什么是plc編程
PLC是可編程邏輯控制器,是Program Logic Controler的縮寫,它是一個(gè)廣泛的概念,需要硬件和軟件共同實(shí)現(xiàn),關(guān)鍵還是在于編程實(shí)現(xiàn)。主要用在工業(yè)自動(dòng)化控制。
可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller), 簡(jiǎn)稱PLC,它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制隨著技術(shù)的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆,所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。
一、PLC 的由來
在60 年代,汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時(shí)汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展,汽車型號(hào)更新的周期愈來愈短,這樣,繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝,十分費(fèi)時(shí),費(fèi)工,費(fèi)料,甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀,美國(guó)通用汽車公司在1969 年公開招標(biāo),要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置,并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo),即:
1.編程方便現(xiàn)場(chǎng)可修改程序;
2.維修方便采用模塊化結(jié)構(gòu);
3.可靠性高于繼電器控制裝置;
4.體積小于繼電器控制裝置;
5.?dāng)?shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī);
6.成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng);
7. 輸入可以是交流115V;
8.輸出為交流115V 2A 以上能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥接觸器等;
9.在擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只要很小變更;
10.用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。
1969 年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC) 研制出第一臺(tái)PLC,在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用,獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡(jiǎn)單易懂,操作方便,可靠性高,通用靈活,體積小,使用壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn),很快地在美國(guó)其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971 年,已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品飲料冶金造紙等工業(yè)。
這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn),也受到了世界其他國(guó)家的高度重視。1971 日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù),很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年,西歐國(guó)家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國(guó)從1974 年開始研制,于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。
二、PLC 的定義
PLC 問世以來,盡管時(shí)間不長(zhǎng),但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化,美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)NEMA(National Electrical Manufactory Association) 經(jīng)過四年的調(diào)查工作,于1984 年首先將其正式命名為PC(Programmable Controller),并給PC 作了如下定義
“PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置,它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯,順序,計(jì)時(shí),計(jì)數(shù)與演算等功能,并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊,以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行PC 之功能著,亦被視為PC,但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。”
以后國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)又先后頒布了PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿,第二稿,并在1987 年2 月通過了對(duì)它的定義:
“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序,執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制,定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程??删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?!?
總之,可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī),它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口,并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用,在實(shí)際應(yīng)用時(shí),其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置,其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。
三、PLC 的特點(diǎn)
1. PLC 的主要特點(diǎn)
(1)高可靠性
1)所有的I/O 接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。
2)各輸入端均采用R-C濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。
3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。
4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。
6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。
7)大型PLC 還可以采用由雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。
(2)豐富的I/O 接口模塊
PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),如:
? 交流或直流;
? 開關(guān)量或模擬量;
? 電壓或電流;
? 脈沖或電位;
? 強(qiáng)電或弱電等。
有相應(yīng)的I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備,如:
? 按鈕
? 行程開關(guān)
? 接近開關(guān)
? 傳感器及變送器
? 電磁線圈
? 控制閥
直接連接另外為了提高操作性能,它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊;為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò),它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊,等等。
(3)采用模塊化結(jié)構(gòu)
為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型PLC 以外絕大多數(shù)PLC 均
采用模塊化結(jié)構(gòu)PLC 的各個(gè)部件包括CPU 電源I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由
機(jī)架及電纜將各模塊連接起來系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合
(4)編程簡(jiǎn)單易學(xué)
PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式對(duì)使用者來說
不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握
(5)安裝簡(jiǎn)單維修方便
PLC不需要專門的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)
場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC 相應(yīng)的I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和
故障指示裝置便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障
由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶可以通過更換模塊的
方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行
2.PLC 的功能
(1) 邏輯控制
(2) 定時(shí)控制
(3) 計(jì)數(shù)控制
(4) 步進(jìn)(順序)控制
(5) PID 控制
(6) 數(shù)據(jù)控制
PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力
(七) 通信和聯(lián)網(wǎng)
(八) 其它
PLC還有許多特殊功能模塊,適用于各種特殊控制的要求,如:定位控制模塊,CRT 模塊。
四、PLC 的發(fā)展階段
