西門子CPU414-3中央控制單元西門子代理商 西門子總代理

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PLC輸入接口和PLC輸出接口

PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)器有系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩大類。

??(1)系統(tǒng)存儲(chǔ)器

??用于存放系統(tǒng)程序，包括系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序、磁盤輸入處理程序、翻譯程序、編譯解釋程序等。系統(tǒng)程序在PLC出廠前已經(jīng)固化在只讀存儲(chǔ)器ROM或PROM中，用戶不能更改。

??(2)用戶存儲(chǔ)器

??用于存放用戶程序和工作數(shù)據(jù)，它分用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。在編程工作方式下，用戶輸入的控制程序經(jīng)過(guò)處理后，存放在RAM的地址區(qū)。工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)占用RAM若干存儲(chǔ)單元，用來(lái)存放邏輯變量。這些邏輯變量在PLC中稱為輸入繼電器X、輸出繼電器Y、內(nèi)部輔助繼電器R、定時(shí)器TM、計(jì)數(shù)器CT、數(shù)據(jù)寄存器DT等。RAM的存儲(chǔ)內(nèi)容可通過(guò)編程器或編程軟件讀出并更改。為了防止RAM中的程序和數(shù)據(jù)因電源停電而丟失，常用gaoji的鋰電池作為后備電源，鋰電池的壽命一般為3～5年。

??PLC產(chǎn)品手冊(cè)中給出的存儲(chǔ)器類型和容量是針對(duì)用戶程序存儲(chǔ)器而言的。

??輸入/輸出接口

??輸入/輸出(I/O)接口是將PLC現(xiàn)場(chǎng)各種輸入、輸出設(shè)備連接起來(lái)的端口。有時(shí)也稱I/O單元或I/O模塊。

??(1)輸入接口

??輸入接口通過(guò)PLC的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)可以是按鈕、限位開關(guān)、光電開關(guān)、溫度開關(guān)、行程開關(guān)以及傳感器輸出的開關(guān)量等。PLC輸人接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。

??PLC輸入接口電路與輸入控制設(shè)備的連接示意圖如圖1-2所示，當(dāng)按鈕S1閉合時(shí)，輸入信號(hào)通過(guò)光電耦合器傳送給內(nèi)部電路，輸入信號(hào)與內(nèi)部電路之間并無(wú)電的聯(lián)系，通過(guò)這種隔離措施可以防止現(xiàn)場(chǎng)干擾串入PLC。由于光電耦合器的發(fā)光二極管采用兩個(gè)反并聯(lián)，使輸入端的信號(hào)極性可根據(jù)需要任意確定。

??圖1-2 PLC的輸入接口電路

??(2)輸出接口

??輸出接口電路將經(jīng)CPU處理過(guò)的輸出數(shù)字信號(hào)傳送給輸出端的電路元件，以控制其接通或斷開，從而控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件?，F(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件包括電磁閥、繼電器、接觸器、燈具、電熱器、電動(dòng)機(jī)等。為適應(yīng)不同類型的輸出設(shè)備負(fù)載，PLC的輸出接口類型有三種：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器型輸出電路如圖1-3所示，其電路負(fù)載電流大于2A，響應(yīng)時(shí)間為8～10ms，機(jī)械壽命大于10℃次，動(dòng)作速度慢。晶體管型輸出電路負(fù)載電流均為0.5A，響應(yīng)時(shí)間小于1ms，漏電流小于100μA，有PNP和NPN晶體管輸出兩種形式，如圖1-4、圖1-5所示。

??晶閘管型輸出電路如圖1-6所示，一般采用三端雙向晶閘管作為輸出，其耐壓較高，負(fù)載能力較大，響應(yīng)時(shí)間小于1ms。

PLC未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

??目的PLC技術(shù)發(fā)展總的趨勢(shì)是系列化、通用化和高性能化，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

