【文章內(nèi)容簡介】 26等。 ? S7－ 300：是中型 PLC，包括 CPU31 CPU31 CPU31CPU315等。 ? S7－ 400：是大型和超大型 PLC，包括 CPU41 CPU41CPU41 CPU41 CPU417H。 FX2系列 PLC是在 1991年的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的高性能小型整體式PLC，具有 1個 16位微處理器和一個專用的邏輯處理器。 40 可編程控制器基本結(jié)構(gòu)和類型 PLC是以微處理器為核心的一種特殊的工業(yè)用計算機，其結(jié)構(gòu)與一般的計算機相類似，由中央處理單元（ CPU）、存儲器（ RAM、 ROM、EPROM、 EEPROM等）、輸入接口、輸出接口、 I/O擴展接口、外部設(shè)備接口以及電源等組成。 PLC通常分為模塊式和整體式兩種結(jié)構(gòu) 按照結(jié)構(gòu)進行分類 41 所謂模塊，就是按照功能將電路進行分類，每一種功能制成一塊電路板，通常稱為模板，每塊模板置于工程塑料外殼內(nèi)，成為獨立的單元，如 CPU單元、輸入單元、輸出單元、特殊 I/O單元、通信單元以及電源單元等。 例如 OMRON的 C200Hα系列，西門子的 S7－ 300、400系列。 模塊式 PLC 42 整體式 PLC(以 CP1H為例 ) 其 CPU單元中裝配了 20～ 40點的輸入輸出電路。它將模塊式的各個單元集成為一體，不如模塊式靈活但是使用方便。如果 I/O點數(shù)不夠用可用 CPM1A系列擴展單元進行擴展，但最多不能超過 7臺。 同樣西門子的 S7200系列 PLC也是整體式。 43 可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu) 包括中央處理器 (CPU)和存儲器 (Memory)組成。 中 央 處 理 器系 統(tǒng) 程 序 存 儲 器用 戶 程 序 存 儲 器電 源 部 分輸 入部分輸 出部分手 持 編 程 器 / 上 位 計 算 機按 鈕繼 電 器觸 點行 程開 關(guān)接 觸 器 線 圈信 號 燈電 磁 閥44 ? 從存儲器中讀取指令。 CPU從地址總線上給出存儲地址，從控制總線上讀命令，從數(shù)據(jù)總線上得到指令，并存入 CPU內(nèi)的指令寄存器中。 ? 執(zhí)行指令。對寄存器中的指令操作進行譯碼，執(zhí)行規(guī)定的操作。 ? 準備取下一條指令。 CPU執(zhí)行完一條指令后，根據(jù)條件可產(chǎn)生下一條指令的地址，以便取出和執(zhí)行下一條指令。 (1)中央處理器 (CPU) CPU一般是由控制電路、運算器和寄存器組成。 CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入 /輸出接口電路連接。 不同型號 PLC可能使用不同的 CPU部件，所以指令系統(tǒng)也有可能不一樣，指令固化在 ROM中。 CPU按照掃描方式工作，循環(huán)掃描。 CPU主要功能由以下特點。 45 ? 只讀存儲器 ROM：由 PLC廠家寫入的系統(tǒng)程序，永遠駐留在PLC內(nèi)部。系統(tǒng)程序包括 1. 檢查程序： PLC加電后，檢查 PLC各部件是否正常。 2. 翻譯程序：將鍵入的控制程序變成微電腦指令組成的程序，還可以進行語法檢查。 3. 監(jiān)控程序：總控程序，根據(jù)用戶的需要調(diào)用相應的內(nèi)部程序。 (2)存儲器 (Memory) 存儲器是用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量及其它一些信息。 系統(tǒng)程序是用來控制和完成 PLC各種功能的程序，是由 PLC制造廠家用相應 CPU指令系統(tǒng)編寫，固化到 ROM中。 用戶程序存儲器用來存放由編程設(shè)備輸入的用戶程序。是根據(jù)工程現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的 控制程序。 46 ? 隨機存儲器 RAM: 是可以進行讀寫的存儲器，讀出時內(nèi)容保持不變，寫入時消除原來的信息。防止斷電， PLC使用了專用電池對 RAM供電。 RAM中一般存放如下內(nèi)容： 1. 