PLC的基本硬件结构 点击:1689 | 回复:3



gmx_1234

    
  • 精华:61帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:663帖 | 15回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:13653
  • 注册:2006年5月31日
发表于:2010-06-10 20:01:07
楼主
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。无任哪种结构类型的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:


硬件结构

可编程逻辑控制器硬件构成
可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,是一种具有微处理机的数位电子设备,可以将控制指令随时加载内存内储存与执行。
可编程控制器由内部CPU,指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数位类比...等单元所模组化组合成.
中央处理单元
PLC中的CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每台PLC至少有一个CPU,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,与通用电脑一样,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。内存主要用于存储程式及资料,是PLC不可缺少的组成单元。
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。CPU的运算器用于进行数位或逻辑运算,在控制器指挥下工作。
CPU的暂存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU虽然划分为以上几个部分,但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器,由于电路的高度集成,对CPU内部的详细分析已无必要,我们只要弄清它在PLC中的功能与性能,能正确地使用它就够了。
CPU模组的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲,CPU模组总要有相应的状态指示灯,如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线界面,用于接I/O范本或底板,有内存接口,用于安装内存,有外设口,用于接外部设备,有的还有通讯口,用于进行通讯。CPU模组上还有许多设定开关,用以对PLC作设定,如设定起始工作方式、内存区等。
PLC的CPU内部包含CU、ALU、暂存器三大部分:
CU:(控制单元-指令解码器) 负责将储存在内存内的程式解码成控制信号,用以决定各单元模组的工作状态,是PLC的指挥部。
ALU:(算数及逻辑运算单元)专门负责做加减乘除的算术运算及AND、OR、NOT逻辑运算
暂存器:CPU内部内存可以暂时存放运算的结果,等待下一次运算。
内存
PLC内部存放撰写完成编辑的程式指令及资料的地方,通常也可使用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(IO单元)
PLC的对外功能,主要是通过各种I/O接口模组与外界联系的,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传感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接口,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。
AD/DA 类比/数位 单元(类比数位转换控制)
AD-类比讯号转数位讯号:主要是把外部微电压微电流以及0与1的资料,透过专用模组接面接收,再以专用指令转换运算给程式运用。
DA-数位讯号转类比讯号:主要是把PLC内部数学数值及专用指令以CPU做运算,并透过专用模组将数学数值转微电压微电流信号再加以控制外部设备,如变频器、温控器等包含其他具有数位类比收送的接口设备。
通常在使用AD/DA模组时都会去考虑到设备的分辨率,因为分辨率会影响到精准度,所以我门通常会选用高分辨率的设备使用,并遵照期线性比例做数学运算。
电源模组
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各模组的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有:交流电源,加的为交流220VAC或110VAC,直流电源,加的为直流电压,常用的为24V。
通讯
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接口,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的外部设备
外部设备是PLC系统不可分割的一部分,它有四大类编程设备有简易编程器和智慧图形编程器,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,但它不直接参与现场控制运行。
监控设备
资料监视器和图形监视器。直接监视资料或通过画面监视资料。
存储设备
有存储卡、存储磁带、软碟或只读内存,用于永久性地存储用户资料,使用户程式不丢失,如EPROM、EEPROM写入器等。
输入输出设备
用于接收信号或输出信号,一般有条码读入器,输入模拟量的电位器,打印机等。
PLC内主要元件
PLC利用内部内存,规划许多顺序控制程式上常会使用到的元件,这些元件包括: 输入继电器、输出继电器、补助继电器、计数器、计时器、资料暂存器等主要元件,各元件功能与使用方法,说明如下:
输入接点(input)与输出接点(Output)
用于PLC与外部元件之间的状态传送。可连接外部器件,及按钮开关、选择开关、光电开关、数字开关等,使用过大电流将会造成内部接点元件损坏。
PLC输出(Yn)与输入(Xn)之继电器对应至实际输出与输入之接点状态,由PLC内部之记体来记忆,在每回程式执行完毕后,PLC会将运算结果后内存之值(0 或1)反应至输出接点Yn(ON或OFF);接着扫描输入接点Xn之状态,并更新所有输入点内存内之值,以备下一回程式执行使用。
输入点Xn与输出点Yn可当作一虚拟继电器的接点,因此可作常开接点(-| |-)与常闭接点(-|/|-)处理,每个输出点Yn(-( )-)只能使用在程序一次(步进指令STL+RET例外),但如作为接点,则可在程式设计的程序中无限使用。
以上为三菱PLC标记方式,其中n 代表接点之编号,接点编号方式各厂牌不同,有些PLC采八进制而非惯用之十进制。
内部继电器(M)
PLC内部提供很多补助继电器(通常以M或者R表示),用来取代传统顺序控制中的继电器。传统继电器包括接点与线圈二部份,但实际上PLC是以内存来记忆补助继电器之状态,若线圈被驱动则将1 写入,否则将0 写入。接点之运算则直接读自所对应之内存值(0 或1),其但原理与传统继电器相同,只有持续输出电源或采用自我保持设计,才可保持继电器的ON(1)状态,如果切断PLC的电源,或者对PLC进行复归,内部继电器都将断开OFF,除非是停电保持形态之内部继电器。
补助继电器可分为一般型与停电保持型,差别在系统重新启动或断电后,停电保持型会记忆启动或断电前之状态。
依各厂生产型别,尚可能有网络继电器(B)、步进继电器(S)...等特殊



akszzq

  • 精华:0帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:0帖 | 9回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:19
  • 注册:2010年5月17日
发表于:2010-06-12 13:03:49
1楼

沙发,谢谢搂的精彩分享。

zhaihui851

  • 精华:2帖
  • 求助:2帖
  • 帖子:27帖 | 108回
  • 年度积分:16
  • 历史总积分:10186
  • 注册:2008年7月31日
发表于:2010-11-17 17:21:06
2楼

非常好  曾需要这样的资料 谢谢

shrdzxx

  • 精华:0帖
  • 求助:0帖
  • 帖子:0帖 | 2回
  • 年度积分:0
  • 历史总积分:12
  • 注册:2010年11月17日
发表于:2010-11-18 00:20:32
3楼
好!不错的资料,是初学者的好资料。。。

热门招聘
相关主题

官方公众号

智造工程师