DHPLC系统工作原理及其应用
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PLC组成及工作原理PLC(可编程逻辑控制器)是一种用于工业自动化控制的专用计算机,广泛应用于各种生产线和工业设备中。
PLC的组成和工作原理是实现其自动化控制功能的关键。
本文将详细介绍PLC的组成和工作原理。
一、PLC的组成PLC主要由以下几个组成部分构成:1.中央处理器(CPU):是PLC的核心部件,负责执行各种控制任务。
CPU通常包括控制单元和数据处理单元。
控制单元用于解析和执行程序指令,数据处理单元用于处理输入输出数据。
2.输入模块:负责将外部信号(如传感器、开关等)转换为数字信号,供CPU 处理。
输入模块通常包括接口电路和信号转换电路。
3.输出模块:负责将CPU处理后的数字信号转换为外部控制信号,控制执行器(如电机、阀门等)。
输出模块通常包括接口电路和功率放大电路。
4.存储器:用于存储PLC程序、数据和中间结果。
存储器通常包括只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)。
ROM存储PLC的固定程序,RAM存储运行时的数据和中间结果。
5.通信接口:用于与其他设备(如人机界面、上位机等)进行通信,实现数据交换和远程监控。
二、PLC的工作原理PLC的工作原理可以总结为以下几个步骤:1.扫描输入:PLC周期性地扫描输入模块,读取外部信号状态。
输入信号经过接口电路和信号转换电路转换为数字信号,供CPU处理。
2.执行程序:CPU根据预先编写的程序指令,对输入信号进行逻辑运算和控制计算。
程序指令包括逻辑运算指令、定时器指令、计数器指令等。
根据运算结果,CPU决定输出模块的状态。
3.更新输出:CPU根据程序指令的运算结果,更新输出模块的状态。
输出信号经过接口电路和功率放大电路转换为控制信号,控制执行器的工作。
4.循环扫描:PLC不断循环执行上述步骤,实现对工业设备的自动化控制。
扫描周期根据具体的应用需求而定,一般在几毫秒到几十毫秒之间。
三、PLC的优势PLC相比传统的继电器控制系统具有以下几个优势:1.可编程性:PLC可以通过编写程序指令来实现各种复杂的控制功能,灵活性高。
PLC计数器的工作原理及应用1. PLC计数器的概述PLC(可编程逻辑控制器)计数器是一种用于对输入脉冲信号进行计数并将计数结果输出的特殊功能模块。
它是PLC的重要组成部分之一,广泛应用于自动化控制系统中。
计数器可以根据设定的规则对输入的脉冲信号进行计数,并根据计数结果执行相应的控制操作。
2. PLC计数器的工作原理PLC计数器通常包括一个计数输入、一个复位输入和一个计数输出。
计数输入接收外部脉冲信号,复位输入用于清零计数器,计数输出将计数结果反馈到PLC系统中进行处理。
计数器具有两种工作模式:正向计数和反向计数。
2.1 正向计数模式在正向计数模式下,当计数器接收到脉冲信号时,计数值将递增。
当计数值达到设定的上限时,计数器将输出一个信号,并根据设定的规则执行相应的操作,如触发其他动作或改变输出状态。
计数器可以根据需求设定计数范围及增量大小。
2.2 反向计数模式在反向计数模式下,当计数器接收到脉冲信号时,计数值将递减。
当计数值达到设定的下限时,计数器将输出一个信号,并根据设定的规则执行相应的操作。
反向计数模式常用于倒计时或一些反向步进控制。
3. PLC计数器的应用场景PLC计数器广泛应用于各种自动化控制系统中,以下列出了几个常见的应用场景:3.1 产线计数在生产线上,PLC计数器可以用于统计产品的生产数量。
通过连接传感器或编码器,计数器可以接收到产品通过的信号,并实时计数。
一旦达到设定的目标数量,计数器将触发停机信号,通知操作员进行下一步操作。
3.2 进料控制在一些包装机械、物料输送系统中,PLC计数器被用于控制物料的进料速度。
通过控制进料电机的工作时间或脉冲信号的频率,计数器可以实时监测物料进料的数量,以保持恒定的供给速率。
3.3 机器循环计数在一些机械设备中,如注塑机、冲压机等,PLC计数器常用于记录机器的循环次数。
