第五章-PLC基本组成和工作原理

电工3652020-09-15 13:50:18



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第一节  PLC的基本组成

一、PLC的系统结构


二、PLC各部分的功能

1、CPU(中央微处理器)

CPU由控制器和运算器组成,它是PLC的运算和控制中枢,起着主导核心作用。

CPU的主要任务是:

①诊断电源、 PLC内部工作状态及编程的语法错误。

②接收并存储用户程序和数据。

③接收输入信号,送入数据寄存器并保存。

④执行监控程序和用户程序,完成数据和信息的逻辑运算,产生相应的控制信号,完成用户指令规定的各种操作。

⑤响应各种外部设备(如编程器、上位机、打印机等)的工作请求。 

2、存储器

可分为系统程序存储器和用户程序存储器,用户程序存储器又包括用户程序存储区和用户数据存储区。

①系统程序存储器:用于存放PLC生产厂商永久存储的程序和指令,称为监控程序。监控程序与PLC硬件组成和专用部件物性有关,用户不能访问和修改该存储器的内容。

②用户程序存储区:主要存放用户已编制好的程序或正在调试的应用程序。用户可擦除重新编程。

③用户数据存储区:用于PLC工作过程中经常变化,需要随机存储存取的一些数据。

3、输入、输出接口 

输入接口

接收和采集两种类型的输入信号,

一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触头、接近开关、光电开关、数字拨码开关传送来的开关量输入信号。

一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等传送来的模拟量输入信号。

输出接口

连接被控对象中各种执行元件,如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀(模拟量)、调速装置。

输入、输出接口有数字量(开关量)输入、输出和模拟量输入、输出两种形式。 

数字量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的数字信号与PLC内部信号的电平相互转换。

模拟量输入、输出接口的作用是将外部控制现场的模拟信号与PLC内部的数字信号相互转换。

输入、输出接口一般具有光电隔离和滤波,其作用是把PLC与外部电路隔离开,以提高PLC的抗干扰能力。

PLC的开关量输入接口按使用的电源不同有三个类型:

    直流12~24V输入接口;

    交流100~120V或200~240V输入接口;

    交直流12~24V输入接口。

输入电路的电源可由外部供给,有的也可由PLC内部提供。

PLC的输出接口类型有三种,继电器输出接口电路、晶体管输出接口电路和晶闸管输出接口电路。

继电器输出接口为有触点输出方式,适用于接通或断开开关频率较低的交流或直流负载回路,其带载能力较强,但寿命较短。晶体管输出接口和晶闸管输出接口为无触点输出方式,信号响应迅速、寿命长,可用于接通或断开开关频率较高的负载回路,晶体管常用于直流电源负载控制回路,晶闸管常用于交流电源负载控制回路。 

4、编程器

作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。

有简易编程器、图形编程器和计算机编程器。 

简易编程器(又称手持编程器),优点是:价格便宜、携带方便。缺点是:只能联机编程,且一般只能用助记符指令编程。多用于小型PLC。

图形编程器可以是联机编程,也可以是脱机编程;可以是梯形图编程也可以是用助记符编程。可以与打印机、绘图仪等设备相连,并具有较强的监控功能,但其价格较高,通常用于大、中型PLC系统的编程。 

通用计算机编程,采用通用计算机,通过PLC的RS232串行外设通讯口(或RS422接口配以适配器)与计算机相连,利用PLC厂家提供的专用编程软件,使用户可以直接在计算机上采用梯形图或助记符指令编程,并有较强的监控能力。 

5、 电源 

PLC一般使用220V单相交流电源,电源部件将交流电转换成中央处理器、存储器等电路工作所需的直流电,保证PLC正常工作。

整体机PLC内部有一个开关稳压电源,此电源一方面可为CPU、I/O单元及扩展单元提供直流5V工作电源,另一方面可为外部输入元件提供直流24V电源。

对于整体机结构的PLC,电源通常封装在机箱内部;

对于组合式PLC,有的采用单独电源模块,有的将电源与CPU封装到一个模块中。

6、扩展接口

扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活,以满足不同控制系统的需求。

若PLC主机板(又称基本单元)的I/O点数不能满足输入输出设备的需要时,可用扩展电缆将I/O扩展单元与基本单元相连,达到灵活配置,增加I/O点数的目的。 

第二节  PLC的工作原理

一、PLC的工作方式

        由于PLC在工业中使用对逻辑运算稳定性要求相对比较高,所以PLC一般不采用微型计算机的等待命令和中断工作方式,而采用循环扫描的工作方式,即PLC工作时对用户程序反复循环扫描,逐条解释用户程序,并加以处理。PLC扫描周期很短,只有几十ms ,所以响应速度远远高于继电接触器控制系统。 








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