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可編程控制器

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可編程控制器的軟硬件組成詳細(xì)介紹

可編程序控制器(Programmable Controller)原本應(yīng)簡稱PC，為了與個人計算機(jī)專稱PC相區(qū)別，所以可編程序控制器簡稱定為PLC(Programmable Logic Controller)，但并非說PLC只能控制邏輯信號。PLC是專門針對工業(yè)環(huán)境應(yīng)用設(shè)計的，自帶直觀、簡單并易于掌握編程語言環(huán)境的工業(yè)現(xiàn)場控制裝置。

　　PLC的基本組成

　　PLC基本組成包括*處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。

　　圖1 PLC的基本組成

　　1. *處理器

　　*處理器(CPU)由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。

　　小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機(jī)，如8031、M68000等，這類芯片價格很低；中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機(jī)，如8086、96系列單片機(jī)等，這類芯片主要特點(diǎn)是集成度高、運(yùn)算速度快且可靠性高；而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。

　　CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的*能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。

　　2. 存儲器

　　PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。

　　1)系統(tǒng)程序存儲器

　　PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本*能，該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中，主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和**能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。

　　系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運(yùn)行，使PLC按正確的次序工作；用戶指令解釋程序?qū)LC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言指令，傳輸?shù)紺PU內(nèi)執(zhí)行；**能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的**能子程序及其管理程序。

　　系統(tǒng)程序?qū)儆谛?保存的重要數(shù)據(jù)，所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器，該存儲器只能讀出內(nèi)容，不能寫入內(nèi)容，ROM具有非易失性，即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。

　　EPEROM為可電擦除只讀存儲器，須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容，可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。

　　2)用戶程序存儲器

　　用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序，載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試，所以稱為用戶調(diào)試程序，存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。

　　通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序，由于不需要再作修改與調(diào)試，所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)*使用。

　　3)數(shù)據(jù)存儲器

　　PLC運(yùn)行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等)和組態(tài)數(shù)據(jù)(如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等)，這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中，由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化，且不需要*保存，所以采用隨機(jī)存取存儲器RAM。

　　RAM是一種高密度、低**耗的半導(dǎo)體存儲器，可用鋰電池作為備用電源，一旦斷電就可通過鋰電池供電，保持RAM中的內(nèi)容。

　　3. 接口

　　輸入輸出接口是PLC與工業(yè)現(xiàn)場控制或檢測元件和執(zhí)行元件連接的接口電路。PLC的輸入接口有直流輸入、交流輸入、交直流輸入等類型；輸出接口有晶體管輸出、晶閘管輸出和繼電器輸出等類型。晶體管和晶閘管輸出為無觸點(diǎn)輸出型電路，晶體管輸出型用于高頻小**率負(fù)載、晶閘管輸出型用于高頻大**率負(fù)載；繼電器輸出為有觸點(diǎn)輸出型電路，用于低頻負(fù)載。

　現(xiàn)場控制或檢測元件輸入給PLC各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)以及其他一些傳感器輸出的開關(guān)量或模擬量等，通過輸入接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的信號。輸出接口電路將CPU送出的弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。

　　1)輸入接口

　　輸入接口用于接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸頭等開關(guān)量輸入信號；另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變換器提供的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。

　　以圖2所示的直流輸入接口電路為例，R1是限流與分壓電阻，R2與C構(gòu)成濾波電路，濾波后的輸入信號經(jīng)光耦合器T與內(nèi)部電路耦合。當(dāng)輸入端的按鈕SB接通時，光耦合器T導(dǎo)通，直流輸入信號被轉(zhuǎn)換成PLC能處理的5V標(biāo)準(zhǔn)信號電平(簡稱TTL)，同時LED輸入指示燈亮，表示信號接通。微電腦輸入接口電路一般由寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路組成，這些電路集成在一個芯片上。交流輸入與交直流輸入接口電路與直流輸入接口電路類似。

　　圖2 直流輸入接口電路

　　濾波電路用以消除輸入觸頭的抖動，光電耦合電路可防止現(xiàn)場的強(qiáng)電干擾進(jìn)入PLC。由于輸入電信號與PLC內(nèi)部電路之間采用光信號耦合，所以兩者在電氣上*隔離，使輸入接口具有抗*力?，F(xiàn)場的輸入信號通過光電耦合后轉(zhuǎn)換為5V的TTL送入輸入數(shù)據(jù)寄存器，再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送給CPU。

　　2)輸出接口

　　輸出接口電路向被控對象的各種執(zhí)行元件輸出控制信號。常用執(zhí)行元件有接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥(模擬量)、調(diào)速裝置(模擬量)、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸出接口電路一般由微電腦輸出接口電路和**率放大電路組成，與輸入接口電路類似，內(nèi)部電路與輸出接口電路之間采用光電耦合器進(jìn)行抗干擾電隔離。

　　微電腦輸出接口電路一般由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求邏輯電路集成在芯片上，CPU通過數(shù)據(jù)總線將輸出信號送到輸出數(shù)據(jù)寄存器中，**率放大電路是為了適應(yīng)工業(yè)控制要求，將微電腦的輸出信號放大。

