PLC原理及应用课程 PLC的组成及工作原理

PLC原理及应用课程 第二章 PLC的组成及工作原理 时间：2011-04-04  浏览次数：232 本文摘要：第二章 PLC的组成及工作原理PLC的组成PLC由三个基本部分组成：输入部分、逻辑处理部分、输出部分。基本结构示意图参见图2-1所示 第二章 PLC的组成及工作原理 PLC的组成 PLC由三个基本部分组成：输入部分、逻辑处理部分、输出部分。基本结构示意图参见图2-1所示。 输入部分是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路，它收集并保存来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。 逻辑处理部分用于处理输入部分取得的信息，按一定的逻辑关系进行运算，并把运算结果以某种形式输出。 输出部分是指驱动各种电磁线圈、交 / 直流接触器、信号指示灯等执行元件的接口电路，它向被控对象提供动作信息。 为了使用方便，PLC还常配套有编程器等外部设备，它们可以通过总线或标准接口与PLC连接，图2-2为一般PLC组成系统的原理框图。（由图2-2可看出，PLC的组成结构和计算机差不多，故PLC可看成用于工业控制的专用计算机） PLC主要部件功能 CPU CPU是PLC的核心部件之一， 它的主要功能有： ① 采集输入信号；      ②执行用户程序；    ③刷新系统输出； ④执行管理和诊断程序； ⑤与外界通信。 PLC常用的CPU芯片主要有： 通用微处理器 如INTEL（8080、8085、8086、8088，80386、80486、80586）、Zilog（Z80、Z8000）、Motorola（6800、6809、68000）等。通用微处理器芯片的通用性强、价格便宜、货源充足。 单片微处理器 如 INTEL（8031、8039、8049、8051、8089），单片微处理器又叫单片机，它将ROM、RAM、接口电路、时钟电路、串行口甚至A/D都集成在一个很小的芯片上，自成一个小的微处理机系统；另外，单片机有大量的位寻址单元和丰富的位操作指令，它为PLC在位处理方面提供了最佳的功能和速度，所以特别适用于PLC；此外，单片机集成度高、体积小、通用性强、价格低、可扩充性好、货源足。 位片式微处理器 如 AMD（2900、2901、2903、N8×300），位片式微处理器是独立于微型机的另一分支，因为它采用双极型工艺，所以比一般的MOS型微机处理器在速度上要快一个数量级。上述两种微处理器的字长、结构、指令系统是固定的，而位片机是具有CPU的一切必要附件(如寄存器、算术逻辑部件ALU等)，位片的宽度有2、4、8位几种，用几个位片机级联，可组成任意字长的微处理器。还可通过改变微程序存储器的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 来改变机器的指令系统(即指令系统对用户开放)；位片式结构可使用多个微处理器，将任务分成几个部分让其并行处理，即重叠操作，这样能更有效地发挥其快速的特点；其缺点是：集成度低，用的芯片较多，功耗也较大。 目前小型PLC一般采用8位CPU如：8080、8085、Z80、6800、MCS48、51系列，而大、中型PLC常采用位片式微处理器、16/32位通用微处理器。 存储器 存储器是保存系统程序、用户程序、中间运算结果的器件，据其在系统中的作用，可将它们分为下列4种：系统程序存储器、用户程序存储器、数据表存储器、高速暂存存储器。 系统程序存储器 系统程序存储器用来存放PLC的监控程序，可分为：系统管理程序、命令解释程序、故障检测、诊断程序、通信程序。系统程序由PLC厂家 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，并固化在ROM / PROM / EPROM存储器中，用户不必对它作细致的了解，更不能改变它。 用户程序存储器 用户程序存储器用来存放用户编制的控制程序。PLC术语中讲的存储器容量及型式就是指的用户程序存储器。常用的用户存储器型式有：EPROM、E2ROM、带掉电保护的RAM等。 EPROM作程序存储器的优点是：写入程序不会因停电而丢失，但其成本较高，主要体现在两个方面： 1） 调试时仍要用RAM作程序存储器，而且最好用带电容/电池后备的RAM，这样用户实质上是购了两套用户程序存储器。 2） 对许多PLC而言，往往还要另外配套购置专用的EPROM写入装置和擦除装置。 E2PROM是非易失性的且可电擦除的存储器，它兼有ROM的非易失性和RAM随机存取之优点，它的写入或擦除不需特殊装置，用它作用户程序存储器，在程序调试阶段，可用编程器直接修改程序，程序确定下来投入运行后。这是它的优越之处，不足的是，它的写入时间较长(约为ms 级)，但对手工输入或修改程序而言，这点是不成问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的。 一般而言，用户的控制程序必须经过多次的调试和修改才能确定下来，据此特点，在控制程序没确定以前，常先采用带掉电保护的RAM作用户程序存储器，待程序确定后，再由厂家提供的EPROM写入器将程序固化到EPROM中，并将该EPROM插入PLC中运行。