1、PLC的基本概念
可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員,是為工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展,這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍,因此,今天這種裝置稱作可編程控制器,簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆,所以將可編程控制器簡稱PLC
2、PLC的基本結構
PLC實質是一種專用于工業控制的計算機,其硬件結構基本上與微型計算機相同。
a. 中央處理單元(CPU)
中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據;檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態,并能診斷用戶程序中的語法錯誤。北京捷麥PLC上電前3秒為初始化時間。當PLC投入運行時,首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據,并分別存入I/O映象區,然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序,經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后,最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置,如此循環運行,直到停止運行。
b、存儲器
存儲器是具有記憶功能的半導體電路,它的作用是存放系統程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統程序是控制PLC實現各種功能的程序,由PLC生產廠家編寫,并固化到只讀存儲器(ROM)中,用戶不能訪問。
用戶可實際用到的部分為用戶程序和邏輯變量。
c 、輸入輸出單元
輸入單元是PLC與被控設備相連的輸入接口,是信號進入PLC的橋梁,它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有開關量輸入DI、模擬量輸入AI。
輸出單元也是PLC與被控設備之間的連接部件,它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設備,即將中央處理器送出的弱電信號轉換成電平信號,驅動被控設備的執行元件。輸出的類型有繼電器輸出DO、晶體管輸出DO、模擬量電壓或電流輸出AO。
d、接口
PLC的接口是PLC與其它設備進行交互的通道。傳統PLC只有串口(一般為RS485)或者網口用來連接上位機組態軟件或者其它終端設備。 北京捷麥PLC除了提供串口外大部分都提供了網口、4G(GPRS)、短信、電臺、WIFI等一種或多種通訊方式,為遠程組態提供了極大的便利。
e、電源
PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的,因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。在標稱的電源波動范圍內,可以不采取其它措施而將PLC直接連接到電源上。 北京捷麥PLC可使用DC9~30V寬電壓供電,工業控制中常用的DC12V和DC24V都可不做任何改變直接接入。
3、PLC的工作原理
掃描技術。當PLC投入運行后,其工作過程一般分為三個階段,即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間,PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。 北京捷麥PLC的掃描周期為1ms。
a、輸入采樣階段
在輸入采樣階段,PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據,并將它們存入I/O映象區中的相應的單元內。輸入采樣結束后,轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中,即使輸入狀態和數據發生變化,I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此,如果輸入是脈沖信號,則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期,才能保證在任何情況下,該輸入均能被讀入。
b、用戶程序執行階段
在用戶程序執行階段,PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時,又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路,并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算,然后根據邏輯運算的結果,刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態;或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態;或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。
即,在用戶程序執行過程中,只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化,而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化,而且排在上面的梯形圖,其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用;相反,排在下面的梯形圖,其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
c、輸出刷新階段
當掃描用戶程序結束后,PLC就進入輸出刷新階段。在此期間,CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路,再經輸出電路驅動相應的外設。這時,才是PLC的真正輸出。
4、北京捷麥PLC選型
北京捷麥PLC產品列表(截至2020年6月) | ||||||
型號 | IO清單 | 接口清單 | 備注 | |||
AI/DI | DI | 晶體管輸出 | 繼電器輸出 | |||
3 | - | 2 | - | 0.5W433M電臺、串口 | ||
3 | - | 2 | - | WIFI、串口 | ||
8 | 4 | - | 6 | 網口、TTL串口*3、RS485 | 共四路串口 | |
3 | - | 2 | - | 4G、串口 | ||
8 | 4 | - | 6 | 網口、TTL串口*2、RS485 | 共三路串口 | |
8 | 8 | - | 8 | 雙網口、TTL串口、雙路RS485 | 共三路串口 | |
4 | - | - | 2 | 4G、網口、TTL串口、RS485 | 共兩路串口 | |
8 | 4 | - | 6 | 4G、網口、TTL串口*2、RS485 | 共三路串口 | |
8 | 8 | - | 8 | 4G、雙網口、TTL串口、雙路RS485 | 共三路串口 | |
3 | 3 | - | 3 | 網口、TTL串口*2、RS485 | 共三路串口 | |
3 | 3 | - | 3 | 4G、雙網口、TTL串口、雙路RS485 | 共三路串口 |
注① :上表中的TTL串口可轉換為其它電平,訂貨時告知,默認TTL電平。
注② :“AI/DI”表示AI和DI復用通道,可設置檔位。
注③ :所有PLC都可以選擇C語言編程或者梯形圖編程(類西門子梯形圖語法)
注④ :T33E和T63E都可測試1路AC交流電壓和2路AC交流電流。
注⑤ :T31P、T41P、T33E、T63E有默認出廠程序,不用編程也可以正常使用。