可編程邏輯控制器的基本結(jié)構(gòu)及應(yīng)用概況

一、工作原理

可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

二、基本結(jié)構(gòu)

可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本組成如圖1所示，基本構(gòu)成詳細(xì)描述如下： 

電源

電源用于將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電，大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。 

中央處理單元

中央處理器(CPU)是PLC的控制中樞，也是PLC的核心部件，其性能決定了PLC的性能。 

中央處理器由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線、控制總線與存儲(chǔ)器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運(yùn)行用戶程序，進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算，控制整個(gè)系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。 

存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，它的作用是存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統(tǒng)程序是控制PLC實(shí)現(xiàn)各種功能的程序，由PLC生產(chǎn)廠家編寫，并固化到只讀存儲(chǔ)器(ROM)中，用戶不能訪問。 

輸入單元

輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口，是信號(hào)進(jìn)入PLC的橋梁，它的作用是接收主令元件、檢測(cè)元件傳來的信號(hào)。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。 

輸出單元

輸出單元也是PLC與被控設(shè)備之間的連接部件，它的作用是把PLC的輸出信號(hào)傳送給被控設(shè)備，即將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。 

PLC除上述幾部分外，根據(jù)機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程、實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通信。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、盒式磁帶錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等。 

三、應(yīng)用概況

開環(huán)控制

開關(guān)量的開環(huán)控制是PLC的最基本控制功能。PLC的指令系統(tǒng)具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，很容易實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序(步進(jìn))等各種邏輯控制方式。大部分PLC就是用來取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。 

模擬量閉環(huán)

對(duì)于模擬量的閉環(huán)控制系統(tǒng)，除了要有開關(guān)量的輸入輸出外，還要有模擬量的輸入輸出點(diǎn)，以便采樣輸入和調(diào)節(jié)輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、流量、壓力、位移、速度等參數(shù)的連續(xù)調(diào)節(jié)與控制。目前的PLC不但大型、中型機(jī)具有這種功能外，還有些小型機(jī)也具有這種功能。 

數(shù)字量控制

控制系統(tǒng)具有旋轉(zhuǎn)編碼器和脈沖伺服裝置(如步進(jìn)電動(dòng)機(jī))時(shí)，可利用PLC實(shí)現(xiàn)接收和輸出高速脈沖的功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制，較為先進(jìn)的PLC還專門開發(fā)了數(shù)字控制模塊，可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)功能，近來又推出了新型運(yùn)動(dòng)單元模塊，還能提供數(shù)字量控制技術(shù)的編程語言，使PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制更加簡(jiǎn)單。 

數(shù)據(jù)采集監(jiān)控

由于PLC主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制，所以采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)是十分必要的功能，在此基礎(chǔ)上將PLC與上位計(jì)算機(jī)或觸摸屏相連接，既可以觀察這些數(shù)據(jù)的當(dāng)前值，又能及時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，有的PLC具有數(shù)據(jù)記錄單元，可以用一般個(gè)人電腦的存儲(chǔ)卡插入到該單元中保存采集到的數(shù)據(jù)。PLC的另一個(gè)特點(diǎn)是自檢信號(hào)多．利用這個(gè)特點(diǎn)，PLC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自診斷式監(jiān)控，減少系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。 

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