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PLC系统的组成是怎么样的?

当前栏目:PLC|发布时间:2019-06-11|发布来源:未知|阅读:
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  PLC系统主要由中央处理单元(CPU),存储器,输入单元,输出单元,通信接口和扩展接口电源组成。 CPU是PLC的核心,输入单元和输出单元是连接现场输入/输出设备和CPU的接口电路,通信接口用于连接诸如编程器和主计算机的外围设备。

  对于集成PLC,所有组件都安装在同一机箱中,其组件框图如图1所示;对于模块化PLC,每个组件分别封装到模块中,每个模块通过总线连接并安装在机架或轨道上。其组成框图如图2所示。无论PLC采用何种结构,都可以根据用户需求进行配置和组合。

  虽然单片和模块化PLC的结构不尽相同,但各部分的功能是相同的。以下是PLC主要组件的简要介绍。

  1.中央处理器(CPU)

  像通用微型计算机一样,CPU是PLC的核心。 PLC中配置了三种不同类型的CPU:通用微处理器(如Z80,8086,80286等),单片微处理器(如8031,8096等)和位芯片微处理器(如如AMD29W等)。小型PLC主要使用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC主要使用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC主要使用高速位片微处理器。

  目前,小型PLC是单CPU系统,而中型和大型PLC主要是双CPU系统,甚至一些PLC最多有8个CPU。对于双CPU系统,一个通常是字处理器,通常使用8位或16位处理器;另一种是位处理器,它使用由各种制造商设计和制造的专用芯片。字处理器是执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及控制系统总线和位处理器的主处理器。位处理器是从处理器,主要用于处理位操作指令并实现从PLC编程语言到机器语言的转换。采用位处理器可提高PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。

  在PLC中,CPU根据系统程序给出的功能,指导PLC有序地工作,并总结了以下几个方面:

  1)接收来自程序员的用户程序和数据输入。

  2)诊断电源,PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。

  3)通过输入接口接收字段的状态或数据,并将其存储在输入图像主机或数据寄存器中。

  4)从存储器中逐个读取用户程序并在解释后执行。

  5)根据执行结果,更新标志位的状态和输出图像寄存器的内容,并且输出控制由输出单元实现。某些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。

       2.存储器

  存储器有两种主要类型:可读/可写的随机存取RAM,以及只读存储器ROM,PROM,EPROM和EEPROM。在PLC中,存储器主要用于存储系统程序,用户程序和工作数据。

  系统程序由PLC的制造商编写,并且与PLC的硬件组成有关。它完成了系统诊断,命令解释,功能子程序调用管理,逻辑运算,通讯和各种参数设置等功能,为PLC运行提供了平台。系统程序与PLC的性能有关,在PLC的使用过程中不会发生变化,因此制造商可以直接在只读存储器的ROM,PROM或EPROM中进行固化,用户不能访问和修改它。

  用户程序是用户根据目标生产过程的控制要求编程的应用程序,具体取决于PLC的控制对象。为了便于阅读,检查和修改,用户程序通常存储在CMOS静态RAM中,使用锂电池作为备用电源,以确保在断电时不丢失任何信息。为了防止干扰RAM中的程序,当用户程序正常运行而不需要更改时,它可以在只读存储器EPROM中固化。许多PLC现在直接使用EEPROM作为用户存储器。

  工作数据是在PLC操作期间经常更改和频繁访问的一些数据。存储在RAM中以满足随机访问要求。在PLC的工作数据存储器中,存在用于存储逻辑设备的存储区域,例如输入和输出继电器,辅助继电器,定时器,计数器等。这些设备的状态由用户程序的初始设置和操作确定。根据需要,当电源关闭时,一些数据由备用电池维持在其当前状态。在断电期间可以保存数据的存储区域的这一部分称为保持数据区域。

  由于系统程序和工作数据与用户没有直接关系,因此PLC产品样本或用户手册中列出的存储器的形式和容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不足时,许多PLC也提供存储器扩展。

  3.输入/输出单元

  输入/输出单元(通常也称为I/O单元或I/O模块)是PLC与工业生产现场之间的连接。 PLC可以通过输入接口检测受控对象的各种数据,并使用这些数据作为PLC控制受控对象的基础。同时,PLC通过输出接口将处理结果发送给受控对象,以达到控制目的。

  由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是各种各样的,并且由PLC内部CPU处理的信息只能是标准电平,因此I/O接口需要实现这种转换。 I/O接口通常具有光隔离和滤波功能,以提高PLC的抗干扰能力。此外,I/O接口上通常还有一个状态指示,直观且易于维护。PLC为操作级别和驱动器功能提供各种I/O接口,并提供具有各种功能的I/O接口供用户选择。 I/O接口的主要类型有:数字(开关)输入,数字(开关)输出,模拟输入,模拟输出等。

