sjm213
有小知識,無大學問。
級別: 論壇版主

精華主題: 7 篇
發(fā)帖數(shù)量: 5196 個
工控威望: 7419 點
下載積分: 158460 分
在線時間: 3152(小時)
注冊時間: 2007-11-21
最后登錄: 2024-10-31
查看sjm213的 主題 / 回貼
樓主  發(fā)表于: 2013-02-25 14:02
2- PLC的工作原理
最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置,但這兩者的運行方式是不相同的:
(1)繼電器控制裝置采用硬邏輯并行運行的方式,即如果這個繼電器的線圈通電或斷電,該繼電器所有的觸點(包括其常開或常閉觸點)在繼電器控制線路的哪個位置上都會立即同時動作。
(2)PLC是采用“順序掃描,不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時,CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序,按指令步序號(或地址號)作周期性循環(huán)掃描,從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序,直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開,該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作,必須等掃描到該觸點時才會動作。
為了消除二者之間由于運行方式不同而造成的差異,考慮到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上,而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms,因此,PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式---掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合,PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。
1、掃描技術
當PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段,如圖1-3。


(1)輸入采樣階段
CPU將全部現(xiàn)場輸入信號,如按鈕、限位開關、速度繼電器的通斷狀態(tài)以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù),并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內(nèi),這一過程稱為輸入采樣。輸入采樣結(jié)束后進入程序執(zhí)行階段后,期間即使輸入信號發(fā)生變化,輸入映像寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)不再隨之變化,直至一個掃描循環(huán)結(jié)束,下一次輸入采樣時才會更新。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。
(2)用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段,若不出現(xiàn)中斷或跳轉(zhuǎn)指令,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算,然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果,刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài);或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài);或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即,在用戶程序執(zhí)行過程中,只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話,輸入過程影像寄存器的值不會被更新,程序直接從I/O模塊取值,輸出過程影像寄存器會被立即更新,這跟立即輸入有些區(qū)別。
(3)輸出刷新階段
當掃描用戶程序結(jié)束后,PLC就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路,再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時,才是PLC的真正輸出。
sjm213
有小知識,無大學問。
級別: 論壇版主

精華主題: 7 篇
發(fā)帖數(shù)量: 5196 個
工控威望: 7419 點
下載積分: 158460 分
在線時間: 3152(小時)
注冊時間: 2007-11-21
最后登錄: 2024-10-31
查看sjm213的 主題 / 回貼
1樓  發(fā)表于: 2013-02-25 14:03




(1)上電初始化
  PLC上電后,首先對系統(tǒng)進行初始化,包括硬件初始化,I/O模塊配置檢查、停電保持范圍設定及清除內(nèi)部繼電器、復位定時器等。
  (2)CPU自診斷
  在每個掃描周期須進行自診斷,通過自診斷對電源、PLC內(nèi)部電路、用戶程序的語法等進行檢查,一旦發(fā)現(xiàn)異常,CPU使異常繼電器接通,PLC面板上的異常指示燈LED亮,內(nèi)部特殊寄存器中存入出錯代碼并給出故障顯示標志。如果不是致命錯誤則進入PLC的停止(STOP)狀態(tài);如果是現(xiàn)致命錯誤時,則CPU被強制停止,等待錯誤排除后才轉(zhuǎn)入STOP狀態(tài)。
  (3)與外部設備通信
  與外部設備通信階段,PLC與其他智能裝置、編程器、終端設備、彩色圖形顯示器、其他PLC等進行信息交換,然后進行PLC工作狀態(tài)的判斷。
  PLC有STOP和RUN兩種工作狀態(tài),如果PLC處于STOP狀態(tài),則不執(zhí)行用戶程序,將通過與編程器等設備交換信息,完成用戶程序的編輯、修改及調(diào)試任務;如果PLC處于RUN狀態(tài),則將進入掃描過程,執(zhí)行用戶程序。
2、PLC的I/O響應時間
為了增強PLC的抗干擾能力,提高其可靠性,PLC的每個開關量輸入端都采用光電隔離等技術。
為了能實現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制,PLC采用了不同于一般微型計算機的運行方式(掃描技術)。
以上兩個主要原因,使得PLC得I/O響應比一般微型計算機構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢的多,其響應時間至少等于一個掃描周期,一般均大于一個掃描周期甚至更長。