雖然PLC 問世時(shí)間不長(zhǎng),但是隨著微處理器的出現(xiàn),大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步,PLC 也迅速發(fā)展,其發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段:
1.早期的PLC(60 年代末—70 年代中期)
早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義,其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn),在I/O 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路,存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施,以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上,采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此,早期的PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置,其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂,便于安裝,體積小,能耗低,有故障指使,能重復(fù)使用等。其中PLC 特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。
2.中期的PLC(70 年代中期—80 年代中后期)
在70 年代微處理器的出現(xiàn)使PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó),日本,德國(guó)等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC 的中央處理單元(CPU)。
這樣,使PLC 得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面,除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外,還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面,除了保持其原有的開關(guān)模塊以外,還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量,使各種邏輯線圈的數(shù)量增加,還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器,使PLC 得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。
3.近期的PLC(80 年代中后期至今)
進(jìn)入80 年代中、后期,由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展,微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌,使得各種類型的PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且,為了進(jìn)一步提高PLC 的處理速度,各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。
五、PLC 的分類
1.小型PLC
小型PLC 的I/O 點(diǎn)數(shù)一般在128 點(diǎn)以下,其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊,整個(gè)硬件融為一體除了開關(guān)量I/O 以外,還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。
2.中型PLC
中型PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu),其I/O點(diǎn)數(shù)一般在256~1024 點(diǎn)之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC 通用的掃描處理方式外,還能采用直接處理方式,即在掃描用戶程序的過程中,直接讀輸入,刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊,通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強(qiáng),指令系統(tǒng)更豐富,內(nèi)存容量更大,掃描速度更快。
3.大型PLC
一般I/O點(diǎn)數(shù)在1024點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強(qiáng)。具有極強(qiáng)的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng),有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊,可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng),實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。大型PLC 還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng),使機(jī)器的可靠性更高。
六、PLC 的基本結(jié)構(gòu)
PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同,如圖所示:
1.中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞。它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù):檢查電源、存儲(chǔ)器、I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài),并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤,當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí),首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù),并分別存入I/O 映象區(qū),然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序,經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后,最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置,如此循環(huán)運(yùn)行,直到停止運(yùn)行。
為了進(jìn)一步提高PLC 的可靠性,近年來對(duì)大型PLC 還采用雙CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng),或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣,即使某個(gè)CPU 出現(xiàn)故障,整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。
2.存儲(chǔ)器
存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。
(1) PLC 常用的存儲(chǔ)器類型
1)RAM (Random Assess Memory)
這是一種讀/寫存儲(chǔ)器(隨機(jī)存儲(chǔ)器)其存取速度最快由鋰電池支持。
2)EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
這是一種可擦除的只讀存儲(chǔ)器在斷電情況下存儲(chǔ)器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲(chǔ)器內(nèi)容)
3)EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)
這是一種電可擦除的只讀存儲(chǔ)器。使用編程器就能很容易地對(duì)其所存儲(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行修改。
(2) PLC 存儲(chǔ)空間的分配
雖然各種PLC的CPU的最大尋址空間各不相同,但是根據(jù)PLC的工作原理其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域:
系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)
系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)(包括I/O 映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等)
用戶程序存儲(chǔ)區(qū)
1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)
在系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的系統(tǒng)程序。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。由制造廠商將其固化在EPROM 中,用戶不能直接存取。它和硬件一起決定了該P(yáng)LC 的性能。
2)系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)
系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)包括I/O 映象區(qū)以及各類軟設(shè)備,如:
邏輯線圈
數(shù)據(jù)寄存器
計(jì)時(shí)器
計(jì)數(shù)器
變址寄存器
累加器
等存儲(chǔ)器
A.I/O 映象區(qū) 由于PLC 投入運(yùn)行后,只是在輸入采樣階段才依次讀入各輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),在輸出刷新階段才將輸出的狀態(tài)和數(shù)據(jù)送至相應(yīng)的外設(shè)。因此,它需要一定數(shù)量的存儲(chǔ)單元(RAM)以存放I/O 的狀態(tài)和數(shù)據(jù),這些單元稱作I/O 映象區(qū)。
一個(gè)開關(guān)量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)位(bit),一個(gè)模擬量I/O 占用存儲(chǔ)單元中的一個(gè)字(16 個(gè)bit)。因此整個(gè)I/O 映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成:
開關(guān)量I/O 映象區(qū)
模擬量I/O 映象區(qū)
B.系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū)
