(1)可编程序控制器的结构 PLC一般包括输入模块、存储模块、编程器和CPU,其基本结构如图4-4所示。
图4-4 PLC的基本结构
1)输入模块:主要采集接收外部指令元件、控制单元和检测单元的信号并由总线送到用户数据区(RAM)。其输入方式有两种:一种是数字量(开关量)直接输入;一种是模拟量通过特定的A-D转换单元进行输入。输入端均是带有光耦合器的电路,将PLC与外部电路隔离开来,以提高PLC的抗干扰能力。输入量个数受到所用PLC的设计点数限制,当然还可以采用添加功能模块的方式来扩充输入点。
2)存储模块:一般由EPROM、ROM、RAM组成。EPROM用来存放用户程序;ROM固化了此PLC的基础运行程序;RAM则用来存放动态的设置参数和用户数据。有些产品把用户程序也存放在RAM中,并使用后备电池来保持程序和数据,以防止其因掉电而丢失。
3)编程器:用来输入用户程序的装置。还可以用来监视内部数据区的状态,方便调试。
4)CPU(中央处理器):CPU用来执行基础程序,并根据它解释运算用户程序产生数据。基础程序也被称为PLC的系统程序,主要有负责协调控制各个硬件模块的工作、自我诊断和监测故障、解释用户程序为机器语言送给CPU处理、将输入量处理映射到数据区和将数据区中数据处理结果映射到输出模块去等功能,不能被用户修改。
CPU只能逐条运算处理指令,因此整个PLC的工作是在硬件提供的频率脉冲(时脉)的节拍下顺序执行每一条程序直至结束,然后再重新开始顺序执行程序。我们称这种工作方式为循环扫描方式,扫描一次的时间称为扫描周期。
我们知道继电器无非是导通或切断两种状态,如果我们用“1”来表示这个继电器触点的导通,用“0”来表示切断,并把这个“1”或“0”放在一个给定的内存单元中,这时这个内存单元的数值在“1”与“0”之间随着继电器动作而改变,准确表达了继电器动作的含义。
如果把继电器的动作用软件指令来控制实现,那么继电器逻辑控制工作就完全可以在PLC内部以软件(程序)和内存状态(数据值)来实现了。PLC在其RAM中专门把数据存储区分类定义成输入继电器区、中间继电器区、特殊继电器区、计算区和输出继电器区,并给以特定的编号(地址)。(www.xing528.com)
(2)可编程序控制器的工作原理 可编程序控制器程序的执行是按程序设定的顺序依次完成对应的动作。PLC从用户程序存储器逐条取指令,经过译码,再根据译码信息执行对应的操作。PLC采用循环扫描的工作方式,从上而下、自左而右执行指令,执行完最后一条指令后,返回到第一条重新开始执行。像这样完成一次扫描所需要的时间称为扫描周期,扫描周期是判断PLC性能好坏的重要指标。
PLC的工作过程可分为5个阶段:内部处理、通信处理、输入扫描、程序执行和输出刷新。若PLC处于STOP状态,PLC只完成内部处理和通信处理工作;当工作在RUN状态时,除完成上述工作,还会进行输入扫描、程序执行和输出刷新,PLC扫描工作过程如图4-5所示。
图4-5 PLC扫描工作过程
在内部处理阶段,CPU检查PLC内部各部件工作是否正常,在RUN模式下,还会检查用户程序存储器工作是否正常,若不正常,则报警产生输出。在通信处理阶段,CPU自动检测PLC内部通信是否正常,以及PLC与外设或者PLC、个人计算机通信是否正常。若配置了网络通信模块,PLC还会与网络进行数据交换。在输入采样阶段,PLC首先扫描所有输入端子的状态,输入与公共端有回路,即为闭合,对应的输入映像寄存器值为1,反之,若断开,输入映像寄存器值为0。输入映像寄存器的值决定了与之对应的常开、常闭触点的值,常开触点值与输入映像寄存器的值是一致的,常闭触点则取反。亦即,若外部开关闭合,常开触点值为1,常闭触点值为0,反之常开触点值为0,常闭触点值为1。常开触点不一定常开、常闭触点不一定常闭,要根据实际情况决定。完成输入扫描后,便进入到程序执行阶段,在程序执行阶段,即使输入端子的状态发生变化,输入映像寄存器的值依然保持不变,要等至下一个扫描周期才重新扫描,更新结果。当涉及输入端子时,从输入映像寄存器中读取相应的值,常闭则取反,执行结果存入相应的寄存器中。若需产生输出,先将执行结果送入输出映像寄存器中,但不更新输出端子的值。输出元件的寄存器值随着程序的执行而不断变化。在执行完所有的指令后,PLC进入输出刷新阶段,将输出映像寄存器的值更新到输出端子,从而驱动外部负载。
(3)电梯PLC控制系统的基本结构 这种控制系统的基本结构如图4-6所示。
图4-6 电梯PLC控制系统的基本结构
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