可編程序控制器,英文稱Programmable Logical Controller,簡稱PLC。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場應用而設計,它采用可編程序的存儲器,用以在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術運算等操作指令,并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口,控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術相結合的產物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的復雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點,充分利用了微處理器的優(yōu)點,又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習慣,特別是PLC的程序編制,不需要專門的計算機編程語言知識,而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式,使用戶程序編制形象、直觀、方便易學;調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后,只需按說明書的提示,做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作,就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。
一、可編程控制器的基本結構
PLC可編程實訓臺中的可編程控制器主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成。
1、CPU模塊
CPU模塊又叫中央處理單元或控制器,它主要由微處理器(CPU)和存儲器組成。它用以運行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、作出邏輯判斷和進行數(shù)據(jù)處理,即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作,將結果送到輸出端,并響應外部設備(如編程器、電腦、打印機等)的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類,一類是系統(tǒng)程序存儲器,主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對用戶程序作編譯處理的程序,系統(tǒng)程序已由廠家固定,用戶不能更改;另一類是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲器,主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結果。
2、I/O模塊
I/O模塊是系統(tǒng)的眼、耳、手、腳,是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類:一類是從按鈕、選擇開關、數(shù)字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號;另一類是由電位器、熱電偶、測速發(fā)電機、各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬輸入信號。
可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節(jié)閥、調速裝置等執(zhí)行器,可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。
3、電源
可編程序控制器一般使用220V交流電源。可編程序控制器內部的直流穩(wěn)壓電源為各模塊內的元件提供直流電壓。
4、編程器
編程器是PLC的外部編程設備,用戶可通過編程器輸入、檢查、修改、調試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。也可以通過專用的編程電纜線將PLC與電腦聯(lián)接起來,并利用編程軟件進行電腦編程和監(jiān)控。
5、輸入/輸出擴展單元
I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴展單元與基本單元(即主機)連接在一起。
6、外部設備接口
此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設備與主機相聯(lián),以完成相應的操作。
本實驗裝置(箱)選用的主機型號為歐姆龍CP-1H系列的主機。
二、可編程控制器的工作原理
可編程控制器有兩種基本的工作狀態(tài),即運行(RUN)狀態(tài)與停止(STOP)狀態(tài)。在運行狀態(tài),可編程序控制器通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)控制功能。為了使可編程序控制器的 輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號,用戶程序不是只執(zhí)行一次,而是反復不斷地重復執(zhí)行,直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態(tài)。
除了執(zhí)行用戶程序之外,在每次循環(huán)過程中,可編程序控制器還要完成內部處理、通信處理等工作,一次循環(huán)可分為5個階段
在內部處理階段,可編程序控制器檢查CPU,模塊內部的硬件是否正常,將監(jiān)控定時器復位,以及完成一些別的內部工作。在通信服務階段,可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信,響應編程器鍵入的命令,更新編程器的顯示內容。
在輸入處理階段,可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開(ON/OFF)狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。
在程序執(zhí)行階段,即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸入映像寄
存器的狀態(tài)也不會隨之而變,輸入信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周
期的輸入處理階段被讀入。
在輸出處理階段,CPU將輸出映像寄存器的通/斷狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。