通过监测输入信号的变化,计数器可以准确地记录机器的运行情况,并根据设定的条件进行报警或维护。
PLC单片机的原理及应用概述PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种专门用于工业自动化控制的电气设备。
它采用单片机作为核心控制器,通过编程来实现对各种工业设备的控制和监控。
本文将介绍PLC单片机的原理及应用。
PLC单片机的原理PLC单片机的原理主要包括以下几个方面:1.硬件结构:PLC单片机通常由中央处理器、存储器、输入/输出模块、通信模块等组成。
中央处理器是PLC单片机的核心,负责指令的执行和数据的处理;存储器用于存储程序和数据;输入/输出模块用于与外界设备进行数据交互;通信模块用于实现PLC单片机之间或与外部计算机的通信。
2.编程软件:PLC单片机的编程软件通常采用基于图形化的编程语言,如梯形图、功能块图等。
程序员通过编程软件可以编写控制逻辑,包括输入、输出的条件判断、运算、计时、计数等。
3.工作原理:PLC单片机根据编写的控制逻辑程序,通过输入模块获取外部设备的状态信息,经过程序处理后,通过输出模块控制外部设备的动作。
PLC单片机的工作流程一般为:输入采集 -> 程序执行 -> 输出控制。
PLC单片机的应用PLC单片机广泛应用于各行各业的自动化控制系统中,主要包括以下几个领域:1.工业生产线控制:PLC单片机可以用于控制各种生产设备,如机械臂、输送带、机床等。
通过编写控制逻辑,可以实现生产过程的自动化,提高生产效率和质量。
2.家庭自动化:PLC单片机可以用于家庭自动化控制系统的控制中心。
通过与各种设备的连接,如照明设备、空调、电视等,可以实现智能家居的控制,提高居住的舒适度和便利性。
3.交通信号控制:PLC单片机可以用于交通信号的控制。
通过连接传感器、计时器等设备,实现交通信号的智能控制,提高交通流量的效率,减少交通事故。
4.能源管理:PLC单片机可以用于能源管理系统的监控与控制。
通过与能源设备的连接,如发电机、变压器等,可以实现对能源的监测和优化控制,提高能源利用效率和减少能源浪费。
PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析1. 引言1.1 背景介绍PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析引言在过去,传统的电气控制系统多采用硬质逻辑控制器或者继电器进行控制,这种方式存在着控制逻辑复杂、维护困难、扩展性差等问题。
而PLC技术的出现,为工程师们提供了一种更加灵活、可靠且易于维护的控制方案。
通过编程软件编写控制逻辑,并通过PLC控制器来执行这些逻辑,可以实现对生产过程的准确控制和监测。
PLC技术的快速发展不仅促进了工业自动化水平的提高,也为电气工程领域带来了新的发展机遇。
本文将对PLC技术在电气工程及自动化控制中的应用进行详细分析,探讨其优势和未来的发展趋势。
1.2 研究目的本文旨在探讨PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用分析。
具体研究目的包括:深入了解PLC技术的基本原理和特点,探讨PLC在电气工程中的具体应用案例和效果,分析PLC在自动化控制领域中的优势和局限性,以及通过案例分析来验证PLC技术的实际应用价值。
通过本研究,旨在为相关领域的工程师和研究人员提供有关PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用经验和技术指导,促进PLC技术的进一步发展和应用,推动相关领域的技术创新与发展,提升工程领域的自动化水平和效率,为工程及生产实践提供更加可靠、高效的解决方案。
1.3 研究意义PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用已经成为现代工业生产的重要组成部分。
通过深入研究PLC技术的应用,可以更好地掌握电气工程和自动化控制的核心知识和技能,提高工程师在相关领域的实际操作和应用能力。
