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欧姆龙可编程控制器的结构及工作原理

来源:-- 作者:-- 浏览:1368

标签:

摘要: 可编程控制器,其英文名称为ProgrammableLogiCController,简称为PLC,其实质就是一台专用于工业控制的专业计算机,其内部的基本结构与通用微型计算机的结构类同,不同之处就是PLC的输入/输出接口电路必须能够很好地适应工业现场控制的苛刻要求,因而对输入/输出接口部分有两个主要要求:一是要具有良好的电磁兼容和光电、隔离措施.二是要易于与工业现场的各类输入/输出信号实现良好匹配,并

  可编程控制器,其英文名称为ProgrammableLogiCController,简称为PLC,其实质就是一台专用于工业控制的专业计算机,其内部的基本结构与通用微型计算机的结构类同,不同之处就是PLC的输入/输出接口电路必须能够很好地适应工业现场控制的苛刻要求,因而对输入/输出接口部分有两个主要要求:一是要具有良好的电磁兼容和光电、隔离措施.二是要易于与工业现场的各类输入/输出信号实现良好匹配,并具备足够的驱动能力以驱动诸如电磁阀、继电器、电动机及指示灯等工业被控设备的执行元件。
  
  外部结构
  
  下图所示为OMRON的CPM2AH系列PLC的实物照片图,各部分功能标示于图中。

 


  
  内部结构
  
  下图所示为PLC的系统结构框图,由图不难看出PLC同样采用存储总线结构(即存储器和地址总线、数据总线、控制总线三总线)。各部分的具体功用除输入/输出接口电路外,其它同通输出接口电路外其它同通用微机基本相同。
    
  PLC可编程的关键就在于其内部采用可编程的的寄存器单元,这些寄存器单元分布在PLC存储器的实际物理空间上,而在PLC中这样的单元是很多的,对于这么多的存储寄存单元,若不按一定的规律进行地址编号,操作起来其杂乱程度是可想而知的,因此在CPM2AH系列PLC中对寄存器单元的地址统一按以下规律编排,以便合理调用。

PLC的系统结构框图

  在PLC中我们可以像传统继电接触器控制电路一样将上述“寄存器单元”理解为“软继电器f或可编程的继电器)”可根据需要置“0(低电平)”或置“1(高电平)”,当其为“1”是可认为是“软继电器”得电接通,为“0”则认为是“软继电器失电断开。若仍以传统继电接触器控制电路的概念类推,则在PLC中既存在线圈也存在触点,而在PLC中线圈用

   表示,常开触点用“

  表示、常闭触点用 表示。

 

  在CPM2AH系列PLC中,寄存器单元地址通常由通道( CH)号和通道内序号两部分组成。例如:由通道号000~009和02~025开始的地址表示输入继电器,由数字010~019和030~035开始的地址表示输出继电器,由通道号020~049和200~255开始的地址表示辅助继电器。其中输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器用字母IR表示,特殊辅助继电器用字母SR表示;由字母TR开始的地址表示暂存继电器:由字母HR开始的地址表示保持继电器:由字母AR开始的地址表示辅助记忆继电器:由字母LR开始的地址表示链接继电器:由字母T开始的地址表示定时器:由字母C开始的地址表示计数器:由字母DM开始的地址表示数据存储器。详细的继电器地址分配见下表。

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<p style=  特别注意:在描述PLC的软元件时,经常用到以下术语:位(bit)、数字(digit)、字节(byte)、字(word)或通道(channel)。
  
  位:二进制数的一位,仅1、0两个取值,分别对应继电器线圈得电(ON)或失电(OFF)及继电器触点的通(ON)或断(OFF)。
  
  数字:4位二进制数构成一个数字,这个数字可以是0~9(用于十进制数的表示),也可是0~F(用于十六进制数的表示)。
  
  字节:2个数字或8位二进制数构成一个字节。
  
  字:2个字节构成一个字,字也称为通道(CH),一个通道含有16位,或者说含有16个继电器。
  
  上述关系如下图所示。
  
  在上表中,存储器是字元件,按字使用,每个字16位,实质上相当于16个继电器放在一起使用,只是不能个别按位访问罢了:继电器是位元件,按位使用,他们的地址按通道进行管理。下面就分别重点介绍在传统继电接触器控制系统中编程常用到的输入/输出继电器、内部辅助继电器、特殊辅助继电器、定时器T和计数器C等编程软元件。

