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更新:2023-12-15 20:16 IP:120.204.160.130 浏览:1次

       PLC是一种工业控制计算机,其工作原理却与普通计算机有所不同;PLC初是用于替代传统的继电器控制装置的,但与继电器控制系统的工作原理也有很大区别。1.PLC的工作原理

任何一个继电器控制系统从功能上都可以分为3部分:输入部分(按钮、开关、传感器等)、控制部分(继电器、接触器连接成的控制电路)以及输出部分(被控对象,如电动机、电磁阀、信号灯等)。这种系统是由导线硬连接起来实现控制程序的,称为硬程序。

PLC控制系统也分为3部分:输入部分、控制部分和输出部分。输入部分的作用是将现场输入信号送入PLC,再变成CPU能够接收的信号存入输入映像寄存器后等待CPU输入采样,然后进入控制部分进行运算;输出部分的作用是将PLC的输出信号转存到输出映像寄存器后等待输出刷新,才能驱动被控对象。因此,PLC控制系统与继电器控制系统不同的地方主要是控制部分。

PLC控制系统的内部控制电路是由用户程序形成的,是按照程序规定的逻辑关系,对输入、输出信号的状态进行计算、处理和判断,然后得到相应的输出。PLC在执行用户程序时,根据程序从首地址开始自上而下、从左到右逐行扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器中读出有关元件的状态,根据指令执行相应的逻辑运算,把运算的结果写入对应的元件映像寄存器中保存,同时把输出状态写入对应的输出映像寄存器中保存。

PLC的工作方式是从0000号存储地址存放的条用户程序开始,在无中断或跳转的情况下,按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序,直到END指令结束;然后再从头开始,并周而复始地执行整个用户程序,直到停机或从运行(RUN)工作状态切换为停止(STOP)工作状态,这种执行程序的工作方式称为周期循环扫描工作方式。

PLC上电或从STOP状态切换到RUN状态后,在系统程序的监控下,周而复始地按一定的顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行,这个过程就是按顺序循环扫描的过程。

1)初始化。PLC上电后首先进行系统初始化,包括清除内部存储区、复位定时器等。

2)CPU自诊断。PLC在每个扫描周期都要进入自诊断阶段,对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查,定期复位监控定时器等,确保系统的稳定。

3)通信信息处理。每个扫描周期中在对每个通信信息处理的阶段,PLC进行PLC之间、PLC与计算机之间的信息交换。

4)与外部设备交换信息。PLC与外部设备连接时,在每个扫描周期都要与外部设备交换信息。这些外部设备包括编程器、终端设备、彩色显示器和打印机等。

5)执行用户程序。PLC在运行状态下,每一个扫描周期都要执行用户程序。在执行用户程序时,是以扫描的方式按顺序逐句处理的,扫描一条执行一条,并把运算处理结果存入输出映像寄存区对应的位中。

6)输入、输出信息处理。PLC在运行状态下,每一个扫描周期都要进行输入、输出信息处理,以扫描的方式把外部输入信号的状态存入输入映像寄存区,将运算处理后的结果存入输出映像寄存区,直到传入外部被控设备。

1.1.4 PLC的编程语言

PLC是一种工业计算机,不同厂家不同型号的PLC都有自己的编程语言。目前,PLC常用的编程语言有以下几种:1.梯形图

梯形图编程语言简称梯形图,与继电器控制电路图很相似,是用程序来代替继电器硬件的逻辑连接,很容易被电气人员掌握,特别适合数字量逻辑控制系统。

梯形图由触点、线圈或指令框组成。触点代表逻辑输入条件,如外部的开关、按钮、传感器和内部条件等输入信号;线圈代表逻辑运算的结果,常用来控制外部的输出信号(如指示灯、交流接触器和电磁阀等)和内部的标志位等;指令框用来表示定时器、计数器和数学运算等功能指令。

梯形图左、右的竖直线称为左、右母线。梯形图从左母线开始,经过触点和线圈,终止于右母线。可以把左母线看作是提供能量的母线。实际上,梯形图是CPU效仿继电器控制电路图,使来自“电源”的“电流”通过一系列的逻辑控制元件,根据运算结果执行逻辑输出的模拟过程。

梯形图中,每个输出元素可以构成一个梯级,每个梯级由一个或多个支路组成,但右边的元件只能是输出元件,且只能有一个。每个梯形图由一个或多个梯级组成。

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梯形图编程语言形象、直观、实用,逻辑关系明确,是使用多的PLC编程语言。

虽然PLC的梯形图与继电器控制电路图很相似,但是两种控制系统却有本质的区别,主要表现在以下几点。

1)组成器件不同。继电器控制系统是由许多硬件继电器组成的,而梯形图是由许多所谓的“软继电器”组成的。这些“软继电器”实质上是存储器的触发器,“软继电器”的“通”或“断”状态也就是触发器置“0”或置“1”的状态,因此不存在电弧、磨损和接触不良等故障。

2)触点数量不同。硬继电器的触点数量是有限的,而梯形图中“软继电器”触点的通断是由对应的触发器的状态决定的,所以每只“软继电器”的触点数是无限制的。

3)控制方法不同。在继电器控制系统中,实现各种逻辑控制关系和联锁关系是通过硬接线来解决的;而PLC是通过梯形图即软件编程解决的。

4)工作方式不同。继电器控制系统采用硬逻辑并行运行的方式,如果某个继电器的线圈通电或断电,无论该继电器的触点在控制系统的哪个位置,也无论是常开触点还是常闭触点,该继电器的所有触点都会立即同时动作。而PLC的CPU采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式,如果一个输出线圈和逻辑线圈被接通或断开,该线圈的所有触点不会立即动作,必须等扫描到该触点时才会动作,所以是串行方式。2.语句表

语句表编程语言是用一系列操作指令(即指令助记符)组成的语句表将控制流程描述出来。不同PLC厂家语句表所使用的指令助记符并不相同。


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