同时,研究PLC技术还有助于推动工业生产的数字化、智能化和自动化转型,提高生产效率、降低成本、提升产品质量。
此外,随着社会经济的发展和现代工业的快速变革,PLC技术的应用范围将越来越广泛,对于促进产业升级、推动新技术的应用和推广以及推动工程技术的发展都具有重要意义。
因此,对PLC技术在电气工程及其自动化控制中的应用进行深入研究与探讨,不仅有助于推动行业的技术发展和创新,还能够为工程师和相关从业人员提供更多的学习和实践机会,增强他们的竞争力和发展前景。
PLC控制系统概述PLC(Programmable Logic Controller)即可编程逻辑控制器,是一种用来控制工业过程的电子设备。
PLC控制系统是现代工业自动化领域中最常用的控制技术之一,它可以代替传统的继电器控制系统,在许多领域中具有广泛的应用,如工业生产线、能源管理系统、交通信号控制等。
本文将对PLC控制系统的基本概念、工作原理、应用领域和发展趋势进行详细阐述。
一、PLC控制系统的基本概念PLC控制系统是由可编程控制器(PLC)、输入/输出设备(I/O)、人机界面(HMI)以及各种传感器和执行器组成的,它可以根据程序控制输入设备接收到的信号,再根据特定的逻辑规则控制输出设备的动作。
PLC通过控制逻辑来实现对工程过程的自动化控制,具有高度的可编程性和灵活性。
二、PLC控制系统的工作原理PLC控制系统工作的基本原理是输入、输出和控制运算:首先,通过传感器将实时数据转换为电信号,然后这些信号被输入到PLC中;PLC通过内部的逻辑运算对输入信号进行分析和处理,根据预设的控制程序生成输出信号;最后,输出信号通过输出设备控制执行器的动作,实现对被控对象的控制。
三、PLC控制系统的应用领域PLC控制系统在工业自动化领域中具有广泛的应用。
它可以用来控制各种工业生产过程,如流水线生产、装配工艺、化工过程等,可以实现对工业设备的自动化控制。
此外,PLC控制系统还用于能源管理系统、交通信号控制、建筑物自动化等领域。
四、PLC控制系统的发展趋势随着科技的不断发展,PLC控制系统也在不断演进。
一方面,PLC的性能逐渐提升,从最初的16位到现在的32位和64位,处理能力和存储容量大大增加,可以处理更复杂的控制任务;另一方面,PLC逐渐融入各种网络通信技术,如以太网、无线通信等,实现与其他系统的互联互通;此外,PLC控制系统的人机界面也在不断改进,从最初的LED数码显示器到现在的触摸屏、工控机等,提高了操作和监控的便利性。
可编程逻辑控制器的工作原理与应用可编程逻辑控制器(PLC)是一种广泛应用于自动化控制领域的电子设备。
它可实现对生产线上各种设备的自动控制和监测,提高生产效率和质量。
本文将详细介绍PLC的工作原理和应用,并分点列出相关内容。
一、可编程逻辑控制器的工作原理PLC的工作原理可以分为以下几个步骤:1. 输入信号采集:PLC通过输入模块采集各种传感器的信号,如按钮开关、温度传感器、压力传感器等。
2. 信号处理:PLC将采集到的信号进行处理,包括滤波、去抖动等,以确保信号的准确性和稳定性。
3. 逻辑运算:PLC根据预设的逻辑规则对输入信号进行运算和判断,以确定输出信号的状态。
逻辑规则通常由用户通过编程来设定。
4. 输出控制:PLC通过输出模块控制各种执行器的动作,如电动阀门、电机、传送带等。
PLC根据逻辑运算的结果发送控制信号,实现对输出设备的控制。
5. 监测和反馈:PLC可通过输出模块接收执行器的反馈信号,如电机的转速、阀门的开闭状态等。
通过监测和比较反馈信号与预设值,PLC可以检测设备故障并采取相应措施。
6. 编程和参数设置:PLC的工作原理基于用户编写的程序,用户可通过特定的编程语言进行程序设计和参数设置。
编程语言通常采用类似于图形化的函数块图、梯形图等。
二、可编程逻辑控制器的应用PLC广泛应用于各个行业的自动化控制系统中,以下是几个常见的应用领域:1. 工业自动化:PLC在工业自动化中的应用非常广泛,包括生产线控制、装配线控制、流水线控制等。
PLC可根据生产需求和工艺参数,实现设备的自动运行、调节和监测。
2. 汽车制造:在汽车制造中,PLC可用于控制生产线上的各个工艺环节,如焊接、喷涂、装配等。
