PLC結(jié)構(gòu)和工作原理

PLC結(jié)構(gòu)；PLC種類(lèi)繁多，功能和命令系統(tǒng)也不同，但結(jié)構(gòu)和工作原理相似，通常由幾個(gè)主要部分組成：主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、程序員擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口。

1.主機(jī)

主機(jī)部分包括中央處理器(CPU)、系統(tǒng)程序內(nèi)存和用戶(hù)程序以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。CPU是PLC的核心，用于執(zhí)行用戶(hù)程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、邏輯判斷、處理數(shù)據(jù)，即讀取輸入變量、完成用戶(hù)指令規(guī)定的各種任務(wù)、將結(jié)果發(fā)送到輸出端、響應(yīng)外部設(shè)備(如程序員、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等)的請(qǐng)求以及各種內(nèi)部判斷。PLC的內(nèi)部?jī)?nèi)存有兩種類(lèi)型。一個(gè)是系統(tǒng)程序內(nèi)存。主要是編譯系統(tǒng)管理和監(jiān)視程序以及用戶(hù)程序的程序。系統(tǒng)程序由制造商固定，用戶(hù)無(wú)法更改。另一個(gè)類(lèi)別是用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫(kù)，主要存儲(chǔ)用戶(hù)編程應(yīng)用程序以及各種準(zhǔn)備數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。

2.輸入/輸出(I/O)接口

I/o接口是PLC連接到I/o設(shè)備的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備(如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、移動(dòng)開(kāi)關(guān)等)的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)處理的結(jié)果通過(guò)放大器電路驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、指示燈等)。I/O接口通常使用光電耦合電路來(lái)減少電磁干擾，從而提高可靠性。I/O點(diǎn)，即輸入/輸出終端的數(shù)量是PLC的主要技術(shù)指標(biāo)，一般小型機(jī)有幾十個(gè)，中型機(jī)有幾百個(gè)，大型機(jī)超過(guò)一千個(gè)。

3.電源

圖中，電源是為內(nèi)部電子電路操作(如CPU、存儲(chǔ)、I/O接口等)配置的直流開(kāi)關(guān)電源，通常為輸入設(shè)備提供直流電源。

4.程序員

程序員是PLC的主要外部設(shè)備，用于手持編程，用戶(hù)可以使用它輸入、檢查、修改、調(diào)試或監(jiān)控PLC的操作。除了便攜式程序員外，還可以通過(guò)適配器和專(zhuān)用電纜線(xiàn)將PLC連接到計(jì)算機(jī)上，使用專(zhuān)用工具軟件對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控。

5.輸入/輸出擴(kuò)展單位

I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單位連接到基本單位(主機(jī))。

6.外部設(shè)備接口

該接口將程序員、打印機(jī)、條形碼掃描儀等外部設(shè)備連接到主機(jī)上，以執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。

PLC的工作方式

PLC以“順序掃描、連續(xù)循環(huán)”的方式工作。這意味著，當(dāng)PLC正在運(yùn)行時(shí)，CPU將準(zhǔn)備用戶(hù)根據(jù)控制要求在用戶(hù)存儲(chǔ)器上共存的程序，并根據(jù)命令步驟號(hào)(或地址號(hào))定期循環(huán)(例如，沒(méi)有跳轉(zhuǎn)命令)。從第一個(gè)命令開(kāi)始，按順序運(yùn)行用戶(hù)程序，直到程序結(jié)束。然后返回第一個(gè)命令，開(kāi)始下一次新掃描。在每次掃描期間，還將完成輸入信號(hào)采樣和輸出狀態(tài)刷新等任務(wù)。

PLC的掃描周期需要通過(guò)輸入采樣、程序運(yùn)行和輸出三個(gè)階段進(jìn)行更新。

PLC按照掃描順序讀取輸入采樣階段：首先將輸入鎖中所有輸入終端的攔截狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)寫(xiě)入相應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器。也就是說(shuō)，刷新輸入。輸入端口關(guān)閉，進(jìn)入程序運(yùn)行階段。

PLC按照程序執(zhí)行階段：用戶(hù)程序命令中存儲(chǔ)的順序檢查每個(gè)命令，并將執(zhí)行結(jié)果記錄在輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中的所有內(nèi)容都會(huì)隨著程序的執(zhí)行而變化。

輸出刷新階段：所有命令執(zhí)行完畢后，輸出狀態(tài)寄存器的連接狀態(tài)將在輸出刷新階段發(fā)送到輸出鎖，并通過(guò)特定方法(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出設(shè)備操作。