【文章內(nèi)容簡介】 規(guī)模選用不同檔次 CPU及各種 I/O模塊 、 功能模塊 。 其模塊尺寸統(tǒng)一 、 安裝整齊 ， 對于 I/O點數(shù)很多的系統(tǒng)選型 、 安裝調(diào)試 、 擴展 、 維修等都非常方便 。 要組成一個系統(tǒng) ， 只需在一塊基板上插上CPU、 電源 、 輸入 、 輸出模塊及其他諸如通訊 、 模數(shù)轉(zhuǎn)換 、 數(shù)模轉(zhuǎn)換等特殊功能模塊 ， 就能構(gòu)成一個總 I/O點數(shù)很多的大規(guī)模綜合控制系統(tǒng) 。 故適用于大 、 中型 PLC。 ? 這種結(jié)構(gòu)形式 PLC除了各種模塊以外 ， 還需要用機架 （ 主機架 、 擴展機架 ） 將各模塊聯(lián)成整體；有多塊機架時 ， 則還要用電纜將各機架聯(lián)在一起 。 2022/7/13 35 3 混合式 PLC結(jié)構(gòu) 2022/7/13 36 可編程控制器主機 可編程控制器編程器 圖 可編程控制器及編程器 2022/7/13 37 ? PLC主要由 CPU、存儲器、基本 I/O接口電路、外設接口、編程裝置、電源等組成。 PLC各部分電路介紹 2022/7/13 38 1. CPU 芯片 ? CPU是可編程控制器的控制中樞 ， 相當于人的大腦 。 一般由控制電路 、 運算器和寄存器組成 。 CPU作用為： ? (1)從程序存儲器讀取程序指令 ， 編譯 、 執(zhí)行指令 (2)將各種輸入信號取入 (3)把運算結(jié)果送到輸出端 (4)響應各種外部設備的請求 2022/7/13 39 現(xiàn)代 PLC使用的 CPU主要有以下幾種： ? 通用微處理器：如 8080、 6800、 Z80A、 8086等。價格便宜，通用性強。 ? 單片機：如 8051等。單片機由于集成度高、體積小、價格低和可擴充性好，很適合在小型 PC上使用，也廣泛地用于 PC的智能 I/O模塊。 ? 位片式微處理器：如 AMD2900系列等。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。它主要追求運算速度快，它以 4位為一片。用幾個位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器。 小型 PLC多采用 8位微處理器或單片機作為 CPU 中型 PLC多采用 16位微處理器或單片機作為 CPU 大型 PLC多采用高速位片式微處理器 2022/7/13 40 ? 2. 存儲器 ? PLC的存儲器由只讀存儲器 ROM、 隨機存儲器 RAM和可電擦寫的存儲器 EEPROM三大部分構(gòu)成 ， 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)程序一般存放在 EEPROM中 ， 用戶程序及工作數(shù)據(jù)放在有后備電池的 RAM中 。 RAM： 存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。 ROM： 存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。 2022/7/13 41 ? 3. 輸入 /輸出電路 ? 是 PLC與現(xiàn)場工業(yè)設備連接的電路 。 現(xiàn)場的開關(guān)通過輸入電路輸入 PLC。 PLC 輸出的開關(guān)信號則通過輸出電路輸出到工業(yè)設備 。 采用光電隔離 ， 實現(xiàn)了 PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離 ， 減小了電磁干擾 。 ? 輸入電路：將按鈕 、 行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號 ， 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機 。 輸出電路：將主機向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機與外部強電隔離。 輸出電路有三種輸出形式： 繼電器 低速大功率 可控硅 高速大功率 晶體管 高速小功率 2022/7/13 42 ? ? PLC電源的輸入電壓有直流 12V、 24V、 48V和交流 110V、220V， PLC電源模塊的輸出一般為 5V和 24V， 用以向 CPU、存儲器等提供工作電源 。 ? 5 .通信接口 一般至少有一個 RS232或 RS485通信口。通信有 PLC之間的通信和 PLC與其他設備之間的通信。通信主要涉及通信模塊、通信接口、通信協(xié)議和通信指令等內(nèi)容。 PLC的組網(wǎng)和通信能力也已成為 PLC產(chǎn)品水平的重要衡量指標之一。 ? 2022/7/13 43 ? 7. 編程器 PLC采用的編程器有下面三種類型： 1） 簡易編程器：用于小型和超小型 PLC。 2） CRT編程器：用于中大規(guī)模 PLC， 可顯示梯形圖 、 數(shù)據(jù)信息和報警信息指示等 。 