通过PLC的精确控制,可以大幅提升汽车制造的效率和质量。
3. 建筑自动化:PLC可以用于建筑物内部的通风、空调、照明等系统的控制。
通过PLC的智能控制,可以实现能源的节约和优化。
4. 环境监测:PLC可以用于环境监测系统中,实现对温度、湿度、气体浓度等参数的采集和控制。
PLC在液压系统中的应用PLC(可编程逻辑控制器)是一种电子设备,广泛应用于自动化控制系统中。
它通过编程实现对各种输入和输出设备的控制,实现自动化的运行。
在液压系统中,PLC也得到了广泛的应用。
本文将介绍PLC在液压系统中的应用,包括其原理、优势以及在不同领域的具体应用案例。
一、PLC在液压系统中的原理PLC系统主要由三部分组成:输入模块、中央处理器和输出模块。
输入模块用于接收来自各种传感器的信号,并将信号传输到中央处理器。
中央处理器根据预设的程序进行逻辑运算,然后将结果发送给输出模块。
输出模块接收中央处理器的信号,并通过执行机构实现对液压系统的控制。
在液压系统中,PLC可以监测并控制各种参数,包括压力、流量、温度等。
通过输入模块接收传感器信号,PLC可以实时监测系统中的工作状态。
中央处理器根据预设的程序进行逻辑判断,例如判断液压系统是否正常运行,判断是否需要进行调整或故障排除。
然后,通过输出模块发送信号控制执行机构,实现对液压元件的控制。
二、PLC在液压系统中的优势1. 高精度控制:PLC具有高精度的计算能力和反应速度,可以实时监测和调整液压系统的参数,确保系统的稳定性和可靠性。
2. 灵活性:PLC系统可以根据需要进行编程和设置,适应不同的工况要求。
通过修改程序,可以快速实现液压系统的功能调整和改进。
3. 可靠性:PLC具有较高的可靠性和稳定性。
它采用模块化设计,即使某个模块发生故障,也不会影响整个系统的工作。
4. 远程控制:PLC系统可以通过网络远程进行监控和控制。
这为液压系统的运行和维护提供了更加方便和灵活的方式。
三、PLC在液压系统中的应用案例1. 工业生产线控制:PLC广泛应用于各种工业生产线的控制系统中。
例如,在汽车制造过程中,液压系统被用于模具的操作和传动控制。
PLC可以通过监测传感器信号控制液压动作进行精确的模具操作,提高生产效率和产品质量。
2. 水利工程控制:液压系统在水利工程中的应用十分广泛。
大学PLC电气控制与PLC原理及应用-PLC在
工业中的应用(1)
PLC,即可编程逻辑控制器,它是一种基于数字化电子技术的专业控制装置。
它具有可编程、可控制的特点,在现代工业中被广泛应用。
本文将从大学PLC电气控制与PLC原理及应用出发,介绍PLC在工业中的应用。
一、大学PLC电气控制
大学PLC电气控制是让学生能够掌握PLC控制器的工作过程,以及PLC 在电气控制中的应用。
在学习本科PLC电气控制时,学生一般从PLC 的概念、功能、结构等方面着手。
学生学习过程中还学习了PLC基本指令的编写,运算符的使用,以及如何设计PLC程序等内容。
二、PLC原理与应用
PLC原理与应用是研究PLC的基本知识、原理及其应用方面的内容。
在PLC原理的学习中,学生将深入了解PLC的硬件组成,CPU,通道,输入/输出电路等。
在PLC的应用中,学生将进一步了解如何使用PLC来进行自动化控制,如何建立PLC系统的配置画面等。
三、PLC在工业中的应用
在现代工业中,PLC作为一种先进的自动化控制设备,被广泛应用于各种自动化装备中。
PLC在控制系统中的应用使工业生产线的稳定性得到了保证,减少了出现故障的概率。
同时,PLC在工业中的应用还大大提高了工作效率,缩短了产品的制造周期。
PLC还经常被用来控制温度、
压力、流量等物理量,从而达到控制生产操作的目的。
综上所述,大学PLC电气控制与PLC原理及应用是学生学习PLC知识的重要基础。
而PLC在工业中的应用,也使工业自动化技术得到进一步的推广和发展。
PLC的基本原理和应用介绍概述PLC(Programmable Logic Controller),可编程逻辑控制器,是一种用于工控系统中自动化控制的计算机控制系统。
