可编程逻辑控制器随着科学技术的发展,为适应多品种,小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置 [2] 。
1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
常用的I/O分类如下:
开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其*大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受*大的底板或机架槽数限制。
1987年国际电工委员会(IEC)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义: “PLC是一种数字运算操作的电子的电子系统,专门在工业环境下应用而设计。
它采用可以编制程序的存储器,用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字或模拟的输入(I)和输出(O)接口,控制各种类型的机械设备或生产过程。”
结构与产品
从PLC的硬件结构形式上,PLC可以分为整体固定I/O型,基本单元加扩展型,模块式,集成式,分布式5种基本结构形式。
PLC的组成 [3] :
中央处理单元(CPU)
中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢,是PLC的核心起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入I/O映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,*后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。
为了进一步提高PLC的可靠性,对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,I/O数量及软件容量等,因此限制着控制规模。
存储器
系统程序存储器是存放系统软件的存储器;用户程序存储器是存放PLC用户程序应用;数据存储器用来存储PLC程序执行时的中间状态与信息,它相当于PC的内存。
输入输出接口(I/O模块)
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了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。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
通信接口
通信接口的主要作用是实现PLC与外部设备之间的数据交换(通信)。通信接口的形式多样,*基本的有UBS,RS-232,RS-422/RS-485等的标准串行接口。可以通过多芯电缆,双绞线,同轴电缆,光缆等进行连接。
电源
PLC的电源为PLC电路提供工作电源,在整个系统中起着十分重要的作用。一个良好的、可靠的电源系统是PLC的*基本保障。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。
特点
(一)可靠性高,抗干扰能力强
PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件,接线可减少到继电器控制系统的1/10~1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
型号: | 西门子一级代理商 |
品牌: | 西门子 |
加工定制: | 否 |
所属类别: | 模块式可编程逻辑控制器 |
输出频率: | 24 |
应用领域: | 机器设备;控制系统;楼宇配电;工业自动化控制 |