可程式邏輯控制器架構及其特性

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PLC就是可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller,簡稱PLC),是一種具有微處理機功能的電子程式化數位控制設備,可以將控制指令隨時載入記憶體內儲存與執行。


硬體結構[编辑 | 编辑源代码]

可程式邏輯控制器硬體構成

一般講,PLC分為箱體式和模組式兩種。但它們的組成是相同的,對箱體式PLC,有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、記憶體塊、電源等,當然按CPU性能分成若干型號,並按I/O點數又有若干規格。對模組式PLC,有CPU模組、I/O模組、記憶體、電源模組、底板或機架。無论哪種結構類型的PLC,都屬於匯流排式開放型結構,其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。PLC的基本結構框圖如下:

電源模組[编辑 | 编辑源代码]

有些PLC中的電源,是與CPU模組合二為一的,有些是分開的,其主要用途是為PLC各模組的積體電路提供工作電源。同時,有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源如果為交流電源通常為220VAC或110VAC,若為直流電源常用的為24V。

中央處理單元[编辑 | 编辑源代码]

PLC中的CPU是PLC的核心,它按PLC的系統程式賦予的功能接收並存貯用戶程式和資料,用掃描的方式採集由現場輸入裝置送來的狀態或資料,並存入規劃的暫存器中,同時,診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行後,從用戶程式存貯器中逐條讀取指令,經分析後再按指令規定的任務產生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路,與個人電腦一樣,主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯繫的資料、控制及狀態匯流排構成,還有週邊晶片、匯流排界面及有關電路。它確定了進行控制的規模、工作速度、記憶體容量等。

記憶體[编辑 | 编辑源代码]

記憶體主要用於存儲程式及資料,是PLC不可缺少的組成單元。PLC內部會存放撰寫完成編輯的程式指令及資料,通常也可使用隨機存取記憶體(RAM)或(EEPROM)等專用記憶體卡片方式擴充,但擴充能力得依各廠牌與型號有所不同。

輸入/輸出單元[编辑 | 编辑源代码]

PLC的對外功能,主要是通過各種輸入/輸出模組與外界聯繫的,按I/O點數確定模組規格及數量,I/O模組可多可少,但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或機架槽數限制。I/O模組集成了PLC的I/O電路,其輸入暫存器反映輸入信號狀態,輸出點反映輸出鎖存器狀態。

輸入單元是用來連結擷取輸入元件的信號動作並透過內部匯流排將資料送進記憶體由CPU處理驅動程式指令部分。PLC輸入模組PLC系統的架構和輸入模組產品的選擇端視需要被監測的輸入訊號位準而定。

來自不同類型被監測的感測器與流程控制之變量訊號,可以涵蓋從±10mV至±10V的輸入訊號範圍。

輸出單元是用來驅動外部負載的介面,主要原理是由CPU處理以書寫在PLC裡的程式指令,判斷驅動輸出單元在進而控制外部負載,如指示燈、電磁接觸器繼電器、氣(油)壓閥等。

PLC輸出模組在工業環境中用來控制制動器、氣閥及馬達等的PLC系統類比輸出範圍包括±5V、±10V、0V到5V、0V到10V、4到20mA、或0到20mA等。

通訊[编辑 | 编辑源代码]

現在PLC大多具有可擴充通信網路模組的功能,簡單的PLC以BUS纜線或RS-232方式通訊連結,較高階的PLC會採用USB或乙太網路方式做通訊連結。它使PLC與PLC之間、PLC與個人電腦以及其他智慧設備之間能夠交換資訊,形成一個統一的整體,實現分散集中控制。現在幾乎所有的PLC新產品都有通信網路功能,它和電腦一樣具有RS-232介面,通過雙絞線、同軸電纜或光纜,可以在幾公里甚至幾十公里的範圍內交換資訊。當然,PLC之間的通訊網絡是各廠家專用的,PLC與電腦之間的通訊,一些生產廠家採用工業標準匯流排,並向標準通訊協定靠近,這將使不同機型的PLC之間、PLC與電腦之間可以方便地進行通訊與網路。

PLC通訊協定規格可分為RS-232RS-422RS-432RS-485IEEE 1394IEEE-488(GPIB),其中RS-432最為少見。目前國際中最常用的通信協定為MODBUS-ASCII模式及MODBUS-RTU模式,此為Modicon公司所制定的通訊協定。PROFIBUS則為西門子公司所制定。日本三菱電機則推出CC-LINK通信協定。