plc工作原理.docx

PLC的根本工作原理可编程限制器,英文称ProgrammableLogicController,简称PLC. PLC是基于电 子计算 机,且适用于工业现场工作的电限制器.它源于继电限制装置，但它不像继电装置那样,通过 电路的物理过程实现限制,而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现 限制.PLC基于电子计算机,但并不等同于普通计算机.普遍计算机进行入出信息变换，多只 考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了.而PLC那么还要考虑信息 入出的可 靠性、实时性，以及信息的使用等问题.特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干 扰等问题.1.1 实现限制要点输入输出信息变换、可靠物理实现,可以说是PLC实现限制的两个根本要点.输入输出信息变换靠运行存储于PLC内存中的程序实现.PLC程序既有生产厂家 的系 统程序不可更改，又有用户自行开发的应用用户程序.系统程序提供运行平台，同时， 还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理.用户程 序由用户按限制要 求设计.什么样的限制要求,就应有什么样的用户程序.可靠物理实现主要靠输人INPUT及输出OUTPUT电路.PLC的I/O电路，都是专 门设计的,输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰.而且与内部计 算机电路在电 上是隔离的,靠光耦元件建立联系.输出电路内外也是电隔离的,靠光 耦元件或输出继电器 建立联系,输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业 限制元器件，如电磁阀、接 触器等等.I/O电路是很多的,每一输入点或输出点都要有一个I或0电路.PLC有多I/O用点,- 般也就有多少个I/O用电路.但由于它们都是由高度集成化的电路组成的,所 以,所占体积 并不大.输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中.每一输入点都有一个对应 的存储其信息的暂存器.输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点.输出锁存器与输出点也是一一对 应的 这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O 口的存放器.它们与计 算机内存 交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现.把输人暂存器的信息读到PLC的内 存中,称输入刷新.PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区.这个区的每一对应位bit 称之为输入继电器,或称软接点.这些位置成1,表示接 点通,置成0为接点断.由于它的状 态是由输入刷新得到的,所以,它反映的就是输入状态.输出锁存器与PLC内存中的输出映射区也是对应的.一个输出锁存器也有一个内存位(bit) 与其对应,这个位称为输出继电器,或称输出线圈.靠运行系统程序,输出继 电器的状态映射 到输出锁存器.这个映射也称输出刷新.输出刷新主要也是靠运行系 统程序实现的.这样,用 户所要编的程序只是,内存中输入映射区到输出映射区的变 换,特别是怎么按输入的时序变 换成输出的时序.这是一个数据及逻辑处理问题.由 于PLC有强大的指令系统,编写出满足 这个要求的程序是完全可能的,而且也是较为容易的.1.2 实现限制过程简单地说,PLC实现限制的过程一般是:1； Wjl 宦上电初的化上电初的化率罐自拉*行窿序同计算l/XJJHfi虐安m隼元瓯可迨范近藤方.月科留假*图LI PLC典型开机流程输入刷新一再运行用户程序一再输出刷新-再输入刷新一再运行用户程序-再输出刷 新 永不停止地循环反复地进行着.图1.1所示的流程图反映的就是上述过程.它也反映了信息的时间关系.有了上述过程,用PLC实现限制显然是可能的.由于：有了输入刷新,可把输入 电路监 控得到的输入信息存入PLC的输入映射区；经运行用户程序，输出映射区将得到变换后的 信息；再经输出刷新，输出锁存器将反映输出映射区的状态，并通过输出电路产生相应的输 出.又由于这个过程是永不停止地循环反复地进行着,所以,输出总是反映输入的变化的.只 是响应的时间上,略有滞后.当然,这个滞后不宜太大，否那么,所实现的限制不那么及时,也 就失去限制的意义.为此,PLC的工作速度要快.速度快、执行指令时间短，是PLC实现限制 的根底.事实上，它的速度是很快的，执 行一条指令,多的几微秒、几十微秒，少的才零点几， 或零点零几微秒.而且这个速度还在不断提升中.图1.1所示的过程是简化的过程,实际的PLC工作过程还要复杂些.除了 I/O刷新及 运行用 户程序,还要做些公共处理工作.公共处理工作有：循环时间监控、外设效劳及通讯处理等.监控循环时间的目的是防止“死循环”,防止程序不能反复不断地重复执行.方法 是用“看 门狗”(Watchingdog).只要循环超时,它可报警,或作相应处理.外设效劳是让PLC可接受编程器对它的操作,或通过接口向输出设备如打印机输出数据.通讯处理是实现PLC与PLC,或PLC与计算机,或PLC与其它工业限制装置或智 能部件 间信息交换的.这也是增强PLC限制水平的需要.也就是说,实际的PLC工作过程总是：公共处理-I/O刷新-运行用户程序-再公共处理- 反复不停地重复着.1.3 可编程限制器实现限制的方式用这种不断地重复运行程序实现限制称扫描方式.是用计算机进行实时限制的一种方式. 此外,计算机用于限制还有中断方式.在中断方式下,需处理的限制先申请 中断,被响应后正 运行的程序停止运行,转而去处理中断工作(运行有关中断效劳程 序),待处理完中断,又返回 运行原来程序.哪个限制需要处理，哪个就去申请中断.哪个不需处理，将不被理睬.显然，中 断方式与扫描方式是不同的.在中断方式下，计算机能得到充分利用，紧急的任务也能得到及 时处理.但是，如果同时来了几个都 要处理的任务该怎么办呢？优先级高的还好办，低的呢？ 可能会出现照顾不到之处.所以，中断方式不大适合于工作现场的日常使用.但是,PLC在用扫描方式为主的情况下,也不排斥中断方式.即,大量限制都用扫描方 式,个别急需的处理,允许中断这个扫描运行的程序,转而去处理它.这样，可做到所有的限制 都能照顾到,个别应急的也能进行处理.PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一些,分析其根本原理,也还有一些理 论问题. 有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现-信息处理、I/O电路-空间、时间关系- 扫描方式并辅以中断方式，作为一种思路加以研究，弄清了它,也就好 理解PLC是怎样去实 现限制的,也就好把握住PLC根本原理的要点了.