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PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用

PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用-PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用
PLC的類型繁多,功能和指令系統(tǒng)也不盡相同,但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異,通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示:

1、主機(jī):
主機(jī)部分包括中央處理器(CPU)、系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器。CPU是PLC的核心,它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作,將結(jié)果送到輸出端,并響應(yīng)外部設(shè)備(如電腦、打印機(jī)等)的請求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲器有兩類,一類是系統(tǒng)程序存儲器,主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序,系統(tǒng)程序已由廠家固定,用戶不能更改;另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器,主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。
2、輸入/輸出(I/O)接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備(如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等)的控制信號。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、指示燈等)。I/O接口一般采用光電耦合電路,以減少電磁干擾,從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo),通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn),中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn),大型機(jī)將超過千點(diǎn)。
3、電源
圖中電源是指為CPU、存儲器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源,通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。
4、編程
編程是PLC利用外部設(shè)備,用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。通過專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接,并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。
5、輸入/輸出擴(kuò)展單元
I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元(即主機(jī))連接在一起。
6、外部設(shè)備接口
此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián),以完成相應(yīng)的操作。
實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號是西門子S7-200系列的CPU226(AC/DC/RELAY)。輸入點(diǎn)數(shù)為24,輸出點(diǎn)數(shù)為16。

二、PLC的工作原理
PLC是采用“順序掃描,不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí),CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序,按指令步序號(或地址號)作周期性循環(huán)掃描,如無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序,直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。
PLC的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。
PLC在輸入采樣階段:首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中,即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口,進(jìn)入程序執(zhí)行階段。
PLC在程序執(zhí)行階段:按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令,經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后,其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。
輸出刷新階段:當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢,輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中,并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。
三、PLC的程序編制
編程元件
PLC是采用軟件編制程序來實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件,它們可提供無數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲器等。
PLC內(nèi)部這些存儲器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似,也有“線圈”與“觸點(diǎn)”,但它們不是“硬”繼電器,而是PLC存儲器的存儲單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí),則表示相應(yīng)繼電器線圈得電,其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合,動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以,內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。
S7-200CPU224、CPU226部分編程元件的編號范圍與功能說明如下表所示
元件名稱 代表字母 編號范圍 功  能  說  明
輸入寄存器 I I0.0~I(xiàn)1.5共14點(diǎn) 接受外部輸入設(shè)備的信號
輸出寄存器 Q Q0.0~Q1.1共10點(diǎn) 輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備
位存儲器 M M0.0~M31.7 在程序內(nèi)部使用,不能提供外部輸出
 
 
 
定時(shí)器
          
 
256(T0~t255)
T0,T64 保持型通電延時(shí)1ms
T1~T4,T65~T68 保持型通電延時(shí)10ms
T5~T31,T69~T95 保持型通電延時(shí)100ms
T32,T96 ON/OFF延時(shí),1ms
T33~T36,T97~T100 ON/OFF延時(shí),10ms
T37~T63,T101~T255 ON/OFF延時(shí),100ms
計(jì)數(shù)器 C C0~C255 加法計(jì)數(shù)器,觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用
高速計(jì)數(shù)器 HC HC0~HC5 用來累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件
順序控制繼電器 S S0.0~S31.7 提供控制程序的邏輯分段
變量存儲器 V VB0.0~VB5119.7 數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲元件
局部存儲器 L LB0.0~LB63.7 使用臨時(shí)的寄存器,作為暫時(shí)存儲器
特殊存儲器 SM SM0.0~SM549.7 CPU與用戶之間交換信息
特殊存儲器 SM(只讀) SM0.0~SM29.7 接受外部信號
累加寄存器 AC AC0~AC3 用來存放計(jì)算的中間值
 

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