【正文】 種讀 /寫存儲器 (隨機(jī)存儲器 )，存取速度最快，但掉電后信息就丟失，需要鋰電池作為后備電源。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。由于 EPROM擦寫不方便，目前已逐漸被 EEPROM所取代。使用編程器可以很方便地對其中所存儲的內(nèi)容進(jìn)行修改。 1) 系統(tǒng)程序存儲區(qū) 系統(tǒng)程序存儲區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序，包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等，由制造商將其固化在 ROM中，用戶不能直接存取。 2) 系統(tǒng) RAM存儲區(qū) 系統(tǒng) RAM存儲區(qū)包括 I/O緩沖區(qū)以及各類軟元件，如工作寄存器、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、變址寄存器等。因此，它需要一定數(shù)量的存儲單元 (RAM)來暫時(shí)存放 I/O的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，這些單元稱作 I/O緩沖區(qū)。整個 I/O緩沖區(qū)可以看作是由開關(guān)量 I/O緩沖區(qū)和模擬量 I/O緩沖區(qū)兩個部分組成的。該存儲區(qū)又分為具有掉電保存的存儲區(qū)域和掉電不保存的存儲區(qū)域。 ① 內(nèi)部繼電器 與開關(guān)輸出一樣，每個內(nèi)部繼電器占用系統(tǒng) RAM存儲區(qū)中的一位，但不能直接驅(qū)動外部負(fù)載，只供用戶在編程中使用。另外，不同的 PLC還提供數(shù)量不等的特殊內(nèi)部繼電器，具有不同的特殊功能。另外，PLC還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器，用于存儲系統(tǒng)中某些特定的數(shù)據(jù)或信息。 用戶程序存儲區(qū)存放用戶根據(jù)實(shí)際控制要求或生產(chǎn)工藝流程編寫的具體控制程序。 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 輸入 /輸出模塊 輸入模塊和輸出模塊通常稱為 I/O模塊或 I/O單元。按 I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊的規(guī)格及數(shù)量， I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受 PLC所能管理的配置能力，即底板或機(jī)架槽數(shù)的限制。輸入模塊和輸出模塊是 PLC與現(xiàn)場 I/O裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC與外部設(shè)備之間傳遞信息的作用。通常 I/O模塊上還有 I/O接線端子排和狀態(tài)顯示，以便于連接和監(jiān)視。 開關(guān)量模塊按電壓水平分有 220 VAC、 110 VAC、 24 VDC等規(guī)格；按隔離方式分有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出等類型。 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 智能模塊 除了上述通用的 I/O模塊外， PLC還提供了各種各樣的特殊 I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、遠(yuǎn)程 I/O控制、溫度控制、中斷控制、聲音輸出、打印機(jī)等專用型或智能型的 I/O模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。模塊的 I/O容量越大，系統(tǒng)的適應(yīng)性就越強(qiáng)。編程設(shè)備用于輸入和編輯用戶程序，對系統(tǒng)作一些設(shè)定，監(jiān)控 PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。 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 電源 PLC中不同的電路單元需要不同的工作電源，如 CPU和 I/O電路要采用不同的工作電源。如果沒有一個良好的、可靠的電源，系統(tǒng)是無法正常工作的。 PLC一般都配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源，用于給 PLC的內(nèi)部電路和各模塊的集成電路提供工作電源。有些 PLC中的電源與 CPU模塊合二為一，有些是分開的。對于交流輸入的 PLC，電源電壓為 AC100 V～ 240 V。對于直流輸入的 PLC，電源的額定電壓一般為 24VDC。 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 可編程控制器的資源與編程語言 可編程控制器的硬件資源 PLC都提供了各種類型的繼電器，一般都稱為“軟繼電器”，以供系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中編程使用。這些編程用的繼電器的工作線圈沒有工作電壓等級、功耗大小和電磁慣性等問題。在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。 PLC內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器是用光電耦合器隔離的電子繼電器，編號與接線端子編號一致，如圖 。線圈的吸合或釋放只取決于 PLC外部所連接的開關(guān)信號的狀態(tài)，而不能通過程序控制。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于 10ms。