可程式逻辑控制器架构及其特性

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PLC就是可程式逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC),是一种具有微处理机功能的电子程式化数位控制设备,可以将控制指令随时载入内存内储存与执行。


硬件结构[编辑 | 编辑源代码]

可程式逻辑控制器硬件构成

一般讲,PLC分为箱体式和模组式两种。但它们的组成是相同的,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模组式PLC,有CPU模组、I/O模组、内存、电源模组、底板或机架。无论哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下:

电源模组[编辑 | 编辑源代码]

有些PLC中的电源,是与CPU模组合二为一的,有些是分开的,其主要用途是为PLC各模组的积体电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源如果为交流电源通常为220VAC或110VAC,若为直流电源常用的为24V。

中央处理单元[编辑 | 编辑源代码]

PLC中的CPU是PLC的核心,它按PLC的系统程式赋予的功能接收并存贮用户程式和资料,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或资料,并存入规划的暂存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程式存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路,与个人电脑一样,主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的资料、控制及状态总线构成,还有周边芯片、总线界面及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。

内存[编辑 | 编辑源代码]

内存主要用于存储程式及资料,是PLC不可缺少的组成单元。PLC内部会存放撰写完成编辑的程式指令及资料,通常也可使用随机存取内存(RAM)或(EEPROM)等专用内存卡片方式扩充,但扩充能力得依各厂牌与型号有所不同。

输入/输出单元[编辑 | 编辑源代码]

PLC的对外功能,主要是通过各种输入/输出模组与外界联系的,按I/O点数确定模组规格及数量,I/O模组可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模组集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。

输入单元是用来连结撷取输入元件的信号动作并透过内部总线将资料送进内存由CPU处理驱动程式指令部分。PLC输入模组PLC系统的架构和输入模组产品的选择端视需要被监测的输入讯号位准而定。

来自不同类型被监测的感测器与流程控制之变量讯号,可以涵盖从±10mV至±10V的输入讯号范围。

输出单元是用来驱动外部负载的界面,主要原理是由CPU处理以书写在PLC里的程式指令,判断驱动输出单元在进而控制外部负载,如指示灯、电磁接触器继电器、气(油)压阀等。

PLC输出模组在工业环境中用来控制制动器、气阀及马达等的PLC系统类比输出范围包括±5V、±10V、0V到5V、0V到10V、4到20mA、或0到20mA等。

通讯[编辑 | 编辑源代码]

现在PLC大多具有可扩充通信网络模组的功能,简单的PLC以BUS缆线或RS-232方式通讯连结,较高阶的PLC会采用USB或以太网路方式做通讯连结。它使PLC与PLC之间、PLC与个人电脑以及其他智慧设备之间能够交换资讯,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信网络功能,它和电脑一样具有RS-232界面,通过双绞线、同轴电缆或光缆,可以在几公里甚至几十公里的范围内交换资讯。当然,PLC之间的通讯网络是各厂家专用的,PLC与电脑之间的通讯,一些生产厂家采用工业标准总线,并向标准通讯协定靠近,这将使不同机型的PLC之间、PLC与电脑之间可以方便地进行通讯与网络。

PLC通讯协定规格可分为RS-232RS-422RS-432RS-485IEEE 1394IEEE-488(GPIB),其中RS-432最为少见。目前国际中最常用的通信协定为MODBUS-ASCII模式及MODBUS-RTU模式,此为Modicon公司所制定的通讯协定。PROFIBUS则为西门子公司所制定。日本三菱电机则推出CC-LINK通信协定。