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PLC是一種工業(yè)控制計算機,它的工作原理是建立在計算機工作原理的基礎之上,即通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現的。CPU是以分時操作方式來處理各項任務的,所以它屬于串行工作方式。
PLC工作的整個過程可分為三部分:
第一部分是上電處理。機器上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化,包括硬件初始化,I/O模塊配置檢查,停電保持范圍設定,系統(tǒng)通信參數配置及其他初始化處理等。
第二部分是掃描過程。PLC上電處理階段完成以后進入掃描工作過程。
第三部分是出錯處理。PLC每掃描一次,執(zhí)行一次自診斷檢查,確定PLC自身的動作是否正常,如檢查出異常時,CPU面板上的LED及異常繼電器會接通,在特殊寄存器中會存入出錯代碼;當出現致命錯誤時,CPU被強制為STOP方式,所有的掃描便停止。
PLC是按集中輸入、集中輸出,周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。每一次掃描所用的時間稱作掃描周期或工作周期。在一個掃描周期中,PLC一般將完成部分或全部的以下操作:
讀輸入→處理通信請求→執(zhí)行邏輯控制程序→寫輸出執(zhí)行→CPU自診斷。PLC就是這樣周而復始的循環(huán)這些動作過程一直到關機。
當PLC上電后,處于正常運行時,它將不斷重復掃描過程,并不斷循環(huán)重復下去。分析上述掃描過程,如果不考慮遠程的服務要求,這樣掃描過程就只有“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個階段了。這三個階段是PLC工作過程的中心內容,也就是PLC的工作原理。
PLC系統(tǒng)設計選擇了西門子模塊化中小型PLC系統(tǒng)S7,它能滿足系統(tǒng)性能要求的應用,應用領域相當廣泛。其模塊化、易于實現分布、易于用戶掌握等特點使得S7系列成為各種中小型性能要求控制任務的首選。S7系列具有的多種性能的CPU和豐富的I/O擴展模塊,使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。
當任務規(guī)模擴大時,可隨時使用附加的模塊對PLC進行擴展。西門子S7系列所具備的高電磁兼容性和強抗振動,抗沖擊性,使其具有更高的工業(yè)環(huán)境適應性。
此外,S7系列PLC還具有模塊點數密度高,結構緊湊,性價比高,性能優(yōu)越,裝卸方便等優(yōu)點。與一般計算機一樣,CPU是PLC的核心,它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能控制PLC有條不紊的進行工作。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制和狀態(tài)總線構成。CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路,內存主要用于存儲程序及數據,是PLC不可缺少的組成單元。CPU的主要任務是控制用戶程序和數據接收與存儲;用掃描的方式通過I/O接口接收現場信號的狀態(tài)或數據,并存入輸入映像寄存器或數據存儲器中;診斷PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等;PLC進入運行狀態(tài)后,從存儲器讀取用戶指令,經過命令解釋后按指令規(guī)定的任務進行數據傳送、邏輯或算術運算等;根據運算結果,更新有關標志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內容,再經輸出部件實現輸出控制、制表打印或數據通信等功能。
PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術經濟指標有著重要意義。
PLC的選擇主要應從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式,安裝方式的選擇,相應的功能要求,響應速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機型盡量統(tǒng)一等因素。PLC是為工業(yè)自動化設計的通用控制器,不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。
通常PLC的輸入類型可以是直流、交流或交直流,使用最多的是直流信號輸入PLC。輸入電路的電源可由外部供給,有的也可由PLC自身的電源提供。
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