 

  1.输入/输出继电器
  
  输入继电器是PLC用来接收用户输入设备发出的输入信号。输入继电器只能由外部信号所驱动.不能用程序内部的指令来驱动,因此,在程序中输入继电器只有触点。而输入模块中的输入寄存器则可等效成输入继电器的线圈。其等效电路如下图所示。

等效电路

 


  
  一输出继电器是PLC用来将输出信号传送给负载的元件。输出继电器由内部程序驱动,其触点有两类,一类是由软件构成的内部触点(软触点);另一类则是由输出模块构成的外部触点(硬触点),它具有一定的带负载能力。其等效电路如下图所示。

等效电路


  
  从图中不难看出,输入继电器或输出继电器是由硬件(I/O模块)和软件构成的。因此,由软件构成的内部触点可任意取用,不限数量,而由硬件构成的外部触点只能单一使用。
  
  2.内部辅助继电器
  
  辅助继电器中的200~231CH为内部辅助继电器,共32个通道。内部辅助继电器与输入/输出继电器一样。
  
  都属于IR区,所不同的是,他仅供内部程序使用,不能读取外部输入,也不能直接驱动外部负载,只起到中间继电器的作用,其功能相当于继电接触器控制电路中的中间继电器。
  
  输入/输出继电器号与外部的输入输出端子号一一对应,没有使用的输入/输出通道也可作内部辅助继电器号使用。
  
  3.特殊辅助继电器
  
  内部继电器中的228CH~255CH为特殊辅助继电器,共28个通道。
  
  SR区和IR区实际上是PLC的同一数据区.其主要区别在于IR区供用户使用,而SR区供系统使用。特殊辅助继电器主要用于动作状态标志、动作起动标志、时钟脉冲输出、模拟电位器、高速计数器、计数模式、中断等各种功能的设定值/当前值的存储单元。如:
  
  (1)25309扫描定时器定时时间(扫描周期超过lOOms)到时为ON(接通)。
  
  (2)225313常ON触点。
  
  (3)25315当PLC开始运行时,第一个扫描周期为ON。
  
  (4)25400  提供振荡周期为1min的时钟脉冲(30s ON,30SOFF)。
  
  (5 )25407 STEP指令中一个行程开始时,第一个扫描周期为ON。
  
  (6)25500提供振荡周期为O.ls的脉冲(0.05s ON,0.05s OFF)。
  
  (7)725501提供振荡周期为0.2s的脉冲(O.1s ON,O.1s OFF)。
  
  (8) 25502提供振荡周期为Is的脉冲(0.5s ON,0.5s OFF)。
  
  (9)25503 ER标志(执行指令,发生出错时为ON)。
  
  (11)25504 CY标志(执行指令结果有进位时为ON)。
  
  (12)25505 GR(>)标志(比较结果大于时为ON)。
  
  (13)25506 EQ(=)标志(比较结果等于时为ON)。
  
  (14)25507 LE(<)标志(比较结果小于时为ON)。
  
  其余读者可自行参考CPM2AH用户手册。
  
  4.定时器T和计数器
  
  CCPM2AH中的定时器相当于继电接触器控制系统中的通电延时型时间继电器。它从设定值开始,按PLC内的l0ms、l00ms等时钟脉冲速率进行减法计数,当达到0时,定时器的触点动作(常开闭合,常闭断开)。常用的定时器有两种,普通定时器和高速定时器,定时范围分别为0~999.9s和0~99.99s。特别注意在小型PLC没有与传统继电接触器控制系统中的断电延时型时间继电器对应的定时器。
  
  计数器也有两种,减法计数器和可逆计数器,计数范围均为0~9999。
  
  定时器T和计数器C的编号000~127是共用的。如使用了T000,就不能使用C000,请读者在编程时注意。
  
  工作原理:
  
  PLC采用循环扫描和批处理的方式进行工作,即在自诊断通过之后首先对输入端的状态进行扫描并读取到的输入端的信号的有无存入输入寄存器中(有则为“1”,无则为“0”),然后按着用户编制的程序读取存放在输入寄存器中的数据状态并按程序逻辑进行运算,待程序执行完毕之后统一将运算结果送至输出寄存器并驱动输出接口电路,如此周而复始不断循环执行用户程序。

型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67