可编程控制器的组成及各部分作用介绍
1、可编程控制器的特点
可编程序控制器(ProgrammableController,简称为PC)和在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机(PersonalComputer,也简称为PC),为了避免混淆一般将可编程序控制器简称为PLC。现代的可编程序控制器是以微处理为基础的新型工业控制装置,是将计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品。
可编程控制器的产生是基于工业控制的需要,是面向工业控制领域的专用设备,具有以下几个特点:
可靠性高,抗干扰能力强
用程序来实现逻辑顺序和时序,最大限度地取代传统继电接触器系统中的硬件路线,大量减少机械触点和连线的数量。单从这一角度而言,PLC在可靠性上优于继电接触器是明显的。
灵活性强,控制系统具有良好的柔性
当生产工艺和流程进行局部的调整和改动时,通常需要对PLC的程序进行改动,或者配合以外围电路的局部调整可实现对控制系统的改造。
编程简单,使用方便
梯形语言是PLC最重要也是普及的一种编程语言,其电路符号和表达方式与继电接触器电路原理相似。
控制系统易于实现,开发工作量少,周期短
由于PLC的系统化、模块化、标准化及良好的扩展性和联网性能,在大多数情况下,PLC系统都是较好的选择。它不仅能够完成多数情况下的控制要求,还能大量节省系统设计、安装、调试的时间和工作量。
维修方便
PLC有完善的故障诊断功能,可以根据装置上的发光二极管和软件提供的故障信息,方便地查明故障源。而由于PLC的体积小,而且有些采用模块化结构,因而可以通过更换整机或模块迅速排除故障。
体积小,能耗低
由软件实现的逻辑控制,可以大量节省继电器、定时器的数量。1台小型的PLC,只相当于几个继电器的体积,控制系统所消耗的能量也大大降低。
功能强,性价比高
PLC所提供的软元件的触点(如软继电器)可以无限次使用,方便地实现复杂的控制功能。同时,PLC的联网通信功能有利于实现分散控制、远程控制、集中管理等功能,与同等规模或成本的继电接触器控制系统相比,无论其功能和性能都具有无可比拟的优势。
2、可编程控制器的组成及各部分作用
PLC实质上是一种工业控制计算机,只不过它比一般的计算机具有更加强大的与工业过程相连接的接口和更加直接的适应于控制要求的编程语言,故PLC与计算机的组成十分相似。从硬件结构看,它也有中央处理器、输入/输出(I/O)接口、电源等。
(1)中央处理器(CPU)
与一般计算机一样CPU是PLC的核心,它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作,其主要任务有:控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储;用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据,并存入输入映像存储器或数据存储器中;诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等;PLC进入运行状态后,从存储器逐条读取用户指令,经过命令解释后按照指令的规定任务进行数据传送、逻辑或算术运算等;根据运算结果,更新有位置标志位的状态和输出映象存储器的内容,再经输出部件实现输出控制、指标打印或数据通信等功能。
(2)存储器
PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放PLC生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能直接更改。用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和功能存储器(数据区)两部分。
(3)输入/输出接口
PLC的输入/输出单元也叫I/O单元,对于模块式的PLC来说,I/O单元以模块形式出现,所以又称I/O模块。I/O单元是PLC与工业现场的接口,现场信号与PLC之间的联系通过I/O单元实现。工业现场的输入与输出信号包括数字量和模拟量两类,因此,I/O单元也有数字I/O和模拟I/O两种,前者又称为DI/DO,后者又称为AI/AO。
输入单元将来自现场的电信号转换为中央处理器能够接收的电频信号。如果是模拟信号,就需要进行A/D转换,变成数字量,最后送给中央处理器进行处理;输入单元则将用户程序执行结果转换为现场控制电频,或者模拟量,输出至被控对象,如电磁阀、接触器、执行机构等。
作为抗干扰措施,输入/输出单元都带有光耦合电路,将PLC与外部电路隔离。此外,输入单元带有滤波电路和显示,输出单元带有输出锁存器、显示、功率放大等部分。
PLC的输入单元类型通常有直流、交流、交直流3种;输出单元通常有继电器方式、晶体管方式、晶闸管方式三种。继电器的输出方式可带交、直流两种负载,晶体管方式可带直流负载,晶闸管方式可带交流负载。
PLC的输入/输出单元还应包括一些功能模块。所谓功能模块,就是一些智能化的输入和输出模块。例如,温度检测模块、位置检测模块、位置控制模块、PID控制模块等。
电源单元
电源单元将外界提供的电源转换成PLC的工作电源后,提供给PLC。有些电源单元也可以作为负载电源