可編程控制器的構(gòu)成原理與應(yīng)用(下)-全文預(yù)覽

　　

【正文】 m， LD) 適合于邏輯控制的程序設(shè)計(jì)。編程雖然都可采用梯形圖，但不同公司的 PLC產(chǎn)品在尋址、語(yǔ)法結(jié)構(gòu)等方面不一致，使各種 PLC互不兼容。 可編程控制器的資源與編程語(yǔ)言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 可編程控制器的編程語(yǔ)言 PLC是一種專門(mén)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，具體控制功能的實(shí)現(xiàn)也是通過(guò)開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)的程序來(lái)完成的。這類存儲(chǔ)單元只能以字的形式使用。 可編程控制器的資源與編程語(yǔ)言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 1) 通用數(shù)據(jù)寄存器 通用數(shù)據(jù)寄存器用于存放各種數(shù)據(jù)，只要不寫(xiě)入其他數(shù)據(jù)，已寫(xiě)入的數(shù)據(jù)不會(huì)變化。 6. 數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器不能使用線圈或觸點(diǎn)，而是以字存儲(chǔ)單元的形式使用，用于存放各種數(shù)據(jù)。在系統(tǒng)上電重新運(yùn)行時(shí)，計(jì)數(shù)器就接著斷電時(shí)的參數(shù)值繼續(xù)計(jì)數(shù)。在當(dāng)前值減到 0時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。在當(dāng)前值計(jì)到 0時(shí)，相應(yīng)的常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)都動(dòng)作，常開(kāi)的閉合，常閉的斷開(kāi)；斷電時(shí)自動(dòng)復(fù)位，所有的觸點(diǎn)釋放，不保存中間數(shù)值，當(dāng)前值又變?yōu)樵O(shè)定值。定時(shí)器可以采用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容作為設(shè)定值。它們一般既可單個(gè)使用，也能以字節(jié) (由 8個(gè)繼電器組成 )、字 (由 16個(gè)繼電器組成 )或雙字 (由 32個(gè)繼電器組成 )的形式使用。 可編程控制器的資源與編程語(yǔ)言 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 2) 特殊內(nèi)部繼電器 特殊內(nèi)部繼電器也叫專用內(nèi)部繼電器，每一個(gè)都有專門(mén)的用途，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)工作時(shí)的一些特定狀態(tài)信息。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過(guò)輸出繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。輸出繼電器的常開(kāi) /常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限，但線圈一般只能用 1次。內(nèi)部的常開(kāi) /常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，使用次數(shù)不限。 1. 輸入繼電器 PLC的輸入繼電器是接受外部開(kāi)關(guān)信號(hào)的窗口。常用的有輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部繼電器 (分為通用和專用兩種 )、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器 (分為通用和專用等類型 )等。一般交流電壓波動(dòng)在－ 15%～ +10%的范圍內(nèi)，可以不采取其他措施而將 PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。有些機(jī)型還向外提供 24V的直流電源，用于給外部輸入信號(hào)或傳感器供電，避免了由于電源污染或電源不合格而引起的問(wèn)題，同時(shí)也減少了外部連線，方便了用戶。因此，電源在整個(gè) PLC系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 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 編程設(shè)備 常見(jiàn)的編程設(shè)備有簡(jiǎn)易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC的專用編程軟件。 模擬量模塊按信號(hào)類型分有電流型 (4mA～ 20mA、 0mA～ 20mA)、電壓型(0V～ 10V、 0V～ 5V、－ 10V～ 10V)等規(guī)格；按精度分有 12位、 14位、 16位等規(guī)格。 I/O模塊分為開(kāi)關(guān)量輸入 (Digital Input， DI)、開(kāi)關(guān)量輸出 (Digital Output， DO)、模擬量輸入 (Analog Input， AI)和模擬量輸出(Analog Output， AO)等模塊。 PLC提供了各種工作電平、連接形式和驅(qū)動(dòng)能力的 I/O模塊，有各種功能的 I/O模塊供用戶選用，如電平轉(zhuǎn)換、電氣隔離、串 /并行變換、開(kāi)關(guān)量輸入 /輸出、模數(shù) (A/D)和數(shù)模 (D/A)轉(zhuǎn)換以及其他功能模塊等。 