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PLC系统的基础知识及工作原理深度解析J9九游会
发布日期:2022-11-16 00:11 来源:未知人气:73 次

  PLC可编程逻辑控制器,是一种采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。在水务领域,PLC用于恒压供水系统中,不仅简化了系统的硬件,减少了系统在硬件上出现故障的次数,提高了硬件系统的抗干扰能力,而且,随着社会的发展和进步、通信技术的快速发展,为实现系统的远程控制奠定了基础,同时,也解决了城市高层建筑和居民小区的供水问题。

  国际电工委员会(IEC)于1987年颁布了可编程控制器标准草案第三稿。在草案中对可编程控制器定义如下:

  可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都应按易于与工业系统联成-一个整体,易于扩充其功能的原则设计”。

  逻辑控制功能是PLC最基本功能之一,是PLC最基本的应用领域,可取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。

  例如:机床电气控制、起重机、皮带运输机和包装机械的控制、注塑机控制、电梯控制、饮料灌装生产线、家用电器(电视机、冰箱、洗衣机等)自动装配线控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线.定时控制功能

  定时控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC中有许多可供用户使用的定时器,功能类似于继电器线路中的时间继电器。

  定时器的设定值(定时时间)可以在编程时设定,也可以在运动过程中根据需要进行修改,使用方便灵活。同时PLC还提供了高精度的时钟脉冲,用于准确实时控制。

  计数控制功能是PLC的最基本功能之一。PLC为用户提供许多计数器,计数器计数到某一数值时,产生一个状态信 号(计数值到),利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。

  PLC大部分都具有数据处理功能,可以实现算术运算、数据比较、数据传送、数据移位、数字转换译码编码等操作。中、大型PLC数据处理功能更加齐全,可完成开方、PID运算、浮点运算等操作,还可以和CRT、打印机相联,实现程序、数据的显示和打印。

  PLC设置了较强的监控功能。利用编程器或监视器,操作人员可以对PLC有关部分的运行状态进行监视。

  利用编程器,可以调整定时器、计数器的设定值和当前值,并可以根据需要改变PLC内部逻辑信号的状态及数据区的数据内容,为调整和维护提供了极大的方便。

  PLC内部的部分存储器所使用的RAM设置了停电保持器件(备用电池等),以保证断电后这部分存储器中的信息能够长期保存。

  利用某些记忆指令,可以对工作状态进行记忆,以保持PLC断电后的数据内容不变。PLC电源恢复后,可以在原工作基础上继续工作。

  PLC可以对系统构成、某些硬件状态、指令的合法性等进行自诊断,发现异常情况,发出报警并显示错误类型,如属严重错误则自动中止运行。

  PLC由四部分组成:中央处理单元(CPU板)、输入输出(I/0)部件和电源部件。

  PLC的硬件:中央处理器(CPU)、 存储器子、输入接口、输出接口、通信接口、电源等。

  (5)根据运算结果,更新有关标志位和输出内容,通过输出接口实现控制、制表打印或数据通讯等功能

  编程器的作用:是编辑、调试、输入用户程序,也可在线监控PLC内部状态和参数,与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的设备。

  系统程序,完成系统诊断、命令解释、功能子程序调用、管理、逻辑运算、通信及各种参数设定等功能。

  系统程序,由PLC的制造厂家编写的,在PLC使用过程中不会变动,它和PLC的硬件组成有关,它关系到PLC的性能。

  系统程序,由制造厂家直接固化在只读存储器ROM、 PROM或EPROM中,用户不能访问和修改。

  用户程序是用户根据控制对象生产工艺及控制的要求而编制的应用程序。它是由PLC控制对象的要求而定的。

  为便于读出、检查和修改,用户程序一般存于CMOS静态RAM中,用锂电池作为后备电源,以保证掉电时不会丢失信息。

  为防止干扰对RAM中程序的破坏,当用户程序经过运行正常,不需要改变,可将其固化在EPROM中。

  在PLC系统结构不断发展的同时,PLC的编程语言也越来越丰富,功能也不断提高。

  程序的表达方式基本有四种∶梯形图、指令表、逻辑功能图和高级语言。梯形图是当前使用最广泛的一种编程方法。除了的梯形图语言外,J9九游会 九游会J9为了适应各种控制要求,出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言(BASIC、C语言等)等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。