用戶程序：通過編程設(shè)備輸入的程序經(jīng)過預處理后，存放在從00000開始的地址區(qū)。 2. 邏輯變量：在 RAM中若干個存儲單元用來存放邏輯變量，就是輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、保持繼電器、定時器、計數(shù)器和移位寄存器。 3. 內(nèi)部程序使用的工作單元。不同型號的 PLC存儲器的容量是不同的。 電源部件就是將交流電轉(zhuǎn)換成 PLC工作所需要的直流電，目前大部份 PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，鋰電池作為后備電源。 47 、輸出部分 輸入、輸出部分是 PLC與被控設(shè)備相聯(lián)接的接口電路。現(xiàn)場設(shè)備輸入給 PLC的各種控制信號 (開關(guān)量和模擬量信號 )通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠接收和處理的信號。輸出接口是將 CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，來驅(qū)動外部設(shè)備 (電磁閥、接觸器 )。 (1)輸入接口電路：光電耦合電路和微電腦輸入接口電路 采用光電耦合電路的目的是防止現(xiàn)場的強電干擾進入 PLC。關(guān)鍵部件是光電耦合器，一般是由發(fā)光二極管和光電三極管組成。 工作原理是：在光電耦合器的輸入端加上變化的電信號，發(fā)光二極管就產(chǎn)生與輸入信號變化規(guī)律相同的光信號。光電三極管就在光信號的照射下導通，導通程度與光信號的強弱有關(guān)，在線型工作區(qū)，輸出信號與輸入信號成線性關(guān)系。 48 光電耦合器的特點：抗干擾能力特別好，因為輸入和輸出是靠光信號耦合的，在電氣上完全隔離。 微電腦輸入接口電路由數(shù)據(jù)輸入寄存器、選通電路和中斷請求邏 輯電路組成?，F(xiàn)場的輸入信號經(jīng)過光電耦合器送到輸入數(shù)據(jù)寄存 器，再通過數(shù)據(jù)總線送給 CPU。 (2)輸出接口電路：微電腦輸出接口電路和功率放大器組成。 微電腦輸出接口一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成而成。 CPU通過數(shù)據(jù)總線將要輸出的信號放到輸出寄存器中。 功率放大電路是為了適應工業(yè)控制的要求，將輸出的信號放大。PLC一般采用繼電器輸出或可控硅和晶體管。 手持編程器：調(diào)試簡單程序、現(xiàn)場修改參數(shù)及監(jiān)視 PLC工作工作情況；上位計算機中的專業(yè)軟件，用于編寫大型程序，可靈活修改、下載和在線調(diào)試 ，如 CX－ Programmer。 49 可編程序控制器的工作原理 1. 可編程序控制器的等效電路 50 (1)輸入部分 輸入部分是收集被控設(shè)備的信息或者是操作命令。輸入端子是PLC與外部開關(guān) (行程開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕開關(guān) )、敏感元件等交換信號的端口。輸入繼電器是連接到輸入端的外部信號來驅(qū)動。 (2)內(nèi)部控制電路 是由用戶根據(jù)控制要求編制的程序組成，作用是按用戶程序的控制要求對輸入信息進行運算處理，判斷哪些信號需要輸出，并將得到的結(jié)果輸出給負載。 PLC內(nèi)部有定時器 (TIM)、計數(shù)器 (CNT)、輔助繼電器等軟器件。編程序時將這些軟器件進行內(nèi)部連線，完成控制要求。 繼 電 器 原 理 圖 P L C 梯 形 圖常 開 觸 點常 閉 觸 點輸 出 線 圈51 (3)輸出部分 輸出部分的作用是驅(qū)動外部負載。輸出端子是 PLC向外部負載輸出信號的端子。 PLC輸出繼電器的觸點與輸出端子相連，通過輸出端子驅(qū)動外部負載。 輸出繼電器除了提供實際使用的常開觸點外，還提供 PLC內(nèi)部使用的許多對常開和常閉軟觸點，數(shù)量不限于編程。 PLC輸出還有晶體管輸出 (直流 )和可控硅輸出 (交流 )。 A C 3 8 0 VS B 1K MS B 2K MF RA C 3 8 0 VK MF RM~52 0 . 0 00 . 0 11 0 0 . 0 01 0 0 . 0 1C O M