plc工作原理.docx

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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.