PLC的工作的三个基本过程内容
PLC采用循环扫描的工作方式,在PLC中用户程序按先后顺序存放,CPU从条指令开始执行程序,直到遇到结束符后又返回条,如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时,只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时,从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出,一直循环扫描工作。
1.输入处理
输入处理也叫输入采样。在此阶段,顺序读入所有输入端子的通端状态,并将读入的信息存入内存中所对应的映象寄存器。在此输入映象寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段。在程序执行时,输入映象寄存器与外界隔离,即使输入信号发生变化,其映象寄存器的内容也不会发生变化,只有在下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入信息。
2.程序执行
根据PLC梯形图程序扫描原则,按先左后右先上后下的步序,逐句扫描,执行程序。遇到程序跳转指令,根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。从用户程序涉及到输入输出状态时,PLC从输入映象寄存器中读出上一阶段采入的对应输入端子状态,从输出映象寄存器读出对应映象寄存器,根据用户程序进行逻辑运算,存入有关器件寄存器中。对每个器件来说,器件映象寄存器中所寄存的内容,会随着程序执行过程而变化。
3.输出处理
程序执行完毕后,将输出映象寄存器,即器件映象寄存器中的Y寄存器的状态,在输出处理阶段转存到输出锁存器,通过隔离电路,驱动功率放大电路,使输出端子向外界输出控制信号,驱动外部负载。
PLC的结构及各部分的作用
可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为核心的结构。通常由处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几个部分组成。
1.处理单元(CPU)
CPU作为整个PLC的核心,起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些:从存储器中读取指令,执行指令,取下一条指令,处理中断。
2.存储器(RAM、ROM)
存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器;存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序,生成用户数据区,存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器,可用锂电池做备用电源。掉电时,可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。
3.输入输出单元(I/O单元)
I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,而继电器有交流和直流型,高电压型和低电压型,电压型和电流型。
4.电源
PLC电源单元包括系统的电源及备用电池,电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。
5.编程器
编程器是PLC的重要设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。除此以外,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图。
可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)简要介绍
可编程控制器是60年代末在美国出现,当时叫可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller),目的是用来取代继电器,以执行逻辑判断、计时、计数等顺序控制功能。PLC的基本设计思想是把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来,控制器的硬件是标准的、通用的。根据实际应用对象,将控制内容编成软件写入控制器的用户程序存储器内。控制器和被控对象连接方便。
随着半导体技术,尤其是微处理器和微型计算机技术的发展,到70年代中期以后,PLC已广泛地使用微处理器作为中央处理器,输入输出模块和电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路,这时的PLC已不再是逻辑判断功能,还同时具有数据处理、PID调节和数据通信功能。
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物,它克服了继电接触控制系统中机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点,充分利用微处理器的优点。
可编程控制器对用户来说,是一种无触点设备,改变程序即可改变生产工艺,因此可在初步设计阶段选用可编程控制器,在实施阶段再确定工艺过程。另一方面,从制造生产可编程控制器的厂商角度看,在制造阶段不需要根据用户的订货要求设计控制器,适合批量生产。由于这些特点,可编程控制器问世以后很快受到工业控制界的欢迎,并得到迅速的发展。目前,可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具,得到了广泛的应用。