广东11选5走势图   根据不同的电源有三种常用的开关输入接口:直流输入接口,交流输入接口和交流/直流输入接口。基本原理电路如图3所示。

  a)直流输入b)交流输入c)交流/直流输入

广东11选5走势图   根据输出开关器件,有三种常用的开关输出接口:继电器输出,晶体管输出和三端双向可控硅开关输出。基本原理电路如图4所示。继电器输出接口可以驱动交流或直流负载,但响应时间长,工作频率低。晶体管输出和三端双向可控硅输出接口具有快速响应速度和高工作频率,但前者只能用于驱动直流负载,后者只能用于交流负载。

  a)继电器输出b)晶体管输出c)晶闸管输出

  输入信号的数量和PLC的I/O接口可接受的输出信号的数量称为PLC输入/输出(I/O)点。 I/O点是选择PLC的重要标准之一。当系统I/O点不足时,可以通过PLC的I/O扩展接口扩展系统。

广东11选5走势图   4.通讯接口

  PLC配备有各种通信接口,通常配备有通信处理器。通过这些通信接口,PLC可以与监视器,打印机,其他PLC和计算机等设备进行通信。 PLC连接到打印机以输出过程信息和系统参数。它可以连接到监视器以显示控制过程映像。与其他PLC连接以形成多机系统或连接到网络以进行更大规模的控制。连接到计算机,形成一个结合控制和管理的多级分布式控制系统。

  远程I/O系统还必须配备相应的通信接口模块。

  5.智能接口模块

  智能接口模块是一个独立的计算机系统,它有自己的CPU,系统程序,存储器和PLC系统总线的接口。作为PLC系统的一个模块,它通过总线连接到PLC,交换数据,并在PLC的协调管理下独立工作。

  PLC的智能接口模块种类很多,如高速计数模块,闭环控制模块,运动控制模块和中断控制模块。

  6.编程设备

  编程设备的功能是编辑,调试和输入用户程序。它还可以在线监控PLC的内部状态和参数,并与PLC进行人机对话。它是开发,应用和维护PLC的必不可少的工具。编程设备可以是专用编程器或具有专用编程包的通用计算机系统。特殊编程器由PLC制造商生产,并由制造商生产的某些PLC产品专用。它主要由键盘,显示器和外部存储器连接器组成。特殊程序员可以使用简单的程序员和智能程序员。简单的编程器只能在线编程,梯形图程序不能直接输入和编辑。梯形图程序需要转换为列表程序才能输入。简单的程序员小而且便宜。它可以直接插入PLC的编程插座或通过专用电缆连接到PLC进行编程和调试。一些简单的程序员有可用于存储用户程序的存储盒,例如Mitsubishi的FX-20P-E简单编程器。

  智能编程器,也称为图形编程器,本质上是一台专用的便携式计算机,如三菱的GP-80FX-E智能编程器。它可以在线和离线编程。梯形图程序可以直接输入和编辑,使用起来更直观,更方便,但价格更高,操作更复杂。大多数智能程序员都带有一个磁盘驱动器,可提供录像机接口和打印机接口。

  专用编程器只能编程指定制造商的多个PLC,使用范围有限且价格昂贵。同时,由于PLC产品的不断更新,专用程序员的生命周期也非常有限。因此,目前的趋势是使用基于个人计算机的编程设备,用户只需要购买由PLC制造商提供的编程软件和相应的硬件接口设备。这样,用户只需很少的投资即可获得高性能的PLC程序开发系统。

  基于个人计算机的程序开发系统功能强大。它不仅可以编程和修改PLC的梯形图程序,还可以监视系统操作,打印文件,系统仿真等。利用相应的软件,可以实现数据采集和分析等许多功能。

广东11选5走势图   7。电源

  PLC配有内部电路的开关电源。与普通电源相比,PLC电源具有良好的稳定性和较强的抗干扰能力。电网提供的电源稳定性不高,电源电压通常允许在其额定值的±15%范围内波动。许多PLC还提供DC 24V稳压电源,用于为外部传感器供电。

  8。其他外部设备

  除了上述组件和设备之外,PLC还具有许多外部设备,例如EPROM写入器,外部存储器,人机接口设备等。

  EPROM写入器是用于将用户程序固化为EPROM存储器的PLC外部设备。为了使调试用户程序不容易丢失,EPROM编写器通常用于将PLC内部RAM保存到EPROM。

  PLC内部的半导体存储器称为内部存储器。 PLC的用户程序可以由外部磁带,磁盘,由半导体存储器制成的存储盒等存储,并且这些存储设备被称为外部存储器。外部存储器通常是由程序员或其他智能模块提供的接口,以实现用户程序与内部存储器的相互转移。

  人/机接口设备用于实现操作员和PLC控制系统之间的对话。最简单和最常见的人机界面设备包括安装在控制台上的按钮,开关,骰子开关,指示灯,LED显示,声光报警等。对于PLC系统,也可以使用半智能CRT人/机接口设备和智能终端人机接口设备。半智能CRT人机界面设备可以长时间安装在控制台上,通过通讯接口从PLC接收信息并显示在CRT上;智能终端人机接口设备有自己的微处理器和存储器。它可以快速与操作员交换信息,通过通信接口连接到PLC,或作为单独的节点访问PLC网络。

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