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      发表人:STEP7QQ 发表时间:2007-1-18 20:35:00  

       

       本栏论题: CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用  [5593]

          三菱电控教学。一个从基础讲起的电梯控制实例(有完整线路图,程序)。
          PLC基础知识简介  
             在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学制药(14.6%)、金属矿山(11.5%)、纸浆造纸(11.3%)等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC,本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介,以期对各位网友有所帮助。
            
            一、PLC的发展历程
             在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制?#20302;?#26469;实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。
             个人计算机(简称PC)发展起?#26149;螅?#20026;了方便,也为了?#20174;?#21487;编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。
            PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子?#20302;常?#19987;为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执?#26032;?#36753;运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按?#23376;?#19982;工业控制?#20302;?#24418;成一个整体,?#23376;?#25193;充其功能的原则设计。
             上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS?#20302;场?br>      PLC具有通用性强、使用方便、?#35270;?#38754;广、可性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。
            
            二、PLC的构成
              从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、IO板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、IO模块、内存、电源模块、?#35013;?#25110;机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。
            
            三、CPU的构成
              ,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的?#20302;?#31243;序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方?#35762;?#38598;?#19978;?#22330;输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,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,从用户程序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。
              CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
              在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指?#19979;工作t;br  CPU速度和内存容量是PLC的重要?#38382;?#23427;们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。
            
            四、IO模块
              PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(IO)完成的。IO模块集成了PLC的IO电路,其输入暂存器?#20174;?#36755;入信号状态,输出点?#20174;?#36755;出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数?#20013;?#21495;进入PLC?#20302;常?#36755;出模块相?#30784;O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
              开关量是?#38050;?#26377;开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的IO分类如下:
              开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
              模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
              除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
              按IO点数确定模块规格及数量,IO模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,?#35789;?#26368;大的?#35013;?#25110;机架槽数限制。
            
            五、电源模块
              PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电?#30784;?#21516;时,有的还为输入电路提供24V的工作电?#30784;?#30005;源输入类型有?#33322;?#27969;电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VAC)。
            
            六、?#35013;?#25110;机架
              大多数模块式PLC使用?#35013;?#25110;机架,其作用是:电气上,实?#25351;?#27169;块间的联系,使CPU能访?#23454;装?#19978;的所?#24515;?#22359;,机械上,实?#25351;?#27169;块间的连接,使各模块构成一个整体。
            
            七、PLC?#20302;?#30340;其它设备
              1、编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对?#20302;?#20316;一些设定、监控PLC及PLC所控制的?#20302;?#30340;工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手?#20013;?#32534;程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。
              2、人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体?#35762;?#20316;员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。
              3、输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。
             
            八、PLC的通信联网
              依先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化?#20302;?#38598;成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。
              PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支?#25351;?#33258;通信协议的接口。
              PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。
              对于一个自动化工程(特别是中大规模控制?#20302;?来讲,选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的,?#33489;?#20415;不同设备的集成及未来?#20302;?#35268;模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的?#38382;劍?#36825;必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提?#38470;?#34892;;再次,综合考虑?#20302;?#25104;本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。
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      以下是关于《CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用》论题的回复(共3篇)

      回复人:huaxin1123 

       回复时间:2007-2-5 9:28:00

      支持(481) | 反对(446)

       

          回复:CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用

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      回复人:plc200cn1 

       回复时间:2009-5-26 18:08:00

      支持(398) | 反对(390)

       

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      回复人:liudangshe 

       回复时间:2019-3-4 12:13:00

      支持(67) | 反对(65)

       

          luguo

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