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發(fā)布者:xlykj02  發(fā)布時間:2022-08-21 22:00:18
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plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。
當plc投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,plc的cpu以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。
在輸入采樣階段,。plc以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后,轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化,i/o映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。
在用戶程序執(zhí)行階段,plc總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算,然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
在用戶程序執(zhí)行過程中,只有輸入點在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化,而其他輸出點和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
當掃描用戶程序結(jié)束后,plc就進入輸出刷新階段。在此期間,cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設(shè)。這時,才是plc的真正輸出。
同樣的若干條梯形圖,其排列次序不同,執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外,采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當然,如果掃描周期所占用的時間對整個運行來說可以忽略,那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
可編程控制器,英文稱programmablelogiccontroller,簡稱plc。plc是基于電子計算機,且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置,但它不像繼電裝置那樣,通過電路的物理過程實現(xiàn)控制,而主要靠運行存儲于plc內(nèi)存中的程序,進行入出信息變換實現(xiàn)控制。 plc基于電子計算機,但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換,多只考慮信息本身,信息的入出,只要人機界面好就可以了。而plc則還要考慮信息入出的可靠性、實時性,以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應于工業(yè)環(huán)境,如便于安裝,抗干擾等問題。
輸入輸出信息變換、可靠物理實現(xiàn),可以說是plc實現(xiàn)控制的兩個基本要點。 輸入輸出信息變換靠運行存儲于plc內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。plc程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改),又有用戶自行開發(fā)的應用(用戶)程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺,同時,還為plc程序可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求,就應有什么樣的用戶程序。 可靠物理實現(xiàn)主要靠輸人(bbbbb)及輸出(output)電路。plc的i/o電路,都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進行濾波,以去掉高頻干擾。而且與內(nèi)部計算機電路在電上是隔離的,靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是電隔離的,靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。輸出電路還要進行功率放大,以足以帶動一般的工業(yè)控制元器件,如電磁閥、接觸器等等。 i/o電路是很多的,每一輸入點或輸出點都要有一個i或o電路。plc有多i/o用點,一般也就有多少個i/o用電路。但由于它們都是由高度集成化的電路組成的,所以,所占體積并不大。 輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況,并將其暫存于輸入暫存器中。每一輸入點都有一個對應的存儲其信息的暫存器。 輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點。輸出鎖存器與輸出點也是一一對應的 這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是plc處理器i/o口的寄存器。它們與計算機內(nèi)存交換信息通過計算機總線,并主要由運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到plc的內(nèi)存中,稱輸入刷新。plc內(nèi)存有專門開辟的存放輸入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應位稱之為輸入繼電器,或稱軟接點。這些位置成1,表示接點通,置成0為接點斷。由于它的狀態(tài)是由輸入刷新得到的,所以,它反映的就是輸入狀態(tài)。 輸出鎖存器與plc內(nèi)存中的輸出映射區(qū)也是對應的。一個輸出鎖存器也有一個內(nèi)存位與其對應,這個位稱為輸出繼電器,或稱輸出線圈。靠運行系統(tǒng)程序,輸出繼電器的狀態(tài)映射到輸出鎖存器。這個映射也稱輸出刷新。輸出刷新主要也是靠運行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的。這樣,用戶所要編的程序只是,內(nèi)存中輸入映射區(qū)到輸出映射區(qū)的變換,特別是怎么按輸入的時序變換成輸出的時序。這是一個數(shù)據(jù)及邏輯處理問題。由于plc有強大的指令系統(tǒng),編寫出滿足這個要求的程序是完全可能的,而且也是較為容易的。用這種不斷地重復運行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計算機進行實時控制的一種方式。此外,計算機用于控制還有中斷方式。在中斷方式下,需處理的控制先申請中斷,被響應后正運行的程序停止運行,轉(zhuǎn)而去處理中斷工作(運行有關(guān)中斷服務程序)。待處理完中斷,又返回運行原來程序。哪個控制需要處理,哪個就去申請中斷。哪個不需處理,將不被理睬。顯然,中斷方式與掃描方式是不同的。 在中斷方式下,計算機能得到充分利用,緊急的任務也能得到及時處理。但是,如果同時來了幾個都要處理的任務該怎么辦呢?優(yōu)先級高的還好辦,低的呢?可能會出現(xiàn)照顧不到之處。所以,中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。 但是,plc在用掃描方式為主的情況下,也不排斥中斷方式。即,大量控制都用掃描方式,個別急需的處理,允許中斷這個掃描運行的程序,轉(zhuǎn)而去處理它。這樣,可做到所有的控制都能照顧到,個別應急的也能進行處理。 plc的實際工作過程比這里講的還要復雜一些,分析其基本原理,也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實現(xiàn)--信息處理、i/o電路--空間、時間關(guān)系--掃描方式并輔以中斷方式,作為一種思路加以研究,弄清了它,也就好理解plc是怎樣去實現(xiàn)控制的,也就好把握住plc基本原理的要點了。
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