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                工控自動化的大腦plc的工作原理和重要作用

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                人氣:-發表時間:2015-04-27 09:28【

                1、PLC的基本概念

                早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它主要用來↑代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展,這種采用微型計算機技術的工業控制裝置的功能已經大大超過了@邏輯控制的範圍,因此,今天這種裝置稱作可編空間竟然都發出了震鳴程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程序控制器簡稱PLC,plc自1966年美國數據設備公司(DEC)研制出現,現行美國,日本,德國的可『編程序控制器質量優良,功能強大。

                2、PLC的基本結構

                PLC實質是一種專用於工業控制的計算機,其硬件結構基本上與@ 微型計算機相同,基本構成為:

                a、電源

                PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好∑ 的、可靠的電源系統是無法正常工作的,因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電♀壓波動在+10%(+15%)範圍內可以不采取其它措施而將PLC直你馬上就知道了接連接到交流電網上去。

                b. 中央處理◆單元(CPU)

                中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存□儲從編程器鍵入的用戶程序和數據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態,並能診斷︻用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時,首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置在巨大血玉王冠的狀態和數據,並分別ㄨ存入I/O映象區,然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之後,最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環運行,直到停◣止運行。

                為了進一步提高PLC的可靠性,近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系▃統,或采用三CPU的表決式系統。這樣,即使某個CPU出現故障,整個系統仍能力量正常運行。

                c、存儲器

                存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。

                存放應ぷ用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

                d、輸入輸出接口電路

                1.現場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入▲接口電路,作用是PLC與現場控制的接口界面的輸入通道。

                2.現場輸出滴落在地上接口電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路々集成,作用PLC通過現場輸出接口電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。

                e、功能模塊 如計數、定位√等功能模塊。

                f、通信模塊 如以太網、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。

                3、PLC的工作原理

                掃描技術 當PLC投入運行後,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個⌒ 掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

                (1) 輸入『采樣階段在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據,並將它們存澹臺家主入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束後,轉入用戶程序執行和輸出刷新五級階段。在這兩個▽階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也︼不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大於一個掃描周期,才能保證〗在任何情況下,該輸入均能被讀入。

                (2) 用戶程序執行階段

                在用戶程序執行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一猛然條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點□ 構成的控制線路,並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線△路進行邏輯運算,然後根據邏輯運算的結果,刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態;或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對怎么打應位的狀態;或者確定是否要執行該梯形圖所規▂定的特殊功能指令。

                即,在用戶程序執行過程中,只有輸↑入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據】都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的∩梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一→個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

                在程序執行的過程中如果使終于狠狠劈了下來用立即I/O指令則可◥以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話,輸入過程影像寄存器的值不會被更新,程序直接從I/O模塊取值,輸出過程影像寄存器會被立即更新,這跟立即輸入有些區別。

                (3) 輸出刷新階段

                當掃描█用戶程序結束後,PLC就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸◣出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是PLC的真如果這么飛出去正輸出。

                4、PLC內部運作方式

                雖然PLC所使用之階梯圖程式中往往使用到許多繼電器、計時器與計數器等名稱,但PLC內部並非實體上具有這些硬≡件,而是以內存與程式編程方式做邏輯控制編輯,並借由輸出元件連接外部機械裝置做實體控制。因此能大大減少控制器所需之硬件空間。實際上PLC執行恐怖氣勢階梯圖程式的運作方式是逐行的先將階梯圖程式碼∮以掃描方式讀入CPU 中並最後執行控制運作。在整個的掃描而你過程包括三大步驟,“輸入狀態檢查√”、“程式執行”、“輸出╳狀態更新”說明如下:

                步驟一“輸入狀態檢查”:PLC首先檢查輸入端元件所連接之各點開關或傳感器狀態(1 或0 代表開或關),並將其狀態后背直刺了過來寫入內存中對應之位置Xn。步驟二“程式執行”:將階梯圖程式●逐行取入CPU 中運算,若程式執行中需要輸入接點狀態,CPU直接自內存中查詢取出。輸出線圈之運算結果則存入內存中對應之位置,暫不反應至輸我是不可能帶去出端Yn。步驟三“輸出狀態更新”:將步驟二中之輸出狀態更新至PLC輸出部接點,並且重回ξ步驟一。此三步驟稱為PLC之掃描周期,而完成所需的時間稱①為PLC 之反應時間,PLC 輸入訊號之時間若小於此反應時間,則有♀誤讀的可能性。每次程式執行後與下一次程式執行前,輸出與輸入狀態會被更新一次,因此稱此種運作方☉式為輸出輸入端“程式結束再生”。

                5、plc的特點

                (1)高可靠性

                1)所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業現場的外電路◆與PLC內部電路之間電氣上▓隔離。

                2)各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時間常數一般為10~20ms。

                3)各模『塊均采用屏蔽措施,以防止輻射幹擾。

                4)采用性能優良的開關電已經被我們接收了源。

                5)對采用的器件進∴行嚴格的篩眩 

                6)良好的自診斷功能,一旦電水元波眼中兇光爆閃源或其他軟、硬件發生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴大。

                7)大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統或有三CPU構成表決系這一刻統,使可靠性更卐進一步提高。

                (2)豐富的I/O接口模塊

                PLC針對不同的㊣工業現場信號,如:交流或直流、開關量或模擬量、電壓或「電流、脈沖或電位、強電或弱狼牙棒出現在他手上電等

                有相應的I/O模塊∑ 與工業現場的器件或設備,如:按鈕、行程開關、接近開關、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥

                直接連接另外為了提高操作性能,它還有←多種人-機對話的接口模塊;為了組成工業局部網絡,它還有多種通訊聯網的接口模塊,等等。

                (3)采用模塊化結死死構

                為了適應各種工業控制需要除了單元⊙式的小型PLC以外絕大多數PLC均 采用模塊化結構PLC的各╲個部件包括CPU電源I/O等均采用模塊化設計由機架及電纜將各模金色長針出現在老五手上塊連接起來系統的規模和功能可根據用戶的需要自〖行組合。

                (4)編程簡單易學

                PLC的編程大多采用類似於繼電器控制線路的梯形圖形 式對使用者來說不需∞要具備計算機的專門知識因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。

                (5)安裝簡單維修方便

                PLC不需要專門的ω 機房可以在各種工業環境下直接運行使用時只需將現場的各小唯目光清澈種設備與PLC相應的I/O端相連接即可投入運行☆各種模塊上均有運行和故障指示裝置便於用戶了解運行情況和查找故障 由於采用模塊化結構因此』一旦某模塊發生故障用戶可以通過更換模塊的 方法使系統迅速恢復運行。

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