plc的基本結(jié)構(gòu)及原理

　　一、PLC概述

　　可編程邏輯控制器是集微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體的工業(yè)控制裝置。它具有控制能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)。是當(dāng)代制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用場合非常多的裝置之一。

　　PLC的使用方向大概可以分為以下幾類：

　?。?）開關(guān)量的邏輯控制：這是PLC最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制、順序控制，通過通信相互連接，既可以控制單臺(tái)設(shè)備，也可用于多臺(tái)設(shè)備或則多機(jī)群的控制。

　?。?）模擬量的控制：許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位以及速度等量都是模擬量。為了用PLC處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的轉(zhuǎn)換，A/D--D/A。

　　（3）運(yùn)動(dòng)控制：PLC可運(yùn)用于圓周或直線運(yùn)動(dòng)的控制，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行裝置。現(xiàn)在對(duì)位置要求較高，一般都有專有的運(yùn)動(dòng)控制模塊。例如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)器。

　　（3）過程控制：過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。PLC可以通過編程編制各種控制算法程序，完成閉環(huán)控制。其中，PID調(diào)節(jié)是使用最多的調(diào)節(jié)方法，許多PLC模塊里都有PID的子程序。

　?。?）數(shù)據(jù)處理：現(xiàn)代PLC都有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能?？梢酝瓿蓴?shù)據(jù)的采集、分析以及處理，最終完成需要的控制操作。同時(shí)，利用PLC的通信功能也可以將數(shù)據(jù)傳送的其他智能裝置，供工程師對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

　　二、PLC的基本結(jié)構(gòu)

　　PLC其實(shí)就是一臺(tái)小型的電腦。

　　中央處理器（運(yùn)算器、控制器）

　　存儲(chǔ)器（存儲(chǔ)系統(tǒng)程序，存儲(chǔ)用戶程序）

　　輸入輸出結(jié)構(gòu)（X，Y）

　　電源

　　中央處理器（CPU）是CPU的核心，在PLC中它通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)器、I/O接口等連接，在整個(gè)PLC系統(tǒng)中起到中樞的作用。

　　CPU的作用有：

　?。?）將用戶輸入的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中

　　（2）診斷電源、內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤

　?。?）進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，用掃描方式接收設(shè)備的檢測元件和數(shù)據(jù)

　?。?）進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器中取出程序并執(zhí)行

　?。?）依據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像寄存器的內(nèi)容，再由輸出映像寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表、打印或數(shù)據(jù)傳輸通信等。

　　存儲(chǔ)器作用：

　　系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，用來固化PLC生產(chǎn)廠家在研制系統(tǒng)時(shí)編寫的各種系統(tǒng)工作程序。相當(dāng)與計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。通常用只讀存儲(chǔ)器或者可擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EPROM來存放系統(tǒng)程序。

　　用戶存儲(chǔ)器，用來存放用戶編寫的程序和數(shù)據(jù)。用戶存儲(chǔ)器的內(nèi)容可以根據(jù)用戶需求可讀可寫，可以任意修改、增刪，同時(shí)又在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)溫度，通常使用EPROM、EEPROM、FLASHMEMORY來存儲(chǔ)。

　　輸入接口電路：

　　輸入信號(hào)相當(dāng)于系統(tǒng)的眼、耳朵、鼻子。輸入輸出電路是將外部輸入信號(hào)變換成CPU能接受的信號(hào)，再將CPU的輸出信號(hào)變換成需要的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)正常工作。

　　輸入電路的外部電路是指輸入器件和PLC的連接電路。輸入器件有無源器件（常開按鈕、限位開關(guān)、主令控制器等），也有有源器件（接近開關(guān)、光電開關(guān)、霍爾開關(guān)）。有源器件本身所需的電源一本取自PLC輸入端口內(nèi)部所提供的支流24V電源，也可以外設(shè)電源。

　　輸入電路的內(nèi)部電路按電源性質(zhì)可分為：直流輸入電路、交流輸入電路、交直流輸入電路。通常都采用的光電隔離、濾波等措施。

　　輸出接口電路：

　　繼電器輸出方式，繼電器的線圈和觸電是完全隔離的，因此繼電器輸出接口電路中不再需要隔離。繼電器既可以帶交流負(fù)載，也可以帶直流負(fù)載；優(yōu)點(diǎn)是帶負(fù)載能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是動(dòng)作頻率與相應(yīng)速度慢。

　　晶體管輸出方式，晶體管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截至狀態(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的導(dǎo)通和斷開。由于晶體管輸出電流只能是一個(gè)方向，所以晶體管輸出方式只適用于直流負(fù)載。優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作頻率高，響應(yīng)快，缺點(diǎn)是帶負(fù)載能力小。

　　晶閘管輸出方式，晶閘管輸出負(fù)載只適用于交流。其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快、缺點(diǎn)是負(fù)載能力不大。

　　電源：

　　有的采用直流供電，有的采用交流供電。