常用低壓電器與可編程序控制器第5章(編輯修改稿)
2025-06-20 03:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PLC的抗干擾能力。 第 5章 可編程序控制器原理 有的 PLC內(nèi)部提供 24 V的直流電源 ， 這時直流輸入單元無需外接電源 ， 用戶只需將開關(guān)接在輸入端子和公共端子之間即可 ，這就是所謂無源式直流輸入單元 。 無源式直流輸入單元簡化了輸入端的接線 ， 方便了用戶 。 PLC的輸入電路有共點式、分組式和隔離式之別。輸入單元只有一個公共端子 (COM)的稱為共點式，外部各輸入元件都有一個端子與 COM相接；分組式是將輸入端子分為若干組，每組各共用一個公共端子；隔離式輸入電路是具有公共端子的各組輸入點之間互相隔離，可各自使用的獨立電源。 第 5章 可編程序控制器原理 2． 開關(guān)量輸出 按輸出電路所用開關(guān)器件的不同 ， PLC的開關(guān)量輸出可分為晶體管輸出 、 雙向晶閘管輸出和繼電器輸出 ， 如圖 54所示 。 (1) 在晶體管輸出電路中，負載電源只能是直流，由用戶提供。輸出電路負載能力小 (工作電流僅 ～ A)，為無觸點開關(guān)。晶體管輸出接口使用壽命長，響應(yīng)速度快，其延遲一般為 ～ 1 ms。 第 5章 可編程序控制器原理 (2) 在雙向晶閘管輸出電路中 ， 輸出電路采用的開關(guān)器件是光控雙向晶閘管 ， 負載電源由用戶提供 ， 它使 PLC的負載可以根據(jù)需要選用直流或交流電源 。 輸出電路負載能力較大 (工作電流約 1 A左右 )， 響應(yīng)速度較快 ， 一般導(dǎo)通延遲為 1～ 2 ms，關(guān)斷延遲為 8～ 10 ms。 (3) 繼電器輸出電路中，負載電源由用戶提供，可以是交流也可以是直流，視負載情況而定。輸出電路抗干擾能力強，負載能力大 (工作電流可達 2～ 5 A)，但信號響應(yīng)速度較慢，其延遲一般為 8～ 10 ms。 第 5章 可編程序控制器原理 由于繼電器觸點電氣壽命一般僅為 10～ 30萬次 ， 因此在需要輸出點頻繁通斷的場合 (如高頻脈沖輸出 )， 應(yīng)選用晶體管或晶閘管輸出型的 PLC。 另外 ， 繼電器從線圈通電到觸點動作存在延遲時間 ， 是造成輸出滯后于輸入的原因之一 。 PLC輸出電路也有共點式、分組式和隔離式之分。輸出只有一個公共端子的稱為共點式；分組式是將輸出端子分為若干組，每組共用一個公共端子；隔離式是具有公共端子的各組輸出點之間互相隔離，可各自使用獨立的電源。 第 5章 可編程序控制器原理 內(nèi)部電路負載T1＋ 5 VR2L E DR1R3T2VFUC O M( a )圖 54 開關(guān)量輸出 (a) 晶體管輸出； (b) 雙向晶閘管輸出； (c) 繼電器輸出 第 5章 可編程序控制器原理 內(nèi)部電路負載TL E DR1R2CFUC O M~( b )圖 54 開關(guān)量輸出 (a) 晶體管輸出； (b) 雙向晶閘管輸出； (c) 繼電器輸出 第 5章 可編程序控制器原理 內(nèi)部電路 ~負載JC O MRL E D( c )圖 54 開關(guān)量輸出 (a) 晶體管輸出； (b) 雙向晶閘管輸出； (c) 繼電器輸出 第 5章 可編程序控制器原理 電源部件 電源部件將交流電源轉(zhuǎn)換成 PLC的中央處理器、存儲器等電路工作所需要的直流電源，使 PLC能正常工作。 PLC內(nèi)部使用的電源是整機的供電中心，它的優(yōu)劣直接影響到 PLC的功能和可靠性，因此目前大部分 PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。開關(guān)式穩(wěn)壓電源的輸入電壓范圍寬，體積小，效率高，重量輕，抗干擾性能好。有的 PLC還能向外部提供 24 V的直流電源，給輸入單元所連接的外部開關(guān)或傳感器供電。 第 5章 可編程序控制器原理 可編程序控制器的工作原理 PLC的掃描周期與工作過程 PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它可以看成是一種由系統(tǒng)軟件支持的掃描設(shè)備，不論用戶程序運行與否，都周而復(fù)始地進行循環(huán)掃描，并執(zhí)行系統(tǒng)程序規(guī)定的任務(wù)。每一個循環(huán)所經(jīng)歷的時間稱為一個掃描周期，每個掃描周期又分為五個工作階段，每個工作階段完成不同的任務(wù)。工作過程如圖 55所示。 第 5章 可編程序控制器原理 初始化掃 描 周 期公共處理 執(zhí)行程序掃描周期計算處理I / O 刷新 外設(shè)端口服務(wù)圖 55 PLC循環(huán)掃描過程 第 5章 可編程序控制器原理 1． 公共處理階段 在每次掃描開始之前， CPU都要進行監(jiān)視定時器復(fù)位、硬件檢查、用戶內(nèi)存檢查等操作。如果有異常情況，除了故障顯示燈亮以外， CPU還判斷并顯示故障的性質(zhì)；如果屬于一般性故障，則只報警不停機，等待處理；如果屬于嚴(yán)重故障，則停止 PLC的運行。公共處理階段所用的時間一般是固定的，不同機型的 PLC有所差異。 第 5章 可編程序控制器原理 2． 執(zhí)行程序階段 在執(zhí)行程序階段 ， CPU將指令逐條調(diào)出并執(zhí)行 。 CPU從輸入映像寄存器和元件映像寄存器中讀取各繼電器當(dāng)前的狀態(tài) ， 根據(jù)用戶程序給出的邏輯關(guān)系進行邏輯運算 ， 運算結(jié)果再寫入元件映像寄存器中 。 執(zhí)行用戶程序階段的掃描時間不是固定的，其原因主要取決于用戶程序中所用語句的條數(shù)及每條指令的執(zhí)行時間。因此，執(zhí)行用戶程序的掃描時間是影響掃描周期時間長短的主要因素，而且，在不同時段執(zhí)行用戶程序的掃描時間也不盡相同。 第 5章 可編程序控制器原理 3． 掃描周期計算處理階段 若預(yù)先設(shè)定掃描周期為固定值 (可由用戶設(shè)定 )， 則進入等待狀態(tài) ， 直至達到該設(shè)定值時掃描再往下進行 。 若設(shè)定掃描周期為不定 (即取決于用戶程序的長短等 )， 則要進行掃描周期的計算 。 掃描周期計算處理所用的時間很短 。 PLC在正常工作的情況下 ， 掃描周期 T為 T = (運算速度 程序步數(shù) )+ I/O刷新時間 + 故障診斷時間 第 5章 可編程序控制器原理 由于 I/O刷新時間和故障診斷時間相對用戶程序執(zhí)行時間要小得多，因此掃描時間主要由用戶程序的長短和 CPU的運算速度決定。一般掃描時間達每秒鐘可掃描數(shù)十次以上，這對于一般的工業(yè)設(shè)備控制通常沒什么影響。但對控制時間要求較嚴(yán)格，響應(yīng)速度要求
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