第4章控制用微机1.ppt

三、可编程控制器的硬件结构和工作过程 （一）? 硬件结构 下图为一种超小型可编程控制器的硬件框图，从图中可看到，PLC由CPU、存储器、各种接口电路、编程器及外设等组成。下面对主要的部件功能进行介绍。 PLC硬件原理框图 1、硬件措施 （1）屏蔽 对电源、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外部干扰。 （2）滤波 对供电系统及输入电路采用滤波网络进行滤波，消除或抑制高频干扰。 （3）隔离 在微处理器和 I/O 接口之间，采用光电隔离，保证CPU的正常工作，减少故障和误动作。 （4）其它 对电源采用电压调整、避免交流电网波动的影响。硬件采用模块结构，易于故障的检测和排除。 2、软件措施 （1）故障检测 软件定期进行故障检测，一旦发现故障可及时报警处理。 （2）信息保护和恢复 对偶发性的故障，系统有保护内部信息并定期恢复的能力。 （3）对程序进行检查和检验 设置警戒时钟WDT，一旦程序出错或进入死循环立即报警并停止程序的执行。 在硬件和软件采用了各种措施后，可编程控制器的可靠性和抗干扰能力大大提高。例如日本三菱公司制造的F1，F2系列可编程控制器的平均故障间隔时间可达30万小时。 （二）编程简单，使用方便 可编程控制器普遍采用继电控制形式的梯形图编程方式，指令简单，编程容易。与汇编语言比较，更容易被现场操作人员接受，一般提供短期的培训，现场工作人员即能掌握并使用。 （三）组合灵活，适用面广 可编程控制器采用模块化结构设计，用户只要简单组合，便可灵活地改变控制系统的功能。对于不同的生产工艺流程，有时不需要改变硬件组合，只需改编软件程序，即可达到控制要求，因此适用面广。 二、可编程控制器的应用 （一）顺序控制 可编程控制器可取代传统的继电器顺序控制，应用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制。例如：注塑机、印刷机械、组合机床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。 （二）定时控制 PLC可提供几个定时/计数器，并设置定时指令，根据用户的要求完成限时、延时、定时控制和计数控制。 （三）过程控制 可编程控制器的算法模块，如PID等模块具有闭环控制功能，能对温度、压力、流量和速度等进行过程控制。 （四）数据处理 PLC是有数据处理能力，可进行并行运算、BCD码运算并且有A/D、D/A转换功能。 （五）通信 可进行I/O远程控制，PLC之间的数据通信并与上位计算机连接，组成分布式控制系统。 CPU M I/O 编程器 其它外设 1、PLC的CPU CPU是PLC的核心组成部分，目前PLC中常用的CPU有通用微处理器（如8086，Z80，M6800等），单片机（如8051，8096等），位片式微处理器。CPU在PLC中的主要作用如下： ?（1）按系统程序赋予的功能，接收并存储编程器输入的用户数据和程序。 （2）用扫描方式接收现场输入装置的状态和数据，并存入寄存器中。 （3）诊断PLC内部电路的工作状态和编程中的语法错误。 （4）读取用户程序，产生相应的控制信号，启动有关的控制门电路工作；完成数据的存取、传送、变换；执行逻辑和算术运算；实现输出控制、打印、数据通信等。 ? 2、存储器 PLC的存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和工作数据存储器。 （1）系统程序存储器（ROM）用于存放监控程序，功能子程序，命令解释，并存储I/O及内部继电器、计时／定时器、各类寄存器的各种参数。 （2）用户程序存储器（RＡM）用于存放通过编程器输入的用户应用程序，配置锂电池防止信息丢失。 PLC提供EPROM和EEPROM，可将用户程序存入并长期使用。 （3）工作数据存储器RAM存放程序执行时的操作数。 工作数据存储器分为元件映像寄存器区和数据寄存器区。 元件映像寄存器区以位为单位存储PLC开关量输入/输出、定时器、计数器、辅助继电器等软继电器的状态； 数据寄存器区以通道（字）为单位存放各种数据，如：数据运算的源和结果数据、定时器和计数器的初值和当前值、A/D转换的数值。 3、PLC的内部软器件 PLC编程时采用内部软器件模拟硬件，不同厂家的软器件设置相似。一般提供的软器件有：定时器、计数器、数据存储器、各种时钟脉冲、各种运算标志等。 下表给出OMRON公司CQM1H机的软器件。 内部继电器区 输入： 256位 IR000-IR015 输出： 256位 IR100-IR115 工作区：2528位 IR016/116