輸入 /輸出指示和故障指示