【文章內容簡介】 PLC 大多采用高速位片式微處理器。 目前，小型 PLC 為單 CPU 系統(tǒng)，而中、大型 PLC 則大多為雙 CPU 系統(tǒng)，甚至有些 PLC 中多達8 個 CPU。對于雙 CPU 系統(tǒng)，一般一個為字處理器，一般采用 8 位或 16 位處理器；另一個為位處理器，采用由各廠家設計制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內部定時器，監(jiān)視掃描時間，處理字節(jié)指令以及對系統(tǒng)總線和位處理器進行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令 和實現(xiàn) PLC 編程語言向機器語言的轉換。位處理器的采用 ,提高了 PLC 的速度，使 PLC 更好地滿足實時控制要求。 惠州學 院 2022 屆畢業(yè)論文（設計） 第 5 頁 共 36 頁 在 PLC 中 CPU 按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 PLC 有條不紊地進行工作，歸納起來主要有以下幾個方面： ① 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 ② 診斷電源、 PLC 內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等。 ③ 通過輸入接口接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。 ④ 從存儲器逐條讀取用戶程序，經過解釋后執(zhí)行。 ⑤ 根據(jù)執(zhí)行的結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內容，通過輸出單元實現(xiàn)輸出控制。有些 PLC 還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 2．存儲器 存儲器主要有兩種：一種是可讀 /寫操作的隨機存儲器 RAM，另一種是只讀存儲器 ROM、 PROM、EPROM 和 EEPROM。在 PLC 中，存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序是由 PLC 的制造廠家編寫的，和 PLC 的硬件組成有關，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調用管理、邏輯運算、通信及各種參數(shù)設定等功能，提供 PLC 運行的平臺。系統(tǒng)程序關系到PLC 的性能，而且在 PLC 使用過程中不會變動，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲器 ROM、 PROM或 EPROM 中，用戶不能訪問和修改。 用戶程序是隨 PLC 的控制對象而定的，由用戶根據(jù)對象生產工藝的控制要求而編制的應用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 CMOS 靜態(tài) RAM 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時不會丟失信息。為了防止干擾對 RAM 中程序的破壞，當用戶程序經過運行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲器 EPROM 中?，F(xiàn)在有許多 PLC 直接采用 EEPROM 作為用戶存儲器。 工作數(shù)據(jù)是 PLC 運行過程中經常變化、經常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 RAM 中，以適應隨機存取的要求。在 PLC 的工作數(shù)據(jù)存儲器中，設有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等邏輯器件的存儲區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設置和運行情況而確定的。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在掉電時用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時可保存數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域稱為保持數(shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在 PLC 產品樣本或使用手冊中所列存儲器的形式及容量是指用戶程序存儲器。當 PLC 提供的用戶存儲器容量不夠用，許多 PLC 還提供有存儲器擴展功能。 3．輸入 /輸出單元 輸入 /輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊 ，是 PLC 與工業(yè)生產現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC 又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設備和輸出設備所需的信號電平是多種多樣的，而 PLC 內部 CPU 的處理的信息只LED 循環(huán)顯示控制電路的研制 第 6 頁 共 36 頁 能是標準電平，所以 I/O 接口要實現(xiàn)這種轉換。 I/O 接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 PLC的抗干擾能力。另外， I/O 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護。 PLC 提供了多種操作電平和驅動能力的 I/O 接口，有 各種各樣功能的 I/O 接口供用戶選用。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開關量）輸入、數(shù)字量（開關量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開關量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交 /直流輸入接口，其基本原理電路如圖 27 所示。 常用的開關量輸出接口按輸出開關器件不同有三種類型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出，其基本原理電路如圖 28 所示。繼電器輸出接口可驅動交流或直流負載，但其響應時間長，動作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應速度快，動作頻率高，但前者只 能用于驅動直流負載，后者只能用于交流負載。 PLC 的 I/O 接口所能接受的輸入信號個數(shù)和輸出信號個數(shù)稱為 PLC 輸入 /輸出（ I/O）點數(shù)。 I/O 點數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。當系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)不夠時，可通過 PLC 的 I/O 擴展接口對系統(tǒng)進行擴展。 