3） 計算機編程：隨著計算機的大力普及 ， 有些中大規(guī)模的PLC已采用計算機編程 。 此時計算機除用做編程外 ， 還兼有管理和操作指導功能 。 2022/7/13 44 PLC工作程序 ? ? 概括的講 ， PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描過程 。其過程為圖 1所示 。 這個過程分為 讀輸入 (輸入采樣階段 )、程序執(zhí)行 、 寫輸出 （ 輸出刷新階段 ） 三個階段 。 整個過程進行一次所需要的時間稱為掃描周期 （ 也叫工作周期或掃描時間 ） 。 2022/7/13 45 工作原理 ? 1）讀輸入階段 PLC在讀輸入階段，以掃描方式（按順序）依次地讀入所有輸入信號的通 /斷狀態(tài)，（即按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘枲顟B(tài)：開或關(guān)、 “ 1”或 “ 0” ，讀入到輸入映像寄存器中寄存起來，稱為對輸入信號的采樣，或稱輸入刷新。）并將它們存入存儲器輸入暫存區(qū)的相應單元內(nèi)，這部分存儲區(qū)也被稱為輸入映像區(qū)。在讀輸入結(jié)束后， PLC轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個工作周期的輸入采樣階段才能被重新讀入。 2022/7/13 46 2） 用戶程序執(zhí)行階段 PLC在程序執(zhí)行階段 ， 按照次序逐條執(zhí)行用戶程序指令 ， 并從輸入暫存器中讀取輸入狀態(tài) 、 以及定時器 、 計數(shù)器狀態(tài)等條件 。根據(jù)用戶程序進行運算 ， 不斷得到運算結(jié)果 ， 一步步運算得到的結(jié)果并不直接輸出 ， 而是將其對應的存入輸出暫存區(qū)的相應單元中 ， 直到用戶程序全部被執(zhí)行完 。 用戶程序執(zhí)行完 ， 得到最后的可以輸出的結(jié)果 。 3） 寫輸出 （ 輸出刷新 ） 階段 用戶程序執(zhí)行結(jié)束后 ， PLC就進入輸出刷新階段 ， 在此期間 PLC根據(jù)輸出暫存區(qū)中的對應狀態(tài)刷新所有的輸出鎖存電路 ， 再經(jīng)隔離驅(qū)動到輸出端子 ， 向外界輸出控制信號 ， 從而控制相應設備動作 。 這就是 PLC的實際輸出 。 PLC重復的執(zhí)行上述三個階段 ， 每重復一次的時間就是一個工作周期 （ 或掃描周期 ） 。 工作周期的長短與程序的長短 （ 即組成程序的語句多少 ） 有關(guān) 。 例如 AB（ ALLENBRADLEY） 公司的 SLC500型 ， PLC執(zhí)行 1000條語句的工作周期為 20ms。 2022/7/13 47 PLC在每次掃描中，對輸入信號采樣一次，對輸出刷新一次， 這就保證了 PLC在執(zhí)行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖 存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變?？傊? 輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在這一個工作周 期的輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)。 輸出映像寄存器的狀態(tài)，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。 輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)，由上一個工作周期的輸出刷新階段 存入到輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來決定。 輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來決定。 程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)（數(shù)據(jù)），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。 2022/7/13 48 2022/7/13 49 掃描工作方式的特點： 簡單直觀，簡化了程序的設計，并為 PLC的可靠運行提供了保證； 所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用； 系統(tǒng)監(jiān)視定時器 WDT可監(jiān)視每次掃描的時間，并在每個掃描周期內(nèi)都要對 WDT進行復位操作。如果系統(tǒng)的硬件或用戶軟件發(fā)生了故障， WDT就會超時自動報警，并停止 PLC的運行，從而避免了程序進入死循環(huán)的故障。 2022/7/13 50 工作原理 2 .響應時間 由于采用了掃描工作方式，故從 PLC輸入端有一個輸入信號發(fā)生變化到輸出端對該輸入變化作出反應，需要一段時間，這段時間就稱為 PLC的響應時間或滯后時間。 響