本文将介绍PLC的基本原理和广泛应用的领域。
一、PLC的基本原理1.1 输入/输出PLC通过多种输入和输出信号与外部设备进行交互。
输入信号可以来自开关、传感器等,输出信号可连接到执行器、显示器等设备。
PLC 通过监测输入信号,根据预设的逻辑程序来决定输出信号状态,从而实现对设备的控制。
1.2 中央处理器(CPU)PLC的中央处理器负责接收输入信号、执行用户编写的程序,并发送输出信号。
CPU拥有高速计算和逻辑运算的能力,确保系统的实时性和稳定性。
1.3 存储器PLC的存储器中存放着运行时所需的逻辑程序和数据,包括输入信号状态、输出信号状态、中间变量等。
存储器的按位访问方式使得PLC能够高效地读写数据。
1.4 编程软件PLC的编程软件用于编写逻辑程序,通常采用类似于流程图的图形化编程语言,或者使用类似于传统编程语言的文本编程方式。
编程软件可以将编写好的逻辑程序下载到PLC的存储器中,以实现自动控制。
二、PLC的应用领域2.1 工业自动化PLC广泛应用于工业自动化领域,用于控制生产线上的机器和设备。
通过编写逻辑程序,PLC可以实现对生产线的启停、速度调节、材料配送等自动化控制操作,提高生产效率和产品质量。
2.2 楼宇自动化在楼宇自动化控制系统中,PLC可用于控制灯光、空调、电梯等设备。
通过根据时间和环境条件编写逻辑程序,PLC可以自动调节设备的运行状态,提高能源利用效率和使用舒适度。
2.3 交通系统PLC在交通系统中的应用主要表现在智能交通信号控制方面。
根据道路实时交通流量、车辆需求等信息,PLC能够自动调整交通信号灯的时序,优化交通流动,减少交通堵塞。
2.4 水处理PLC在水处理系统中的应用非常重要。
通过编写逻辑程序,PLC能够实现对水泵、过滤器、调节阀等设备的控制,确保水处理过程的稳定性和安全性。
台达PLC的原理与应用1. 什么是台达PLC台达PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种常用于工业自动化控制系统的电子设备,广泛应用于各类生产线、工程设备以及机械控制系统中。
其功能主要是根据预先编写好的程序来实现对生产过程的自动控制和监控。
2. 台达PLC的工作原理台达PLC的工作原理可以简单概括为以下几个步骤:•输入信号采集:PLC通过各类传感器、接触器等设备,对外部的输入信号进行采集,例如检测开关状态、测量温度、监测压力等。
•数据处理:采集到的输入信号会经过PLC内部的数字电路进行逻辑运算和算术运算,以及各种数据处理操作,例如计数、计时、加减乘除等。
•运行程序:PLC通过编写好的程序来实现对生产线或设备的控制。
这些程序一般使用类似于Ladder Diagram(梯形图)的编程语言来描述,其逻辑类似于传统电气控制线路图。
•输出控制:根据程序的逻辑判断和运算结果,PLC将指令转换成相应的输出信号,通过继电器、驱动器等装置,控制各类执行器设备的状态,如控制电机启停、开关阀门等。
•监控反馈:PLC不仅可以控制输出设备,还可以将反馈信号发送到监视器、计算机等设备上,实时监控生产过程,并根据需要进行报警、记录、统计等操作。
3. 台达PLC的应用领域台达PLC在工业自动化控制系统中的应用非常广泛,以下列举了一些常见的应用领域:•生产线控制:台达PLC可以对各类生产线进行自动控制和监控,例如流水线生产、装配线控制等。
通过PLC的程序编写和逻辑判断,实现对生产过程中的各个环节进行精确控制。
•机械设备控制:许多机械设备需要对运行过程进行自动控制,例如机床、印刷设备、包装机等。
台达PLC可以根据设定的程序和逻辑,实现对机械设备的自动化操作和控制。
•制造过程控制:在制造过程中,控制温度、压力、流量等参数非常重要。
台达PLC可以通过传感器采集到的数据,实现对制造过程的精确控制和调节,提高生产效率和产品质量。
基于PLC的电梯控制系统设计及应用分析电梯是现代建筑中不可或缺的交通工具,在提高人们出行效率和舒适性方面起着重要作用。
而电梯的稳定运行离不开可靠的控制系统。
本文将基于PLC(可编程逻辑控制器)的电梯控制系统进行设计和应用分析,以详细介绍该系统的工作原理及其在电梯行业中的应用。