EPROM插入PLC后，PLC则运行EPROM中的用户程序，若没EPROM插入，PLC则运行RAM区中的用户程序。许多用户用掉电保护的RAM作用户程序存储器，因为它比另两种价格便宜，一旦电源停电，靠后备电池/电容可以保存RAM中的程序数年 / 数十天，只要做到停电时间不超过这期限即可。这点对于一般的工矿企业而言是容易做到的。 例如：OMRON公司的C200H-MR431/831是全电池后备RAM存储器，C200H-MR431 / 831是电容后备RAM存储器，它们在25℃的坏境下，可以保存程序的时间分别是2~3年、20天。 数据表存储器  (I/O映像存储器) 数据表存储器用来存放开关量I/O状态表，定时器、计算器的预置值表，模拟量I/O数值等。 高速暂存储器 高速暂存储器主要存放运算的中间结果，统计数据、故障诊断的标志位等。其中，3、4两类存储器，常用RAM，这其中部分或全部有后备电源。 I/O部分 PLC的I/O部分，因用户的需求不同有各种不同的组合方式，通常以模块的形式供应，一般可分为： ① 开关量I/O模块                                                ② 模拟量I/O模块                  ③ 数字量I/O模块（包括TTL电平I/0模块、拨码开关输入模块、 LED/LCD/CRT显示控制模块、打印机控制模块）  ④ 高速计数模块                                                  ⑤ 精确定时模块 ⑥ 快速响应模块                                                ⑦ 中断控制模块 ⑧ PID模块                                                          ⑨ 位置控制模块 ⑩ 轴向定位模块                                                 ⑾ 通信模块。 1．开关量I/O模块(部分) 开关量输入模块(部分) 的作用是接收现场设备的状态信号、控制命令等，如限位开关、操作按钮等，并且将此开关量信号转换成CPU能接收和处理的数字量信号。 开关量输出模块(部分)的作用是将经过CPU处理过的结果转换成开关量信号送到被控设备的控制回路去，以驱动阀门执行器、电动机的启动器和灯光显示等设备。 开关量I/O模块(部分)的信号仅有通、断两种状态，各I/O点的通/断状态用发光二极管在面板上显示。输入电压等级通常有DC（5V、12V、24V、48V）或AC（24V、120V、220V）等。 每个模块可能有4、8、12、16、24、32、64点，外部引线连接在模块面板的接线端子上，有些模块使用插座型端子板，在不拆去外部连线的情况下，可迅速地更换模块，便于安装、 检修 外浮顶储罐检修方案皮带检修培训教材1变电设备检修规程sf6断路器检修维护检修规程柴油发电机 。 （1）开关量输入模块 按与外部接线对电源的要求不同，开关量输入模块可分为AC输入，DC输入，无压接点输入， AC/DC输入等几种型式，参见图2-3。每个输入点均有滤波网络、LED显示器、光电隔离管。 从图2-3?中可以看出无压接点输入是开关触点直接接在公共点和输入端，不另外接电源，电源由内部电路提供(公共点有?、Θ之分，图2-3?中为Θ)。 输入模块的主要技术指标有： ①输入电压：指PLC外接电源的电压值。 ②输入点数：指输入模块开关量输入的个数。 ③AC频率：指输入电压的工作频率，一般为50~60Hz。 ④输入电流：指开关闭合时，流入模块内的电流。一般为5~10mA。 ⑤输入阻抗：指输入电路的等效阻抗。 ⑥ON电压：指逻辑“1”之电压值，开关接通时为“1”。 ⑦OFF电压：指逻辑“0”之电压值，开关断开时为“0”。 ⑧OFF→ON的响应时间，指开关由断→通时，导致内部逻辑电路由“0”→“1”的变化时间。 ⑨ON→OFF的响应时间，指开关由通→断时，导致内部逻辑电路由“1”→“0”的变化时间。 ⑩内部功耗：指整个模块所消耗的最大功率。 （2）开关量输出模块： 开关量输出通常有3种型式： ① 继电器输出 ② 晶体管输出 ③ 可控硅输出。 每个输出点均有LED发光管、隔离元件(光电管 / 继电器)、功率驱动元件和输出保护电路，见图2-4。 图a为继电器输出电路，继电器同时起隔离和功放的作用；与触点并联的R、C和压敏电阻在触点断开时起消弧作用。 图b为晶体管输出电路，大功率晶体管的饱和导通 / 截止相当于触点的通 / 断；稳压管用来抑制过电压，起保护晶体管作用。 图c为可控硅输出电路，光电可控硅，起隔离、功放作用；R、C和压敏电阻用来抑制SSR关断时产生的过电压和外部浪涌电流。 输出模块最大通断电流的能力大小依次为继电器、可控硅、晶体管。而通断响应时间的快慢则刚好相反。使用时应据以上特性选择不同的输出型式。 输出模块的主要技术指标有： ①工作电压：指输出触点所能承受的外部负载电压。 ②最大通断能力：指输出触点在一定的电压下，能通过的最大电流，一般给出的电压等级有AC120V 、AC220V 、AC / DC24V 。 ③漏电流：指当输出点断开时(逻辑“O”)，触点所流过的最大电流。此参数主要针对晶体管、可控硅型输出模块，无保护电路的继电器输出模块漏电流为0 ，有保护电路的继电器输出模块为1~2mA。