PLC原理及应用课程 第二章 PLC的组成及工作原理

发布日期:[09-11-15 00:24:13] 浏览人次:[]

第二章 PLC的组成及工作原理

PLC的组成

PLC由三个基本部分组成:输入部分、逻辑处理部分、输出部分。基本结构示意图参见图2-1所示。

输入部分是指各类按钮、行程开关、传感器等接口电路,它收集并保存来自被控对象的各种开关量、模拟量信息和来自操作台的命令信息等。

逻辑处理部分用于处理输入部分取得的信息,按一定的逻辑关系进行运算,并把运算结果以某种形式输出。

输出部分是指驱动各种电磁线圈、交 / 直流接触器、信号指示灯等执行元件的接口电路,它向被控对象提供动作信息。

为了使用方便,PLC还常配套有编程器等外部设备,它们可以通过总线或标准接口与PLC连接,图2-2为一般PLC组成系统的原理框图。(由图2-2可看出,PLC的组成结构和计算机差不多,故PLC可看成用于工业控制的专用计算机)


PLC主要部件功能

CPU

CPU是PLC的核心部件之一, 它的主要功能有:

① 采集输入信号;       ②执行用户程序;     ③刷新系统输出;

④执行管理和诊断程序; ⑤与外界通信。

PLC常用的CPU芯片主要有:

通用微处理器

如INTEL(8080、8085、8086、8088,80386、80486、80586)、Zilog(Z80、Z8000)、Motorola(6800、6809、68000)等。通用微处理器芯片的通用性强、价格便宜、货源充足。

单片微处理器

如 INTEL(8031、8039、8049、8051、8089),单片微处理器又叫单片机,它将ROM、RAM、接口电路、时钟电路、串行口甚至A/D都集成在一个很小的芯片上,自成一个小的微处理机系统;另外,单片机有大量的位寻址单元和丰富的位操作指令,它为PLC在位处理方面提供了最佳的功能和速度,所以特别适用于PLC;此外,单片机集成度高、体积小、通用性强、价格低、可扩充性好、货源足。

位片式微处理器

如 AMD(2900、2901、2903、N8×300),位片式微处理器是独立于微型机的另一分支,因为它采用双极型工艺,所以比一般的MOS型微机处理器在速度上要快一个数量级。上述两种微处理器的字长、结构、指令系统是固定的,而位片机是具有CPU的一切必要附件(如寄存器、算术逻辑部件ALU等),位片的宽度有2、4、8位几种,用几个位片机级联,可组成任意字长的微处理器。还可通过改变微程序存储器的内容来改变机器的指令系统(即指令系统对用户开放);位片式结构可使用多个微处理器,将任务分成几个部分让其并行处理,即重叠操作,这样能更有效地发挥其快速的特点;其缺点是:集成度低,用的芯片较多,功耗也较大。

目前小型PLC一般采用8位CPU如:8080、8085、Z80、6800、MCS48、51系列,而大、中型PLC常采用位片式微处理器、16/32位通用微处理器。

存储器

存储器是保存系统程序、用户程序、中间运算结果的器件,据其在系统中的作用,可将它们分为下列4种:系统程序存储器、用户程序存储器、数据表存储器、高速暂存存储器。

系统程序存储器

系统程序存储器用来存放PLC的监控程序,可分为:系统管理程序、命令解释程序、故障检测、诊断程序、通信程序。系统程序由PLC厂家设计,并固化在ROM / PROM / EPROM存储器中,用户不必对它作细致的了解,更不能改变它。

用户程序存储器

用户程序存储器用来存放用户编制的控制程序。PLC术语中讲的存储器容量及型式就是指的用户程序存储器。常用的用户存储器型式有:EPROM、E2ROM、带掉电保护的RAM等。

EPROM作程序存储器的优点是:写入程序不会因停电而丢失,但其成本较高,主要体现在两个方面:

1) 调试时仍要用RAM作程序存储器,而且最好用带电容/电池后备的RAM,这样用户实质上是购了两套用户程序存储器。

2) 对许多PLC而言,往往还要另外配套购置专用的EPROM写入装置和擦除装置。

E2PROM是非易失性的且可电擦除的存

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