  PC的继电器不是物理的电器,它是PC内部的寄存器位,因为它具有与物理继电器相似的功能,常称之为软继电器。

  顺序功能图常用来编制顺序控制程序,它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为-一些小的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连接成组合整体的控制程序。

  功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言,用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系,方块左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入端、输出端的小圆点表示非运算,信号自左向右流动。

  当PLC运行时,需要进行众多的操作,而PLC的CPU不可能同时去执行多个操作, 每一刻只能执行一个操作。

  扫描工作方式∶由于CPU的运算处理速度很快,所以从宏观上来看,PLC外部出现的结果似乎是同时完成的,这种分时操作的方法称为扫描工作方式。

  PLC采用顺序扫描、不断循环工作方式,这个过程可分输入采样,程序执行、输出刷新三个阶段,整个过程扫描并执行一次所需的时间称为扫描周期。

  ② 按自上而下的顺序,逐条读用户程序并执行。对输入的数据进行处理, 将结果存入元件映象寄存器。

  将元件映像寄存器的状态经输出锁存器、输出电路送到输出点。⑤外设端口服务访问外设端口连接的外部设备。

  ③ 输入映像寄存器和元件映像寄存器中的数据输入映像寄存器∶在一个扫描周期中保持不变元件映像寄存器∶在一个扫描周期中可读可写

  PLC在运行工作状态时,执行一次扫描操作所需要的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。

  I/O滞后时间又称为系统响应时间,J9九游会 九游会J9是指PLC外部输入信号发生变化的时刻起至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的间隔。

  PLC只在每个扫描周期的I/O刷新阶段集中输入/输出,导致输出信号相对输入信号滞后。

  滤波器时间常数越大,对输入信号的延迟作用越强。有的PLC其输入电路滤波器的时间常数可以调整。

  (4)用户程序的长短及语句编排。I/O滞后现象,对慢速控制系统影响不大。要求快速响应的场合,需要解决I/O速度问题。

  当SB闭合,经过输入滤波,设第一个扫描周期I/O刷新时 0000的映像寄存器ON。

  第一个扫描周期结束时,01000为OFF。01000只能在第二个扫描周期结束后才能0N。

  1、PLC的扫描周期和用户程序的长短与系统构成有关,用户程序越短、系统构成越简单,扫描周期越短。

  2、PLC的扫描周期一般在10ms级,这样普通输入点的信号频率应不大于50HZ(在使用时一般在10HZ以下)。

  指PLC具有的基本指令和高级指令的种类和数量。种类数量越多,软件功能越强。

  整体式PLC∶整体式是将PLC的CPU、存储器、I/O单元、电源等安装在同一机体内,构成主机,另外还有I/O扩展单元配合主机使用,用以扩展I/O点数。

  整体式PLC的特点是结构紧凑、体积小、成本低、安装方便,但输入输出点数固定,灵活性较低,小型PLC多采用这种结构。

  组合式PLC∶组合式PLC是由一些标准模块单元组成,采用总线结构,不同功能的模块(如CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块等)通过总线连接起来。

  组合式PLC的特点是可以根据功能需要灵活配置,构成具有不同功能和不同控制规模的PLC,多用于大型和中型PLC。

  还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。

  输入输出的总路数,又称为I/O点数,是表征PLC控制规模的重要参数。因此,按控制规模对PLC分类时,可分为∶

  (2)中型PLC∶I/O点数较多,在256点以上、2048点以下的PLC。

  但大中小型PLC的划分并无严格的界限,PLC的I/O点数可以依据需要灵活配置。

  (1)低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机系统;

  (2)中档PLC 具有低档PLC功能外,具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还增设中断、PID控制等功能;

  (3)高档PLC 具有中档机功能外,增加带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数运算、制表及表格传送等。高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。

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