PLC第2章 PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理.ppt

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1、第2章PLC結(jié)構(gòu)和工作原理引言2.1結(jié)構(gòu)2.2工作原理2.3軟件和編程軟元件返回本章首頁(yè)引言在講PLC的基本結(jié)構(gòu)之前先介紹一下傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成。傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)通常由輸入設(shè)備、控制線路和輸出設(shè)備三大部分組成，如圖下頁(yè)所示：輸入設(shè)備通常由被控對(duì)象的各種開關(guān)、按鈕、傳感器等構(gòu)成。繼電器控制線路通常由中間繼電器、時(shí)間繼電器和將這些器件聯(lián)接起來(lái)的導(dǎo)線等組成。復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)，一般由一個(gè)或幾個(gè)控制柜構(gòu)成，系統(tǒng)構(gòu)成比較龐大。輸出設(shè)備由被控對(duì)象執(zhí)行元件組成，如電磁閥、接觸器等。引言輸入設(shè)備繼電器控制線路輸出設(shè)備被控對(duì)象輸出設(shè)備PL

2、C輸入設(shè)備引言PLC控制系統(tǒng)是從繼電接觸控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的，如上頁(yè)圖所示。因此，這兩種控制系統(tǒng)有很多相同之處，其中輸入設(shè)備和輸出設(shè)備基本相同。通過(guò)圖比較可以看出，用PLC的控制部分取代了繼電器控制線路。傳統(tǒng)的繼電器控制線路的控制作用是通過(guò)許多導(dǎo)線與繼電器硬連接實(shí)現(xiàn)的，而PLC控制系統(tǒng)的控制作用是通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)的，后者可以通過(guò)軟件編程改變其控制作用，前者就很難做到。引言PLC是為了取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，結(jié)構(gòu)與常規(guī)計(jì)算機(jī)相似，但它是專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)控制器。硬件是以微處理器和輸入輸出接口電路構(gòu)成。隨著PLC的發(fā)展，功

3、能不斷完善，從開關(guān)量的輸入、輸出，模擬量的輸入、輸出，到完成復(fù)雜控制功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能的各種控制單元。引言編程語(yǔ)言采用梯形圖、梯形圖指令及高級(jí)語(yǔ)言編程。梯形圖和繼電器控制系統(tǒng)電路圖相似，也可以說(shuō)是在繼電器控制系統(tǒng)電路圖基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，所以非常容易被掌握?？梢赃@樣理解PLC的控制功能：由梯形圖語(yǔ)言將輸入接口電路、輸出接口電路、通訊接口電路聯(lián)系起來(lái)。梯形圖語(yǔ)言將輸入信號(hào)讀入PLC，然后根據(jù)梯形圖中的控制要求進(jìn)行邏輯解算，將解算結(jié)果輸出到輸出接口電路。2.1結(jié)構(gòu)PLC專為工業(yè)場(chǎng)合設(shè)計(jì)，采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由CPU、電源、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的輸入輸出

4、接口電路等組成。圖2.1為一典型PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。圖2.1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.中央處理單元CPUCPU(CenterProcessUnite)單元，又稱中央處理單元，是PLC的核心。它除CPU芯片外，還包含外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路等。所以，稱它為CPU單元。CPU芯片實(shí)際上就是微處理器或者是單片機(jī)，如東芝公司的EX40用的是8051單片機(jī)，歐姆龍公司的C200HPLC用的是MC68B09CP微處理器。有的CPU單元從可靠性和PLC速度考慮配置多個(gè)CPU芯片。大型PLC不少采用這種多CPU結(jié)構(gòu)。由于微處理器和單片機(jī)是由大規(guī)模集成電路組成的，較復(fù)雜，沒(méi)有必要對(duì)C

5、PU內(nèi)部詳細(xì)分析，只要弄清它的功能與特性，正確使用就可以了。CPU單元的工作方式一般是通過(guò)硬件開關(guān)的設(shè)定和對(duì)內(nèi)存單元的設(shè)置來(lái)決定的。通常內(nèi)存單元都有一個(gè)內(nèi)存區(qū)，可以設(shè)定PLC各種工作參數(shù)，如CQM1CPU的DM6600～DM6655。CPU單元的工作狀態(tài)可通過(guò)相應(yīng)的狀態(tài)指示燈反映出來(lái)，如運(yùn)行顯示、故障顯示、電源顯示等。PLC機(jī)型不同，這些顯示也不同。CPU的主要功能：讀入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)。控制存儲(chǔ)器和解讀用戶邏輯；執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算；輸入、輸出運(yùn)算結(jié)果；執(zhí)行系統(tǒng)診斷程序；與外部設(shè)備或計(jì)算機(jī)通訊。CPU單元的性能：CPU單元性能主要反映在以下幾個(gè)方面。1）從存儲(chǔ)器

6、中讀取指令2）執(zhí)行指令3）順序取指令4）處理中斷PLC的CPU一般工作在掃描方式，所以過(guò)去PLC的CPU單元沒(méi)有中斷功能，為了加強(qiáng)對(duì)應(yīng)急信號(hào)的處理能力，新推出PLC的CPU單元都具有中斷處理能力。2.存儲(chǔ)器在PLC系統(tǒng)中存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家研制的，它是PLC的一部分，在PLC使用過(guò)程中是不變的。因此，系統(tǒng)程序在機(jī)器出廠時(shí)由制造廠固化于PROM存儲(chǔ)器中，用戶不能訪問(wèn)、修改這一部分存儲(chǔ)器內(nèi)容。用戶的應(yīng)用程序是按PLC的應(yīng)用對(duì)象而設(shè)計(jì)的，隨著生產(chǎn)工藝的不同而變化，是由使用者根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的工藝要求編制的，

7、一般存放在EPROM或E2PROM中。工作數(shù)據(jù)是PLC在應(yīng)用過(guò)程中要經(jīng)常變化，經(jīng)常存取的數(shù)據(jù)，一般不需長(zhǎng)期保持。因此，這部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器都選用RAM，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC系統(tǒng)的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中開辟有輸入、輸出數(shù)據(jù)的映像區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的設(shè)定區(qū)和當(dāng)前的數(shù)據(jù)存放區(qū)。3.輸入輸出單元PLC的對(duì)外功能主要通過(guò)各類接口單元實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)與控制。通過(guò)各種輸入輸出接口電路，PLC即可檢測(cè)到所需要的過(guò)程信息，又可以將處理后的結(jié)果傳送給外部過(guò)程，驅(qū)動(dòng)各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。實(shí)際生產(chǎn)中信號(hào)電平多種多樣，外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的電平也

8、是多種多樣，而PLC的CPU只能處理標(biāo)準(zhǔn)電平，正是通過(guò)I/O接口實(shí)現(xiàn)了這種信號(hào)電平的轉(zhuǎn)換。為了