除了I/O 映象區(qū)區(qū)以外,系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC 內(nèi)部各類軟設(shè)備(邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等)的存儲(chǔ)區(qū)。該存儲(chǔ)區(qū)又分為具有失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域和無失電保持的存儲(chǔ)區(qū)域,前者在PLC 斷電時(shí),由內(nèi)部的鋰電池供電,數(shù)據(jù)不會(huì)遺失;后者當(dāng)PLC 斷電時(shí),數(shù)據(jù)被清零。
1) 邏輯線圈
與開關(guān)輸出一樣,每個(gè)邏輯線圈占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)位,但不能直接驅(qū)動(dòng)外設(shè),只供用戶在編程中使用,其作用類似于電器控制線路中的繼電器。另外,不同的PLC 還提供數(shù)量不等的特殊邏輯線圈,具有不同的功能。
2)數(shù)據(jù)寄存器
與模擬量I/O 一樣,每個(gè)數(shù)據(jù)寄存器占用系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中的一個(gè)字(16bits)。另外,PLC 還提供數(shù)量不等的特殊數(shù)據(jù)寄存器,具有不同的功能。
3) 計(jì)時(shí)器
4) 計(jì)數(shù)器
(3)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)
用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC,其存儲(chǔ)容量各不相同。
3.電源
PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可靠得電源系統(tǒng)是無法正常工作的,因此PLC 的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。
一般交流電壓波動(dòng)在±10%(±15%)范圍內(nèi),可以不采取其它措施而將PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。
七、PLC 的工作原理
最初研制生產(chǎn)的PLC 主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置,但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的:
繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運(yùn)行的方式,即如果這個(gè)繼電器的線圈通電或斷電,該繼電器所有的觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))在繼電器控制線路的哪個(gè)位置上都會(huì)立即同時(shí)動(dòng)作。
PLC 的CPU 則采用順序邏輯掃描用戶程序的運(yùn)行方式,即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開,該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作,必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。
為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異,考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms 以上,而PLC 掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms,因此,PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式—掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O 響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合,PLC 與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。
1.掃描技術(shù)
當(dāng)PLC 投入運(yùn)行后,其工作過程一般分為三個(gè)階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間,PLC 的CPU 以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
(1) 輸入采樣階段
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(yīng)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(gè)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(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此,如果輸入是脈沖信號(hào),則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。
(2) 用戶程序執(zhí)行階段
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(shí),又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算,然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)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。
即,在用戶程序執(zhí)行過程中,只有輸入點(diǎn)在I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化,而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O 映象區(qū)或系統(tǒng)RAM 存儲(chǔ)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(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
(3)輸出刷新階段
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后,PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)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(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí),才是PLC 的真正輸出。
比較下二個(gè)程序的異同:
程序1
程序2
這兩段程序執(zhí)行的結(jié)果完全一樣但在PLC中執(zhí)行的過程卻不一樣。
程序1 只用一次掃描周期,就可完成對(duì)%M4 的刷新;
程序2 要用四次掃描周期,才能完成對(duì)%M4 的刷新。
這兩個(gè)例子說明: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,也可以看到:采用掃描用戶程序的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然,如果掃描周期所占用的時(shí)間對(duì)整個(gè)運(yùn)行來說可以忽略,那么二者之間就沒有什么區(qū)別了。
一般來說,PLC 的掃描周期包括自診斷、通訊等,如下圖所示,即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。
2.PLC 的I/O 響應(yīng)時(shí)間
為了增強(qiáng)PLC 的抗干擾能力,提高其可靠性,PLC的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。
為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制,PLC 采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式(掃描技術(shù))。
以上兩個(gè)主要原因,使得PLC 得I/O 響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)滿的多,其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期,一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。
所謂I/O 響應(yīng)時(shí)間指從PLC 的某一輸入信號(hào)變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其最短的I/O 響應(yīng)時(shí)間與最長(zhǎng)的I/O 響應(yīng)時(shí)間如圖所示:
最短I/O 響應(yīng)時(shí)間:
最長(zhǎng)I/O 響應(yīng)時(shí)間:
八、PLC 的I/O 系統(tǒng)
1.I/O 尋址方式
PLC的硬件結(jié)構(gòu)主要分單元式和模塊式兩種。前者將PLC 的主要部分(包括I/O 系統(tǒng)和電源等)全部安裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)。后者將PLC 的主要硬件部分分別制成模塊,然后由用戶根據(jù)需要將所選用的模塊插入PLC 機(jī)架上的槽內(nèi),構(gòu)成一個(gè)PLC 系統(tǒng)。
不論采取哪一種硬件結(jié)構(gòu),都必須確立用于連接工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)輸入/輸出點(diǎn)與PLC 的I/O 映象區(qū)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,即給每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)以明確的地址確立這種對(duì)應(yīng)關(guān)系所采用得方式稱為I/O 尋址方式。
I/O尋址方式有以下三種
固定的I/O 尋址方式
這種I/O 尋址方式是由PLC 制造廠家在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)PLC 時(shí)確定的,它的每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)都有一個(gè)明確的固定不變的地址。一般來說,單元式的PLC 采用這種I/O尋址方式。
開關(guān)設(shè)定的I/O 尋址方式
這種I/O 尋址方式是由用戶通過對(duì)機(jī)架和模塊上的開關(guān)位置的設(shè)定來確定的。
用軟件來設(shè)定的I/O 尋址方式
這種I/O 尋址方式是有用戶通過軟件來編制I/O 地址分配表來確定的。
參考資料:百度里的PLC教程
評(píng)論