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電氣和自動化的朋友,我們一起解剖PLC

麻雀雖小五臟俱全,一套完整的PLC系統(tǒng)必須包含哪些模塊?

我們一一道來:

CPU、存儲器、IO接口、電源、機架和擴展接口、編程軟件

我一直在思考一個項目過程中最費時間的工作是什么,如何采取一些有效的辦法提高工作效率??焖俚墨@取資料和知識是非常重要的。現(xiàn)對一些常用的軟件、培訓(xùn)教程、手冊、工具進行歸類,方便廣大同行快速查找獲取。

封面是一套【一網(wǎng)到底】的PLC集成架構(gòu),然而理想很豐滿,現(xiàn)實很骨感。目前同一套系統(tǒng)工業(yè)總線百家爭鳴依然是常態(tài)。

PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 CPU

CPU由控制器和運算器組成,它是plc的運算和控制中樞,起著主導(dǎo)核心作用。

CPU的任務(wù)有:

  • 診斷電源和 PLC內(nèi)部工作狀態(tài)、編程的語法錯誤。
  • 接收存儲用戶程序和數(shù)據(jù)。
  • 接收輸入信號,送入數(shù)據(jù)寄存器并保存。
  • 執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序,完成數(shù)據(jù)和信息的邏輯運算,產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,完成用戶指令規(guī)定的各種操作。
  • 響應(yīng)各種外部設(shè)備(如編程器、上位機、打印機等)的工作請求。

2 存儲器

可分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器,用戶程序存儲器又包括用戶程序存儲區(qū)和用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

  • 系統(tǒng)程序存儲器:用于存放PLC生產(chǎn)廠商永久存儲的程序和指令,稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序與PLC硬件組成和專用部件物性有關(guān),用戶不能訪問和修改該存儲器的內(nèi)容。
  • 用戶程序存儲區(qū):主要存放用戶已編制好的程序或正在調(diào)試的應(yīng)用程序。用戶可擦除重新編程。
  • 用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū):用于PLC工作過程中經(jīng)常變化,需要隨機存儲存取的一些數(shù)據(jù)。

3輸入、輸出接口

1)輸入接口模塊

接收和采集兩種類型的輸入信號:

  • 一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)傳送來的開關(guān)量輸入信號。
  • 一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等傳送來的模擬量輸入信號。

2)輸出接口模塊

連接被控對象中各種執(zhí)行元件,如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置。

PLC的輸出接口類型有三種:

接收和采集兩種類型的輸入信號:

  • 繼電器輸出接口電路
  • 晶體管輸出接口電路
  • 晶閘管輸出接口電路

繼電器輸出接口為有觸點輸出方式,適用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的交流或直流負載回路,其帶載能力較強,但壽命較短。晶體管輸出接口和晶閘管輸出接口為無觸點輸出方式,信號響應(yīng)迅速、壽命長,可用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的負載回路,晶體管常用于直流電源負載控制回路,晶閘管常用于交流電源負載控制回路。

輸入、輸出接口有數(shù)字量(開關(guān)量)輸入、輸出和模擬量輸入、輸出兩種形式。

  • 數(shù)字量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的數(shù)字信號與PLC內(nèi)部信號的電平相互轉(zhuǎn)換。
  • 模擬量輸入、輸出接口的作用是將外部控制現(xiàn)場的模擬信號與PLC內(nèi)部的數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換。
  • 輸入、輸出接口一般具有光電隔離和濾波,其作用是把PLC與外部電路隔離開,以提高PLC的抗干擾能力。

3)IO模塊供電模塊

PLC的開關(guān)量輸入接口按使用的電源不同有三個類型:

  • 直流12~24V輸入接口;
  • 交流100~120V或200~240V輸入接口;
  • 交直流12~24V輸入接口。
  • 輸入電路的電源可由外部供給,有的也可由PLC內(nèi)部提供。

4 電源模塊

PLC一般使用220V單相交流電源,電源部件將交流電轉(zhuǎn)換成中央處理器、存儲器等電路工作所需的直流電,保證PLC正常工作。

整體機PLC內(nèi)部有一個開關(guān)穩(wěn)壓電源,此電源一方面可為CPU、I/O單元及擴展單元提供直流5V工作電源,另一方面可為外部輸入元件提供直流24V電源。

對于整體機結(jié)構(gòu)的PLC,電源通常封裝在機箱內(nèi)部;

對于組合式PLC,有的采用單獨電源模塊,有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。

5機架和擴展接口

擴展接口用于將擴展單元與基本單元相連,使PLC的配置更加靈活,以滿足不同控制系統(tǒng)的需求。

若PLC主機板(又稱基本單元)的I/O點數(shù)不能滿足輸入輸出設(shè)備的需要時,可用擴展電纜將I/O擴展單元與基本單元相連,達到靈活配置,增加I/O點數(shù)的目的。

6 編程軟件

作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。

有簡易編程器、圖形編程器和計算機編程器。

簡易編程器(又稱手持編程器),優(yōu)點是:價格便宜、攜帶方便。缺點是:只能聯(lián)機編程,且一般只能用助記符指令編程。多用于小型PLC。

圖形編程器可以是聯(lián)機編程,也可以是脫機編程;可以是梯形圖編程也可以是用助記符編程??梢耘c打印機、繪圖儀等設(shè)備相連,并具有較強的監(jiān)控功能,但其價格較高,通常用于大、中型PLC系統(tǒng)的編程。

通用計算機編程,采用通用計算機,通過PLC的RS232串行外設(shè)通訊口(或RS422接口配以適配器)與計算機相連,利用PLC廠家提供的專用編程軟件,使用戶可以直接在計算機上采用梯形圖或助記符指令編程,并有較強的監(jiān)控能力。

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