輸出繼電器的線圈由程序控制，其外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上，以供驅(qū)動外部負(fù)載使用，其余常開 /常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。 3. 內(nèi)部繼電器 PLC中有很多內(nèi)部繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由 PLC內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動。它的常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。內(nèi)部繼電器一般分為通用內(nèi)部繼電器和特殊內(nèi)部繼電器。這類繼電器的觸點(diǎn)和線圈在程序中都可以使用，但線圈一般只能用 1次，而對應(yīng)的常開和常閉觸點(diǎn)則可以無限制地重復(fù)使用。這類繼電器只能單個使用，而且只能使用觸點(diǎn)，不能使用線圈。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一定要明確其編址方式和數(shù)量。 4. 定時(shí)器 PLC中的定時(shí)器根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積計(jì)時(shí)。時(shí)鐘脈沖一般有 1ms、 10ms和 100ms，有些 PLC還提供 1s的時(shí)鐘，可以滿足不同的應(yīng)用需求。 每個定時(shí)器只有一個輸入。與常規(guī)的時(shí)間繼電器一樣，線圈通電時(shí)，定時(shí)器的當(dāng)前值開始減計(jì)數(shù)計(jì)時(shí)。需要注意的是， PLC中的定時(shí)器沒有常規(guī)的時(shí)間繼電器一樣的瞬動觸點(diǎn)。每一個計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值減 1。當(dāng)復(fù)位控制信號的上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位。與定時(shí)器不同的是，如果在計(jì)數(shù)過程中系統(tǒng)斷電，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值一般能自動保存下來。 不同的 PLC其定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的編址方式 (即編號 )不同，具體工作特性和數(shù)量的多少也不一樣。一個定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的線圈一般只能使用一次，但其常開和常閉觸點(diǎn)都沒有使用次數(shù)的限制，在編程時(shí)可以重復(fù)使用。 PLC中每一個數(shù)據(jù)寄存器都是一個字存儲單元，都是 16位 (最高位為正、負(fù)符號位 )，也可用兩個數(shù)據(jù)寄存器組合起來存儲 32位數(shù)據(jù) (最高位為正、負(fù)符號位 )。數(shù)據(jù)寄存器一般分為通用和專用兩種。默認(rèn)狀態(tài)下各個單元的數(shù)據(jù)均為 0。與專用內(nèi)部繼電器類似，每一個都有專門的用途。 上文對 PLC的繼電器資源作了簡要的介紹，具體的應(yīng)用在后續(xù)章節(jié)中再結(jié)合相應(yīng)的 PLC產(chǎn)品和指令詳細(xì)討論。這是學(xué)習(xí)和使用 PLC的重要基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)指令系統(tǒng)的前提條件，所以一定要熟練掌握這一部分的知識點(diǎn)。所以，采用 PLC進(jìn)行控制就涉及到用相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)語言來完成編程的任務(wù)。絕大多數(shù)的 PLC是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議。國際電工委員會 (IEC)在 1992年頒布了可編程控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)IEC11313，為各 PLC廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路。 國際電工委員會制訂的 5種標(biāo)準(zhǔn)編程語言如下。 (2) 指令表 (Instruction List， IL) 適合于簡單文本的程序設(shè)計(jì)。 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 (4) 功能塊圖 (Function Block Diagram， FBD) 適合于典型固定復(fù)雜算法控制，如 PID調(diào)節(jié)等。 1. 梯形圖 梯形圖語言是 PLC中應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的一種標(biāo)準(zhǔn)語言，也是在實(shí)際設(shè)計(jì)中最常用的一種語言。 梯形圖是一種圖形化的編程語言，沿用了傳統(tǒng)的電氣控制原理圖中的繼電器觸點(diǎn)、線圈、串聯(lián)和并聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和指令框等構(gòu)成。梯形圖中的觸點(diǎn)只有常開和常閉兩種，觸點(diǎn)可以是 PLC外部開關(guān)連接的輸入繼電器的觸點(diǎn)，也可以是 PLC內(nèi)部繼電器的觸點(diǎn)或內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的觸點(diǎn)。內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能作為中間結(jié)果供CPU內(nèi)部使用。在