
PLC內部的存儲器有系統存儲器和用戶存儲器兩大類。
(1)系統存儲器
用于存放系統程序,包括系統管理程序、監控程序、磁盤輸入處理程序、翻譯程序、編譯解釋程序等。系統程序在PLC出廠前已經固化在只讀存儲器ROM或PROM中,用戶不能改。
(2)用戶存儲器
用于存放用戶程序和工作數據,它分用戶程序存儲區和工作數據存儲區。在編程工作方式下,用戶輸入的控制程序經過處理后,存放在RAM的地址區。工作數據存儲區占用RAM若干存儲單元,用來存放邏輯變量。這些邏輯變量在PLC中稱為輸入繼電器X、輸出繼電器Y、內部輔助繼電器R、定時器TM、計數器CT、數據寄存器DT等。RAM的存儲內容可通過編程器或編程軟件讀出并。為了防止RAM中的程序和數據因電源停電而丟失,常用高級的鋰電池作為后備電源,鋰電池的壽命一般為3~5年。
PLC產品手冊中給出的存儲器類型和容量是針對用戶程序存儲器而言的。
輸入/輸出接口
輸入/輸出(I/O)接口是將PLC現場各種輸入、輸出設備連接起來的端口。有時也稱I/O單元或I/O模塊。
(1)輸入接口
輸入接口通過PLC的輸入端子接受現場輸入設備的控制信號,現場輸入信號可以是按鈕、限位開關、光電開關、溫度開關、行程開關以及傳感器輸出的開關量等。PLC輸人接口電路將這些信號轉換成CPU所能接受和處理的數字信號。
PLC輸入接口電路與輸入控制設備的連接示意圖如圖1-2所示,當按鈕S1閉合時,輸入信號通過光電耦合器傳送給內部電路,輸入信號與內部電路之間并無電的聯系,通過這種隔離措施可以防止現場干擾串入PLC。由于光電耦合器的發光二管采用兩個反并聯,使輸入端的信號性可根據需要任意確定。
圖1-2 PLC的輸入接口電路
(2)輸出接口
輸出接口電路將經CPU處理過的輸出數字信號傳送給輸出端的電路元件,以控制其接通或斷開,從而控制現場執行部件。現場執行部件包括電磁閥、繼電器、接觸器、燈具、電熱器、電動機等。為適應不同類型的輸出設備負載,PLC的輸出接口類型有三種:繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器型輸出電路如圖1-3所示,其電路負載電流大于2A,響應時間為8~10ms,機械壽命大于10℃次,動作速度慢。晶體管型輸出電路負載電流均為0.5A,響應時間小于1ms,漏電流小于100μA,有PNP和NPN晶體管輸出兩種形式,如圖1-4、圖1-5所示。
晶閘管型輸出電路如圖1-6所示,一般采用三端雙向晶閘管作為輸出,其耐壓較高,負載能力較大,響應時間小于1ms。
目前,PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化等各個行業,隨著其性能價格比的不斷提高,應用的范圍還在不斷擴大,PLC的應用大致可歸納為以下幾類。
1)、開關量的邏輯控制
這是PLC基本、廣泛的應用領域。PLC的邏輯控制取代傳統的繼電系統控制電路,實現邏輯控制、順序控制,既可用于單機控制,也可用于多機及自動化生產線的控制等。如機床電氣控制、裝配生產線、電梯控制、冶金系統的高爐上料系統以及各種生產線的控制。
2)、運動控制
PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。目前,大多數的PLC制造商都提供拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊,這一功能可廣泛用于各種機械,如金屬切削機床、金屬成型機床、機器人、電梯等。
3)、過程控制
過程控制是指對溫度、壓力、流量、速度等連續變化的模擬量的閉環控制。PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。過程控制在冶金、、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。現代的大、中型PLC一般都有閉環PID控制模塊,這一功能可以用PID子程序來實現,而多的是使用專用PID模塊來實現。
4)、數據處理
PLC具有數學運算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以通過通信接口傳送到*的智能裝置進行處理,或將它們打印備用。數據處理一般用于大型控制系統,如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
5)、通信及聯網
PLC通信括PLC相互之間、PLC與上位機、PLC與其它智能設備間的通信。PLC與其它智能控制設備一起,可以構成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統,滿足工廠自動化系統發展的需要。
● PLC控制系統與繼電器控制系統的區別 :
⑴ 組成器件不同:繼電器控制線路是許多真正的硬件繼電器組成,而梯形圖則由許多所謂“軟繼電器”組成。
⑵ 觸點數量不同:硬繼電器的觸點數量有限,用于控制的繼電器的觸 點數一般只有4~8對;而梯形圖中每個“軟繼電器”供編程使用的觸點數有無限對。
⑶ 實施控制的方法不同:在繼電器控制線路中,實現某種控制是通過各種繼電器之間硬接線解決的。而PLC控制是通過梯形圖即軟件編 程解決的。
⑷ 工作方式不同:在繼電器控制線路中,采用并行工作方式;而在梯形圖的控制線路中,采用串行工作方式。
編程功能
離線編程方式:PLC和編程器公用一個CPU,編程器在編程模式時,CPU只為編程器提供服務,不對現場設備進行控制。完成編程后,編程器切換到運行模式,CPU對現場設備進行控制,不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本,但使用和調試不方便。在線編程方式:CPU和編程器有各自的CPU,主機CPU負責現場控制,并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換,編程器把在線編制的程序或數據發送到主機,下一掃描周期,主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高,但系統調試和操作方便,在大中型PLC中常采用。
五種標準化編程語言:順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123),同時,還應支持多種語言編程形式,如C,Basic等,以滿足控制場合的控制要求。
(五)診斷功能
PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置,軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷,通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。
PLC的診斷功能的強弱,直接影響對操作和維護人員技術能力的要求,并影響平均維修時間。
(六)處理速度
PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看,處理速度應越快越好,如果信號持續時間小于掃描時間,則PLC將掃描不到該信號,造成信號數據的丟失。
處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前,PLC接點的響應快、速度高,每條二進制指令執行時間約0.2~0.4Ls,因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足:小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K;大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。
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