PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用

PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用-PLC的結(jié)構(gòu)及各部分的作用：
PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

1、主機(jī)：
主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)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(jìn)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(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類，一類是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)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(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。
2、輸入/輸出（I/O）接口
I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開關(guān)等）的控制信號(hào)。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可靠性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。
3、電源
圖中電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子電路工作所配置的直流開關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。
4、編程
編程是PLC利用外部設(shè)備，用戶可用以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)示PLC的工作情況。通過(guò)專用的PC/PPI電纜線將PLC與電腦聯(lián)接，并利用專用的編程軟件進(jìn)行電腦編程和監(jiān)控。
5、輸入/輸出擴(kuò)展單元
I/O擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)充外部輸入/輸出端子數(shù)的擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。
6、外部設(shè)備接口
此接口可將打印機(jī)、條碼掃描儀,變頻器等外部設(shè)備與主機(jī)相聯(lián)，以完成相應(yīng)的操作。
實(shí)驗(yàn)裝置提供的主機(jī)型號(hào)是西門子S7-200系列的CPU226(AC/DC/RELAY)。輸入點(diǎn)數(shù)為24，輸出點(diǎn)數(shù)為16。

二、PLC的工作原理：
PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則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(guò)程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。
PLC的掃描一個(gè)周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。
PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺�有暫存在輸入鎖存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。
PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。
輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。
三、PLC的程序編制：
編程元件
PLC是采用軟件編制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制要求的。編程時(shí)要使用到各種編程元件，它們可提供無(wú)數(shù)個(gè)動(dòng)合和動(dòng)斷觸點(diǎn)。編程元件是指輸入映像寄存器、輸出映像寄存器、位存儲(chǔ)器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、通用寄存器、數(shù)據(jù)寄存器及特殊功能存儲(chǔ)器等。
PLC內(nèi)部這些存儲(chǔ)器的作用和繼電接觸控制系統(tǒng)中使用的繼電器十分相似，也有“線圈”與“觸點(diǎn)”，但它們不是“硬”繼電器，而是PLC存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元。當(dāng)寫入該單元的邏輯狀態(tài)為“1”時(shí)，則表示相應(yīng)繼電器線圈得電，其動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開。所以，內(nèi)部的這些繼電器稱之為“軟”繼電器。
S7-200CPU224、CPU226部分編程元件的編號(hào)范圍與功能說(shuō)明如下表所示

元件名稱	代表字母	編號(hào)范圍	功  能  說(shuō)  明
輸入寄存器	I	I0.0～I(xiàn)1.5共14點(diǎn)	接受外部輸入設(shè)備的信號(hào)
輸出寄存器	Q	Q0.0～Q1.1共10點(diǎn)	輸出程序執(zhí)行結(jié)果并驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備
位存儲(chǔ)器	M	M0.0～M31.7	在程序內(nèi)部使用，不能提供外部輸出
定時(shí)器	256(T0～t255)	T0,T64	保持型通電延時(shí)1ms
		T1～T4,T65～T68	保持型通電延時(shí)10ms
		T5～T31,T69～T95	保持型通電延時(shí)100ms
		T32,T96	ON/OFF延時(shí),1ms
		T33～T36,T97～T100	ON/OFF延時(shí),10ms
		T37～T63,T101～T255	ON/OFF延時(shí),100ms
計(jì)數(shù)器	C	C0～C255	加法計(jì)數(shù)器，觸點(diǎn)在程序內(nèi)部使用
高速計(jì)數(shù)器	HC	HC0～HC5	用來(lái)累計(jì)比CPU掃描速率更快的事件
順序控制繼電器	S	S0.0～S31.7	提供控制程序的邏輯分段
變量存儲(chǔ)器	V	VB0.0～VB5119.7	數(shù)據(jù)處理用的數(shù)值存儲(chǔ)元件
局部存儲(chǔ)器	L	LB0.0～LB63.7	使用臨時(shí)的寄存器，作為暫時(shí)存儲(chǔ)器
特殊存儲(chǔ)器	SM	SM0.0～SM549.7	CPU與用戶之間交換信息
特殊存儲(chǔ)器	SM(只讀)	SM0.0～SM29.7	接受外部信號(hào)
累加寄存器	AC	AC0～AC3	用來(lái)存放計(jì)算的中間值