sjm213
有小知識,無大學問。
級別: 論壇版主

精華主題: 7 篇
發(fā)帖數(shù)量: 5196 個
工控威望: 7419 點
下載積分: 158460 分
在線時間: 3152(小時)
注冊時間: 2007-11-21
最后登錄: 2024-10-31
查看sjm213的 主題 / 回貼
2樓  發(fā)表于: 2013-02-25 14:04
3、PLC控制與傳統(tǒng)電氣控制的差異詳解
(1)PLC中繼電器元件物理結(jié)構(gòu)不同于電氣元件
  PLC梯形圖中的線圈、觸頭只是功能上與電氣元件的線圈、觸頭等效。梯形圖中的線圈、觸頭在物理意義上只是輸入、輸出存儲器中的一個存儲位,與電氣元件的物理結(jié)構(gòu)不同。
  (2)PLC中繼電器元件的通斷狀態(tài)不同于電氣元件
  梯形圖中繼電器元件的通斷狀態(tài)與相應存儲位上的保存的數(shù)據(jù)相關,如果該存儲位的數(shù)據(jù)為“1”,則該元件處于“通”狀態(tài),如果該位數(shù)據(jù)為“0”,則表示處于“斷”狀態(tài)。與電氣元件實際的通斷狀態(tài)不同。
  (3)PLC中繼電器元件狀態(tài)切換過程不同于電氣元件
  梯形圖中繼電器元件的狀態(tài)切換只是PLC對存儲位的狀態(tài)數(shù)據(jù)的操作,如果PLC對常開觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“1”,就完成動合操作過程,同樣如對常閉觸頭等效的存儲位數(shù)據(jù)賦值為“0”,就可完成動斷操作過程,切換操作過程沒有時間延時。而電氣元件線圈、觸頭進行動合或動斷切換時,必定有時間延時,且一般要經(jīng)過先斷開后閉合的操作過程。
  (4)PLC中繼電器所屬觸頭數(shù)量與電氣元件不同
  如果PLC從輸入繼電器I0.0相應的存儲位中取出了位數(shù)據(jù)“0”,將之存入另一個存儲器中的一個存儲位,被存入的存儲位就成了受I0.0繼電器控制的一個常開觸頭,被存入的數(shù)據(jù)為“0”;如在取出位數(shù)據(jù)“0”之后先進行取反操作,再存入一個存儲器的一個存儲位,則該位存入的數(shù)據(jù)為“1”,該存儲位就成了受繼電器I0.0控制的一個常閉觸頭。
  只要PLC內(nèi)部存儲器足夠多,這種位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移操作就可無限次進行,而每進行一次操作,就可產(chǎn)生一個梯形圖中的繼電器觸頭,由此可見,梯形圖中繼電器觸頭原則上可以無限次反復使用。
    但是PLC內(nèi)部的線圈通常只能引用一次,如需重復使用同一地址編號的線圈應慎之又慎。與PLC不同的是電氣元件中觸頭數(shù)量是有限的。
   5)PLC中繼電器動作過程與電氣元件不同
  PLC程序的工作原理可簡述為由上至下、由左至右、循環(huán)往復、順序執(zhí)行。與繼電器控制線路的并行控制方式存在差別,見圖1-4。
  圖1-4a)控制圖中,如果為傳統(tǒng)電氣控制線路,由于是并行控制方式,首先是線圈KM1與線圈KM2均通電,然后因為常閉觸頭KM2的斷開,導致線圈KM1斷電。
  如果為PLC控制,當I0.0接通后,線圈Q0.0和Q0.1都通電,完成第一次掃描;進入第二次掃描后,線圈Q0.0因常閉觸點Q0.1斷開而斷電,而Q0.1通電。
  圖4-12b)控制圖中,如果為傳統(tǒng)電氣控制線路,線圈KM1與KM2首先均通電,然后KM1斷電。
  如果為PLC控制,則當頭I0.0接通,首先線圈Q0.1通電,掃描到第二行的Q0.1常閉觸頭時該觸頭處于斷開狀態(tài),導致線圈Q0.0始終不能通電。

danguliuxin
級別: 家園?
精華主題: 0
發(fā)帖數(shù)量: 201 個
工控威望: 800 點
下載積分: 6329 分
在線時間: 247(小時)
注冊時間: 2012-12-02
最后登錄: 2023-08-16
查看danguliuxin的 主題 / 回貼
3樓  發(fā)表于: 2013-02-25 14:30
必須支持!
長生
知識無界
級別: 略有小成
精華主題: 0
發(fā)帖數(shù)量: 126 個
工控威望: 308 點
下載積分: 3247 分
在線時間: 111(小時)
注冊時間: 2009-05-20
最后登錄: 2017-12-05
查看長生的 主題 / 回貼
4樓  發(fā)表于: 2013-02-25 14:46
大力支持!這對像我們初學者有很大幫助,希望以后文章的深入,俺也隨之提高。。。。
學無止境