一、电梯控制系统设计原理电梯控制系统的设计核心是PLC。
PLC是一种常见的工业自动化控制设备,它能够根据预设程序和输入信号实现自动化控制。
在电梯控制系统中,PLC负责接收来自各个传感器的输入信号,并根据预设的控制程序进行相应的输出。
电梯控制系统一般包括以下几个方面的设计要点:1. 安全控制:电梯的安全性是用户最关心的问题之一。
在设计中,应考虑到各种可能的安全风险,并采取相应的控制措施。
例如,设计紧急停机按钮,当发生紧急情况时能够立即停止电梯的运行;设计安全门开关,当安全门打开时禁止电梯的运行等。
2. 运行控制:电梯的运行应该尽可能地顺畅和高效。
PLC可以实现对电梯的各个部分进行控制,例如电梯驱动器的速度调节、楼层选择器的控制等。
3. 楼层选择控制:当用户在楼层按钮上选择目标楼层时,PLC需要根据输入信号确定电梯的运行方向,并选择最佳的路线进行运行。
这涉及到楼层按钮的检测、运行方向的确定以及路线规划等。
4. 故障检测和报警:PLC可以监测电梯系统的工作状态,一旦发现异常,可以及时检测并发出报警信号,通知维修人员进行处理。
例如,当电梯超载、电气故障或机械故障等情况发生时,系统应该能够及时发出警报。
二、基于PLC的电梯控制系统的应用分析1. 可靠性:使用PLC作为电梯控制系统的核心,可以提高系统的可靠性和稳定性。
PLC具有高可靠性和抗干扰能力,适用于复杂的电梯环境。
同时,PLC还可以进行故障自诊断和自动恢复,减少维修时间。
2. 灵活性:PLC的编程和配置灵活性高,可以根据不同的电梯要求进行定制化设计。
不同于传统的硬连线控制系统,PLC可通过修改程序来实现不同的控制策略,提高电梯系统的适应性和灵活性。
简述plc的工作原理
PLC(可编程逻辑控制器)是一种专门用于工业自动化控制的计算机控制系统。
其工作原理可以概括为以下几步:
1. 输入信号接收:PLC会从外部传感器、按钮、开关等设备接收各种输入信号。
这些信号可以是模拟信号(如温度,压力等)或数字信号(如开关状态)。
2. 信号处理:PLC会对收到的输入信号进行处理,例如将模拟信号转换为数字信号或进行滤波等操作,以保证信号的准确性。
3. 程序执行:PLC内部有一个程序,这个程序由用户自行编写。
一旦收到输入信号,PLC会根据程序执行相应的逻辑运算、控制指令,并生成相应的输出信号。
4. 输出信号控制:PLC会将计算后的结果作为输出信号发送给外部执行器,如电磁阀、电机等。
这些输出信号会对机械设备进行控制,从而实现所需的自动化功能。
5. 监控与通信:PLC内部通常会集成一个监控界面,通过这个界面用户可以实时监测PLC的工作状态、输入输出信号的变化,以及执行结果等。
另外,PLC还可以通过通信接口与其他设备进行数据交换,实现与上位机或其他PLC之间的联网控制。
6. 循环运行:PLC按照设定的周期不断地重复上述步骤,以
保证系统持续地对输入信号进行处理,并及时生成输出信号,以实现稳定的自动化控制。
总结起来,PLC的工作原理是通过接收和处理输入信号,根据用户编写的程序生成相应的输出信号,通过控制执行器完成对机械设备的控制,从而实现工业自动化控制的目的。
PLC组成、工作原理、基本特点以及应用领域1.PLC定义PLC是一种智能控制器,全称是Programmable Logic Controller,就是可编程控制器。
一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制形成一个整体,易于扩展器功能原则而设计。
2.PLC特点(优点)可靠性高,抗干扰能力强功能齐全,设备完善,适用性强易学,操作简单系统的设计,维护方便,改造容易,建造简单体积小,较轻,能耗低3.PLC的结构及各部分的作用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,都是以微处理器为核心的结构。
通常由中央处理单元(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。