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 ③ 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 PLC提供了許多定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，數(shù)量從幾十個(gè)到幾千個(gè)不等，用于滿足工業(yè)生產(chǎn)中定時(shí)控制和計(jì)數(shù)控制的要求。其作用類似于電氣控制線路中的繼電器。 (2) 系統(tǒng)軟元件存儲(chǔ)區(qū) 除了 I/O緩沖區(qū)以外，系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類軟元件 (內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和工作寄存器等 )的存儲(chǔ)區(qū)。 (1) I/O緩沖區(qū) 由于 PLC投入到運(yùn)行狀態(tài)后，只是在輸入采樣階段才依次讀入各個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。 2. PLC中存儲(chǔ)空間的分配 雖然各種 PLC的 CPU的最大尋址空間各不相同，但是根據(jù) PLC的工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)、系統(tǒng) RAM存儲(chǔ)區(qū) (包括 I/O緩沖區(qū)和系統(tǒng)軟元件等 )和用戶程序存儲(chǔ)區(qū) 3個(gè)部分。在紫外線連續(xù)照射下 (約 20分鐘 )可擦除存儲(chǔ)器原來(lái)的內(nèi)容，然后可以重新寫(xiě)入。有些 PLC的存儲(chǔ)器容量固定，不能擴(kuò)展，多數(shù) PLC則可以擴(kuò)展存儲(chǔ)器。PLC中的存儲(chǔ)器一般包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩部分。此外， CPU模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì) PLC進(jìn)行設(shè)定，如設(shè)定工作方式和內(nèi)存區(qū)等。 CPU模塊的外部表現(xiàn)就是具有工作狀態(tài)的顯示、各種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。 當(dāng) PLC處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，首先以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入相應(yīng)的輸入緩沖區(qū)。 (5) 采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。 (1) CPU接收從編程器或計(jì)算機(jī)輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。 CPU中的運(yùn)算器用于完成算術(shù)或邏輯運(yùn)算，在控制器的指揮下工作。此外還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。模塊式 PLC一般由CPU模塊、 I/O模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底板或機(jī)架等組成。對(duì)于初學(xué)者而言，只要熟悉一種 PLC的組成和指令系統(tǒng)，在涉及其他 PLC時(shí)就可以做到觸類旁通，舉一反三。但從總體來(lái)看，不同廠商的PLC在硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)等方面大同小異。整體式 PLC一般由 CPU板、 I/O板、顯示面板、內(nèi)存和電源等組成，一般按 PLC性能又分為若干型號(hào)，并按 I/O點(diǎn)數(shù)分為若干規(guī)格。 C P U 存儲(chǔ)器 電源 輸入單元 輸出單元 編程器或其他設(shè)備 按鈕 接觸器 電磁閥 指示燈 行程開(kāi)關(guān) 繼電器觸點(diǎn) 圖 PLC的組成 第 4章 可編程控制器的結(jié)構(gòu)和工作原理 CPU(中央處理器 ) 與通用計(jì)算機(jī)中的 CPU一樣， PLC中 CPU也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構(gòu)成。工作的時(shí)序 (節(jié)奏 )則由振蕩信號(hào)控制。 作為 PLC的核心， CPU的功能主要包括以下幾個(gè)方面。 (4) 在 PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。 (8) 響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備 (如編程器、打印機(jī)等 )的任務(wù)處理請(qǐng)求。如此循環(huán)運(yùn)行，直到 PLC處于編程狀態(tài)，用戶程序停止運(yùn)行。總線接口用于連接 I/O模塊或特殊功能模塊，內(nèi)存接口用于安裝存儲(chǔ)器，外設(shè)接口用于連接編程器等外部設(shè)備，通信接口則用于通信。 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 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器 (內(nèi)存 )主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲(chǔ)器 (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory， EEPROM或 E2PROM)或閃存 (Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。在斷電情況下，存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。使用編程器可以很方便