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PLC 2017-01-03 16:09
沙龙娱乐网讯:
    虽然PLC的品种繁多,大中小型PLC的功能也不尽相同,但其基本结构大体上是相同的。广义上和工业PC一样,PLC也是一种计算机系统,只不过它更加适应工业环境,具有更强的抗干扰能力。
 
    1PLC的组成结构
 
    PLC主要由中央处理单元CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、编程装置、电源等组成,如图所示。
 
    其中CPU是PLC的核心,I/O部件是连接现场设备与CPU之间的接口电路,编程装置将用户程序送入PLC。对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内;对于模块式PLC,各功能部件独立封装,称为模块或模板。各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,不同厂商生产的不同系列产品在每个机架上可插放的模块数是不同的,一般为3~10块。可扩展的机架数也不同,一般为2~8个机架,基本机架与扩展机架之间的距离不宜太长,一般不超过10m。
 
    1)中央处理单元CPU
 
    CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成,它通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入/输出接口电路连接。CPU在系统程序的控制下工作,通过扫描方式,将外部输入信号的状态写入输入映像寄存器区域,PLC进入运行状态后,从存储器逐条读取用户指令,按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等,然后将结果送到输出映像寄存器区域。
 
    系统程序是可编程控制器制造商所编制的程序,它包括监控程序、解释程序、自诊断程序、标准子程序以及各种管理程序。系统程序用来管理、协调可编程序控制器各部分的工作,翻译和解释用户程序,进行故障诊断等。
 
    2)存储器
 
    存储器是PLC存放系统程序、用户程序和工作数据的单元。PLC的存储器由只读存储器ROM和随机存储器RAM组成。只读存储器ROM在使用时,只能对其进行读取而无法执行写入操作。随机存储器RAM在使用过程中能够随时读取和写入数据。
 
    3)输入/输出部件
 
    输入/输出部件包括基本I/O单元和扩展I/O单元(又称为I/O模块),是PLC与工业现场连接的接口。PLC通过I/O接口可以检测被控生产过程的各种参数,并以这些现场数据作为控制信息对被控对象进行控制。同时通过I/O单元将控制器的处理结果送给被控设备或工业生产过程,从而驱动各种执行机构来实现控制。根据实际需要,一般情况下,PLC都有许多I/O单元,包括开关量输入单元、开关量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元以及其他一些特殊模块。
 
    4)外设接口
 
    外设接口电路用于连接手持式编程器或其他图形编程器、文本显示器,并能通过外设接口组成PLC的控制网络。可以实现编程、监控、连网等功能。
 
    5)电源
 
    电源单元的作用是把外部电源(通常是220V交流电源)转换成内部工作电压,能适应电网波动、温度变化的影响,对电压具有一定的保护能力。外部连接的电源,通过PLC内部配有的一个专用开关式稳压电源,将交流/直流供电电源转化为PLC内部电路需要的工作电源(直流5V、+-12V、24V),并为外部输入元件(如接近开关)提供24V直流电源,而驱动PLC负载的电源由用户提供。对于整体式结构的PLC,电源通常封装在机箱内部;对于模块式PLC,有的采用单独的电源模块,有的将电源与CPU封装到一个模块中。
 
    另外,有些电源部件内还装有备用电池,以保证在断电时存放在RAM中的信息不至于丢失。
 
    6)编程器
 
    编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护的重要器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。
 
    根据功能的不同,编程器可分为简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程,通过一个专用接口与PLC连接,程序以软件模块形式输入,可先在编程器RAM区存放。利用编程器可进行程序调试,可随时插入、删除或更改程序,调试通过后转入EPROM中储存。
 
    智能型编程器即可在线编程,又可离线编程,还可远离PLC插到现场控制站的相应接口进行编程,可以实现梯形图编程、彩色图形显示、通信联网、打印输出控制和事务管理等。编程器的键盘既可采用梯形图语言键或指令语言键,通过屏幕对话进行,也可用通用计算机做编程器,通过串口通信与可编程控制器连接,在微机上进行梯形图编辑、调试和监控,实现人机对话、通信和打印等。
 
    7)底板和机架
 
    大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块;机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
 
    2PLC未来发展趋势
 
    1)大型PLC朝着高速度、多功能、适应多级分布控制系统的方向发展。同时,需要有非常强大的联网通信能力,具有多种高级语言编程,以及完备的操作监控系统和数据通信,逐步实现集散控制。
 
    2)小型PLC除具有开关逻辑控制、计时器/计数器、逻辑运算功能外,能处理模拟量I/O,增加算术运算功能,同时增加通信功能,可以与个人计算机连接,即构成分布式控制系统。
 
    3)微型PLC的发展趋势是在降低价格的同时增加小型PLC的功能。这就要求具有高度集成的微处理器,即包括I/O、计时/计数、A/D和D/A转换、程序存储器,I/O映像寄存器为一体的单片PLC。单片PLC的出现将使微型PLC的体积更小、更省电、功能更强、可靠性更高、价钱更便宜和应用范围更广。
 
    正是由于PLC的高可靠性、灵活性及可扩展性,使其迅速发展,是实现电气自动化控制的重要手段和发展方向。
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