中央处理单元(CPU)CPU作为整个PLC的核心,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。
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。
・综述与专论・生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN2006年增刊
DHPLC系统工作原理及其应用李莉 王翀 陈瑶生(华南农业大学动物科学学院,五山 510642)
摘 要: 变性高效液相色谱(DHPLC)是一种高通量筛选DNA序列变异的新技术,从该仪器设备的组成、工作原理、基本操作方法、主要技术特点等作一综述,并对其在基因组领域的应用如SNP分析、双链DNA片段分析、微卫星分析、mRNA定量分析、引物纯度检测等方面及在医学、遗传学方面的应用作了较详细的综述。关键词: DHPLC 原理 应用
WorkingPrinciplesandApplicationofDHPLCSystemLiLi WangChong ChenYaosheng(CollegeofAnimalScience,SouthChinaAgriculturalUniversity,Guangzhou510642)
Abstract: DenaturingHighPerformanceLiquidChromatography(DHPLC)isakindofhighthroughoutnewtech2niquetodetectthemutationoftheDNAsequence.Thestructureoftheinstrument,workingPrinciples,basicmanipulatingmethodandmaintechnicalcharacteristicwerereviewed.Theapplicationsinthemedicine,geneticsandgenomedomainsuchasanalysisofSNP,thefragmentofdoublestrains,microsatellite,thequantitativemRNA,thepuredetectionoftheprime,etalwerereviewedindetail.Keywords: DHPLC Principle Application
基金项目:国家自然科学基金资助(30300249) 作者简介:李莉(19822),女,硕士研究生,专业方向:动物遗传育种与繁殖,电话:020285280277
通讯作者:王翀(19682),女,博士,副教授,主要研究方向:分子遗传学,电话:020285285703,E2mail:betty@scau.edu.cn
变性高效液相色谱(denaturinghighperformanceliquidchromatography,DHPLC)是一种新的高通量筛选DNA序列变异的新技术,这一技术最先由美国Stanford大学Oefner及Underhill等于1995年报道,美国Transgenomic公司采用该原理制造专利化仪器,专利产品为WAVEµDNA片段分析系统(WAVEµDNAfragmentanalysissystem)。1.1 仪器主要组成部分硬件部分:变性高效液相色谱仪(WAVEµ3500HT):WAVEµL27100型四元梯度溶液注入系统(含四元梯度泵),WAVEµL27250型Peltier可冷却、加热自动进样器,WAVEµL27300plus型高精度Peltier柱箱,WAVEµL27400型紫外/可见光检测器,WAVEµL2700在线去气装置:四通道,样品池(可容纳4个96孔PCR板,以便进行大规模分析筛查),WAVE
µ
Maker数据工作站系统(硬件)等。
软件部分:MicrosoftWindows
µ
NT操作系统,
HSMD27000数据工作站控制接口软件,WAVEµ
Maker核苷酸片段分析系统专用软件包。1.2 DHPLC基本原理及其应用用离子对反向高效液相色谱法:①在不变性的温度条件下,检测并分离分子量不同的双链DNA分子或分析具有长度多态性的片段,类似RFLP分析,