PLC中的常用的CPU和存储器简介
CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出;存储器用来储存程序和数据。
1.CPU芯片
CPU模块主要由CPU芯片和存储器组成。PLC使用以下几类CPU芯片:
(1)通用微处理器,如Intel公司的8086,80186到Pentium系列芯片;
(2)单片微处理器(单片机),如Intel公司的MCS51/96系列单片机;
(3)位片式微处理器,如AMD 2900系列位片式微处理器。
2.存储器
PLC的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统,它使PLC具有基本的智能,能够完成PLC设计者规定的各种工作。系统程序由PLC生产厂家设计并固化在ROM内,用户不能直接读取。PLC的用户程序由用户设计,它决定了PLC的输入信号与输出信号之间的具体关系。用户程序存储器的容量一般以字(每个字由16位二进制数组成)为单位,三菱的FX系列PLC将用户程序存储器的单位称为步(Step,即字)。小型PLC的用户程序存储器容量在lK字左右,大型PLC的用户程序存储器容量可达数M(兆)字。
PLC常用以下几种存储器:
(1)随机存取存储器:(RAM)
用户可以用编程器读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM,因此RAM又叫读/写存储器。它是易失性的存储器,将它的电源断开后,储存的信息将会丢失。
RAM的工作速度高,价格低,改写方便。为了在关断PLC外部电源后,保存RAM中的用户程序和某些数据(如计数器的计数值),为RAM配备了一个锂电池。现在有的PLC仍用RAM来储存用户程序。
锂电池可用2~5年,需要更换锂电池时,PLC面板上的“电池电压过低”发光二极管亮,同时有一个内部标志位变为l状态,可以用它的常开触点来接通控制屏面板上的指示灯或声光报警器,通知用户及时更换锂电池。
(2)只读存储器(ROM)
ROM的内容只能读出,不能写入。它是非易失的,它的电源消失后,仍能保存储存的内容。ROM—般用来存放PLC的系统程序。
(3)可电擦除的EPROM(EEPROM或E2PROM)
它是非易失性的,但是可以用编程器对它编程,兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点。但是写入信息所需的时间比RAM长得多,EEPROM用来存放用户程序。有的PLC将EEPROM作为基本配置,有的PLC将EEPROM作为可选件。
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应用
MICROMASTER 430 变频器适用于多种变速驱动应用。其灵活性使之具有极为广泛的应用范围。它特别适合与工业泵和风机一起使用。
此变频器具有以用户为导向的性能和易于使用的特性。 它比 MICROMASTER 420 (即带人工和自动切换的优化的操作员面板) 有更多的输入和输出,并且有适配软件的功能。
设计
MICROMASTER 430 变频器采用模块化设计。 操作员面板和通讯模块很容易更换
电磁兼容性
如果遵照特定产品的安装指南进行安装,则不会产生不允许的电磁。
下表列出有关 MICROMASTER 变频器干扰产生及抗干扰的测量结果。
依据规格,变频器安装使用屏蔽电机电缆和屏蔽控制电缆。
为了降低用户在设备成套时的成本,西门子公司将逐步地本地化生产进线电抗器等产品,并与相应的变频器配套使用。上面的选
件表中,订货号未加圆括号的进线电抗器是国外原装进口的产品;订货号加有圆括号的进线电抗器是本地化生产的相应产品,它们具有
完全相同的技术参数。
众所周知 电力负载中风机和泵类负载的用电量约占总用电量的 60%~70% 向这类负载供电的矛盾表现
在 电网负荷率偏低 电力系统峰谷差很大 高峰电力往往严重不足 因此 风机和泵类的节能问题就显得尤
为重要 也一直是国家关注的 为了提高能源的利用率 西门子公司根据不同应用环境和应用特点 推出
型变频器 工业风机&泵类负载和楼宇暖通空调型系列具有 153 年悠久历史的德国西门子
SIEMENS 公司作为变频调速技术 尤其是矢量控制技术的和者 开发和生产变频器已有近 30
年历史 在全世界以及中国 无论是冶金 水泥 机械等重工业 或者是在纺织化纤 食品饮料 楼宇建筑等
其他行业 西门子变频调速技术都得到了广泛应用 近几年来 西门子公司又在工业风机&泵类负载及楼宇
暖通空调变频节能方面 作了许多工作 从而达到了降低电耗 改善设备运行性能 设备经济运行的目
的
MicroMaster430 变频器的设计具有率和准确控制 安装灵活等特点 它除了具有四代变频器的特点以
外 还具有应用于风机和泵类的硬件和软件特征 尤其适合用于风机和水泵负载的控制 使用此种型号的变频
器可以节约能源消耗 降低运行噪声 对环境起到很好的保护作用
西门子公司除了 MicroMaster430 系列产品外 西门子公司还可以提供高防护等级的 SED-2 系列产品 其防护
等级可达到 IP54 另外 SED-2 系列变频器还可以提供 P1 N2 Lonworks 等楼宇通讯接口 可以方便地
与楼宇控制系统集成 在需要高防护等级 IP54 及楼宇通讯的情况下 可以选择 SED-2 系列变频器