4．通信接口 PLC 配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。 PLC 通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它 PLC、計算機等設備實現(xiàn)通信。 PLC 與打印機連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 PLC 連接， 可組成多機系統(tǒng)或連成網絡，實現(xiàn)更大規(guī)?？刂啤Ｅc計算機連接，可組成多級分布式控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結合。 遠程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應的通信接口模塊。 5．智能接口模塊 智能接口模塊是一獨立的計算機系統(tǒng)，它有自己的 CPU、系統(tǒng)程序、存儲器以及與 PLC 系統(tǒng)總線相連的接口。它作為 PLC 系統(tǒng)的一個模塊，通過總線與 PLC 相連，進行數(shù)據(jù)交換，并在 PLC 的協(xié)調管理下獨立地進行工作。 PLC 的智能接口模塊種類很多，如：高速計數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運動控制模塊、中斷控制模塊等。 6．編程裝置 編程裝置的作用是編輯、調試、 輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控 PLC 內部狀態(tài)和參數(shù)，與 PLC 進行人機對話。它是開發(fā)、應用、維護 PLC 不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計算機系統(tǒng)。專用編程器是由 PLC 廠家生產，專供該廠家生產的某些 PLC產品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲器接插口等部件組成。專用編程器有簡易編程器和智能編程器兩類。 簡易型編程器只能聯(lián)機編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉化為指令惠州學 院 2022 屆畢業(yè)論文（設計） 第 7 頁 共 36 頁 表程序才能輸入。簡易編程器體積小、價格便宜，它可以直接插在 PLC 的編程插座上，或者用專用電纜與 PLC 相連，以方便編程和調試。有些簡易編程器帶有存儲盒，可用來儲存用戶程序，如三菱的FX20PE 簡易編程器。 智能編程器又稱圖形編程器，本質上它是一臺專用便攜式計算機，如三菱的 GP80FXE 智能型編程器。它既可聯(lián)機編程，又可脫機編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價格較高，操作也比較復雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅動器，提供錄音機接口和打印機接口。 專用編程器只能對指定廠家的幾種 PLC 進行編程，使用范圍有限，價格較高。同時，由于 PLC 產品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期 也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢是使用以個人計算機為基礎的編程裝置，用戶只要購買 PLC 廠家提供的編程軟件和相應的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的 PLC 程序開發(fā)系統(tǒng)。 基于個人計算機的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強大。它既可以編制、修改 PLC 的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應的軟件還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。 PLC 配有開關電源，以供內部電路使用。與普通電源相比， PLC 電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強。對電網提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值 177。15%的范圍內波動。許多 PLC 還向外提供直流 24V 穩(wěn)壓電源，用于對外部傳感器供電。 除了以上所述的部件和設備外， PLC 還有許多外部設備，如 EPROM 寫入器、外存儲器、人 /機接口裝置等。 EPROM 寫入器是用來將用戶程序固化到 EPROM 存儲器中的一種 PLC 外部設備。為了使調試好用戶程序不易丟失，經常用 EPROM 寫入器將 PLC 內 RAM 保存到 EPROM 中。 PLC 內部的半導體存儲器稱為內存儲器。有時可用外部的磁帶、磁盤和用半導體存儲器作成的存儲盒等來存儲 PLC 的用戶程序，這些存儲器件稱為外存儲 器。外存儲器一般是通過編程器或其它智能模塊提供的接口，實現(xiàn)與內存儲器之間相互傳送用戶程序。 人 /機接口裝置是用來實現(xiàn)操作人員與 PLC 控制系統(tǒng)的對話。最簡單、最普遍的人 /機接口裝置由安裝在控制臺上的按鈕、轉換開關、撥碼開關、指示燈、 LED 顯示器、聲光報警器等器件構成。對于PLC 系統(tǒng)，還可采用半智能型 CRT 人 /機接口裝置和智能型終端人 /機接口裝置。半智能型 CRT 人 /機接口裝置可長期安裝在控制臺上，通過通信接口接收來自 PLC 的信息并在 CRT 上顯示出來；而智能型終端人 /機接口裝置有自己的微處理器和存儲器，能夠與操作 人員快速交換信息，并通過通信接口與PLC 相連，也可作為獨立的節(jié)點接入 PLC 網絡。 LED 循環(huán)顯示控制電路的研制 第 8 頁 共 36 頁 PLC 和觸摸屏在 LED 數(shù)碼管控制中的應用的意義 觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設備 ,它是目前最簡單、方便、自然的而且又適用于中國多媒體信息查詢國情的輸入設備觸摸屏具有堅固耐用、反應速度快、節(jié)省空間、易于交流等許多優(yōu)點。它的簡單易用強大的功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合于工業(yè)環(huán)境甚至可以用于日常生活之中應用非常廣泛比如自動化停車設備、自動洗衣機、天車升降控制、生產線監(jiān)控等甚至可以用于智能大廈管理、會議室聲光控制、溫度調整? ? 利用這種技術我們用戶只要用手指輕輕地指碰計算機顯示器上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作從而使人機交互更為直截了當這種技術極大方便了那些不懂電腦操作的用戶。這種人機交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌是極富吸引力的全新多媒體交互設備。觸摸屏在我國的應用范圍非常廣闊