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可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为**的结构。通常由*处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源和编程器等几个部分组成。
1.*处理单元(CPU)
CPU作为整个PLC的**,起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些:从存储器中读取指令,执行指令,取下一条指令,处理中断。
2.存储器(RAM、ROM)
存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器;存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM。RAM是一种可进行读写操作的随机存储器存放用户程序,生成用户数据区,存放在RAM中的用户程序可方便地修改。RAM存储器是一种高密度、低功耗、价格便宜的半导体存储器,可用锂电池做备用电源。掉电时,可有效地保持存储的信息。EPROM、EEPROM都是只读存储器。用这些类型存储器固化系统管理程序和应用程序。
3.输入输出单元(I/O单元)
I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器,而继电器有交流和直流型,高电压型和低电压型,电压型和电流型。 西门子电源模块总代理
4.电源
PLC电源单元包括系统的电源及备用电池,电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。
5.编程器
编程器是PLC的较重要外围设备。利用编程器将用户程序送入PLC的存储器,还可以用编程器检查程序,修改程序,监视PLC的工作状态。除此以外,在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包,即可用个人计算机对PLC编程。利用微机作为编程器,可以直接编制并显示梯形图。
(1) PLC程序的结构体系。无论PLC控制系统有多么复杂,归根到底,PLC用户程序都是由大量基本编程指令所组成的集合。在已经掌握Siemens S7 PLC程序基本指令使用与编程方法的基础上,设计者就可以根据控制对象各部分的不同要求,通过对要求的分解,运用基本指令编制出相应的程序网络(Network)或由几个网络组成的简单"功能程序段"。在此基础上,只要再将这些程序网络或功能程序段,按照控制系统的动作要求,以S7程序规定的格式进行排列与组合,就可以组成完整的PLC程序。西门子电源模块总代理
所谓PLC的程序结构,就是组成PLC程序的各种网络或"功能程序段"在PLC内部的组织、管理形式。
在PLC上,从CPU操作系统对程序执行管理的度看,PLC程序可以分为"线性化结构"与"分块式结构"两种不同的结构体系,每一体系又可以分为若干个不同的结构形式。
1) 线性化结构体系:采用线性化结构体系的PLC用户程序不分块,全部指令都集中在同一个程序块中。执行PLC程序时,CPU的每次循环扫描都是按照从上至下的次序,执行PLC用户程序的所有指令。
线性化结构体系是一种控制对象相对较简单的小型PLC系统常用的结构体系。
2) 分块式结构体系:分块式结构体系的PLC用户程序由多个不同的"程序块"所组成,执行PLC程序时,需要根据外部输入条件与程序中规定的控制要求,由负责管理的主程序通过对不同程序块的调用与选择,决定每次循环扫描实际需要执行的程序块。
对于控制复杂、程序容量大的大中型PLC控制系统,出于方便设计、检查、调试等方面的考虑,通常采用分块式结构。
程序中的高速扫描部分可以由设计者定义扫描时间间隔,在执行过程中这一时间间隔保持固定不变。即:对于高速扫描程序段,设计者可以人为地规定程序的执行时间,CPU**在规定的时间内完成高速扫描程序段的输入采样、执行程序、输出刷新循环过程。因此,PLC对“高速扫描循环”程序中输入/输出信号的处理速度,可以远远**正常PLC循环程序中对输入/输出信号的处理速度。
程序中的其他部分为普通扫描部分,执行正常速度的扫描。在程序的执行过程中,如果普通扫描部分的程序执行时间已经到达高速扫描时时间间隔,CN立即中断普通扫描,保存执行状态,并转入对高速程序段的扫描;等到高速段程序执行结束后,再继续恢复对普通程序的扫描 。这样的过程在整个PLC 程序执行个需要进行多次。由于高速扫描的多次中断,普通PLC程序段的扫描时间将比正常执行的情况*长。
采用这种方式的特点是:在线结构体系的程序可以处理PLC的高速输入/输出信号,以满足特殊的控制要求。当然,根据实际系统的需要,程序中也可以没有高速扫描的程序段,但是,不可以将全部程序都作为高速程序。西门子电源模块总代理
(3) 分块式结构。分块式结构体系的PLC程序由多个程序块组成,由统一的程序"组织块"对各程序块进行组织与调度,"组织块"根据规定的条件与顺序依次调用各程序块。
采用了分块式结构体系的PLC程序,在实际处理过程中可以根据不同的外部输入条件与控制要求,每次循环扫描可以跳过某些程序块,仅对需要处理的程序块进行扫描,从而加快PLC程序的执行速度,缩短扫描时间。