??①在系統(tǒng)構(gòu)成規(guī)模上向大、小兩個(gè)方向發(fā)展。發(fā)展小型(超小型)化、專用化、模塊化、低成本PLC，以真正替代最小的繼電器系統(tǒng);發(fā)展大容量、高速度、多功能、高性能價(jià)格比的PLC，以滿足現(xiàn)代化企業(yè)中那些大規(guī)模、復(fù)雜系統(tǒng)自動(dòng)化的需要。

??②功能不斷增強(qiáng)，各種應(yīng)用模塊不斷推出。大力加強(qiáng)過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理功能，提高組網(wǎng)和通信能力，開發(fā)多種功能模塊，以使各種規(guī)模的自動(dòng)化系統(tǒng)功能更強(qiáng)、更可靠，組成和維護(hù)更加靈活方便，使PLC應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大。

??③PLC廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時(shí)，日益向MAP (制造自動(dòng)化協(xié)議)靠攏，并使PLC基本部件，如輸入輸出模塊、接線端子、通信協(xié)議、編程語(yǔ)言和工具等方面的技術(shù)規(guī)格規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，使不同產(chǎn)品間能相互兼容，易于組網(wǎng)，以方便用戶真正利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的自動(dòng)化。

??PLC的基本結(jié)構(gòu)

??PLC本質(zhì)上是一臺(tái)用于控制的專用計(jì)算機(jī)，因此，它與一般的控制機(jī)(如STD總線的控制機(jī))在結(jié)構(gòu)上有很大的相似性。PLC的主要特點(diǎn)是與控制對(duì)象有更強(qiáng)的接口能力，也就是說(shuō)，它的基本結(jié)構(gòu)主要是圍繞著適于過(guò)程控制(即過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集和控制信號(hào)的輸出以及數(shù)據(jù)的處理)的要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

??圖1-1為通用PLC的結(jié)構(gòu)框圖。下面對(duì)這個(gè)框圖中各部分的主要功能(作用)作簡(jiǎn)要介紹。

??中央處理器(CPU)

??中央處理器(CPU)是PLC的核心部件，整個(gè)PLC的工作過(guò)程都是在CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。它的主要任務(wù)是按一定的規(guī)律或要求讀人被控對(duì)象的各種工作狀態(tài)，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù)，最后再向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動(dòng))信號(hào)。它與被控對(duì)象之間的聯(lián)系是通過(guò)各種1/O接口實(shí)現(xiàn)的。

??圖1-1 通用PLC的結(jié)構(gòu)框圖

??(1)中央處理模板

??PLC中的中央處理模板通常是指PLC中的主控板，它與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的CPU概念不同，后者常用CPU表示一個(gè)中央處理器，即它是一塊芯片。事實(shí)上，在一個(gè)小型或大型PLC的中央處理模板上，不僅有CPU集成芯片(可能還不止一片)，而且還有一定數(shù)量的ROM或EPROM(儲(chǔ)存系統(tǒng)的操作系統(tǒng))和RAM(儲(chǔ)存少量的數(shù)據(jù)或用戶程序)。

??(2)字處理器和位處理器

??在中型或大型規(guī)模的PLC中常裝有兩個(gè)中央處理器：字處理器和位處理器。其中字處理器是主處理器，它完成字節(jié)(byte)指令的處理，并實(shí)現(xiàn)各種控制作用(包括對(duì)位處理器的控制)。而位處理器是輔助處理器，它主要處理位(bit)信息。其主要特點(diǎn)是，在處理位信息時(shí)，速度可以很高。在小型PLC中，往往只用一個(gè)處理器同時(shí)完成這兩方面的工作。

??(3)CPU的主要功能

??①接收用戶從編程器輸入的用戶程序，并將它們存入用戶存儲(chǔ)區(qū)。

??②用掃描方式接收源自被控對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)，并存人相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)(輸入映射區(qū))。

??③用戶程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查，并給出錯(cuò)誤信息。

??④系統(tǒng)狀念及電源系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

??⑤執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的處理、傳輸和存儲(chǔ)等功能。

??⑥根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新輸出狀態(tài)表，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種外部設(shè)備的實(shí)時(shí)控制和其他輔助工作(如顯示和打印等)。