　　3)其它接口

　　若主機(jī)單元的I/O數(shù)量不夠用，可通過I/O擴(kuò)展接口電纜與I/O擴(kuò)展單元(不帶CPU)相接進(jìn)行擴(kuò)充?！　LC還常配置連接各種外圍設(shè)備的接口，可通過電纜實現(xiàn)串行通信、EPROM寫入等**能。

　　4. 編程器

　　編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調(diào)試用戶程序，監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行過程，顯示PLC狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)的參數(shù)等。

　　編程器有簡易編程器和圖形編程器兩種。簡易編程器體積小，攜帶方便，但只能用語句形式進(jìn)行聯(lián)機(jī)編程，適合小型PLC的編程及現(xiàn)場調(diào)試。圖形編程器既可用語句形式編程，又可用梯形圖編程，同時還能進(jìn)行脫機(jī)編程。

　　目前PLC制造廠家大都開發(fā)了計算機(jī)輔助PLC編程支持軟件，當(dāng)個人計算機(jī)安裝了PLC編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶程序的編輯、修改，并通過個人計算機(jī)和PLC之間的通信接口實現(xiàn)用戶程序的雙向傳送、監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)等。

　　5. 電源

　　PLC的電源將外部供給的交流電轉(zhuǎn)換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質(zhì)量的工作穩(wěn)定性好、抗*力強(qiáng)的開關(guān)穩(wěn)壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化外圍配置。

*整合，無縫集成

SIMATIC S7-200 SMART可編程控制器，SMART LINE觸摸屏和SINAMICS V20變頻器*整合，為OEM客戶帶來高性價比的小型自動化解決方案，滿足客戶對于人機(jī)交互、控制、驅(qū)動等**能的*需求。

型號 產(chǎn)品描述 訂貨號

*處理單元  ：

CPU SR20 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，12輸入/8輸出 6ES7 288-1SR20-0AA0

CPU SR40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，24輸入/16輸出 6ES7 288-1SR40-0AA0

CPU CR40 經(jīng)濟(jì)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，24輸入/16輸出 6ES7 288-1CR40-0AA0

CPU ST40 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出， 24VDC供電，24輸入/16輸出 6ES7 288-1ST40-0AA0

CPU SR60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，繼電器輸出，220VAC供電，36輸入/24輸出 6ES7 288-1SR60-0AA0

CPU ST60 標(biāo)準(zhǔn)型CPU模塊，晶體管輸出， 24VDC供電，36輸入/24輸出 6ES7 288-1ST60-0AA0

擴(kuò)展模塊EM：  

EM DI08 數(shù)字量輸入模塊，8*24VDC輸入 6ES7 288-2DE08-0AA0

EM DR08 數(shù)字量輸出模塊，8*繼電器輸出 6ES7 288-2DR08-0AA0

EM DT08 數(shù)字量輸出模塊，8*24VDC輸出 6ES7 288-2DT08-0AA0

EM DR16 數(shù)字量輸入/輸出模塊，8*24VDC輸入/8*繼電器輸出 6ES7 288-2DR16-0AA0

EM DT16 數(shù)字量輸入/輸出模塊，8*24VDC輸入/8*24VDC輸出 6ES7 288-2DT16-0AA0

EM DR32 數(shù)字量輸入/輸出模塊，16*24VDC輸入/16*繼電器輸出 6ES7 288-2DR32-0AA0

EM DT32 數(shù)字量輸入/輸出模塊，16*24VDC輸入/16*24VDC輸出 6ES7 288-2DT32-0AA0

EM AI04 模擬量輸入模塊，4輸入 6ES7 288-3AE04-0AA0

EM AQ02 模擬量輸出模塊，2輸出 6ES7 288-3AQ02-0AA0

EM AM06 模擬量輸入/輸出模塊，4輸入/2輸出 6ES7 288-3AM06-0AA0

EM AR02 熱電阻輸入模塊，2通道 6ES7 288-3AR02-0AA0

信號板SB  ：

SB CM01 通信信號板，R485/R232 6ES7 288-5CM01-0AA0

SB DT04 數(shù)字量擴(kuò)展信號板，2*24VDC輸入/2*24VDC輸入 6ES7 288-5DT04-0AA0

SB AQ01 模擬量擴(kuò)展信號板，1*12位模擬量輸出 6ES7 288-5AQ01-0AA0

附件  ：

PS207 PLC 電源 24 V DC/2.5 A 6EP1 332-1LA00

PS207 PLC 電源 24 V DC/4 A 6EP1 332-1LA10

CSM1277 以太網(wǎng)交換機(jī)，4 端口 6GK7 277-1AA00-0AA0

HMI操作面板 ：  

Smart 700 IE Smart 700 IE，7 寸觸摸屏 6AV6 648-0BC11-3AX0

Smart 1000 IE Smart 1000 IE，10.2 寸觸摸屏 6AV6 648-0BE11-3AX0

TD400C 藍(lán)色背光 LCD，4 行文本顯示器，可自定義前面板 6AV6 640-0AA00-0AX0

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