也可进行定量RT2PCR及微卫星不稳定性测定(MSI);②在充分变性温度条件下,可以区分单链
DNA或RNA分子,适用于寡核苷酸探针合成纯度分析和质量控制;③在部分变性的温度条件下,变异型和野生型的PCR产物经过变性复性过程,不仅分别形成同源双链,同时也错配形成异源双链,根据柱子保留时间的不同将同源双链和异源双链分离,2006年增刊李莉等:DHPLC系统工作原理及其应用从而识别变异型。根据这一原理,可进行基因突变检测、单核苷酸多态性分析(SNPs)等方面的研究。1.3 DHPLC基本操作方法在进行DHPLC检测之前应设定仪器的参数:①设定dsDNA分离柱的温度,对于部分变性的温度,导入所要检测的DNA序列,WAVE系统中的WAVEµMaker软件可根据待分析片段的DNA序列很方便地预测出柱温。另外斯坦福大学Tm计算网站(http://insertion.stanford.edu/melt.html)提供的Melt软件也可辅助温度选择,解链曲线是确定柱温的最佳参考依据,但WAVEµMaker还可提供更有用的其它信息,最为重要的是分析单一片段中存在的多个解链域。因为一般软件预测的是整个序列的平均解链温度,这只是一系列合适温度条件的中点,最适检测温度还取决于期望检出变异所在区域的局部解链温度。对于dsDNA片段大小、微卫星及mR2NA的定量分析,直接采用50℃的柱温,就是很理想的检测温度。对于RNA和Oligo的检测分析,80℃也是很合适的柱温,不需要另外找软件分析处理。②设定流动相A液和B液的组成:A液含0.1mol/L的TEAA、0.1mol/L的EDTA、0.1%的乙腈。B液含25%乙腈、0.1mol/L的TEAA、0.1mol/L的ED2TA,至于运行时A液与B液的配合比例则视检测的目的不同而有所不同。③设定紫外检测器的波长为260nm。④设定自动加样器的取样样本号、进样量等。⑤根据研究的需要,设定将运行的程序名称并存盘。⑥设定实验结果储存的文件夹、文件名等。1.4 DHPLC主要技术特点DHPLC检测技术的主要特点是:①高通量(highthroughout)检测,适合大规模的SNP筛查及微卫星分型的分析。②自动化程度高:减轻劳动强度,提高检测效率。③灵敏度及特异度均较高:与直接测序相当,检测未知的SNP可达95%以上,已有许多学者进行了DHPLC相关的方法学比较研究,均提示其敏感性和特异性可达96%~100%,明显高于常用的DGGE、CCM、CSGE、SSCP等变异检测技术[5,7,8,26,27,32],目前只有基于毛细管电泳技术发展起来的荧光单链构像多态性分析(F2SSCP)在敏感性和特异性方面能与DHPLC相媲美[12]。④所检测的DNA或RNA片段的长度变动范围广,较适合大片段DNA的筛查。⑤快速:每份样本的检测时间不超过10min,对于高通量的洗脱柱,3min便可检测一个样品。⑥相对价廉:平均每检测一份样本的费用约为10元人民币。将数份样品混合后组成样品池,成本可进一步降低。⑦检测结果以图表显示,
直观易判断。1.5 DHPLC应用1.5.1 SNP检测 在部分变性温度情况下(柱温在53~78℃之间),DHPLC可进行基因突变的检测和未知SNPs筛查。基于异源双链的形成,一个杂合子个体的PCR产物一定含有野生型和突变型两种DNA,并且两者的比例为1∶1,将PCR产物进行变性复性过程,杂交会形成同源双链和异源双链。同样,当把野生型和突变型PCR产物混合后,进行变性复性过程,杂交后也会出现4种情况(图1),它们不仅形成同源双链,同时也错配形成异源双链,异源双链由于碱基对不匹配,在部分变性的温度条件下,
就会在不匹配的碱基对处部分解链,由于单链DNA
带负电荷减少,结合力弱,因此,异源双链比同源双链先洗脱出来,根据柱子保留时间(retentiontime)的差异将同源双链和异源双链分离(图2)。据此可检测反相柱(reverse2phasecolumns)中单个碱基置换、插入或缺失杂合二倍体的片段,可检测DNA片段大小在80~1000bp范围的单碱基突变,对于未知的SNP和单个核苷酸突变,系统检测的准确率大于96%,对于已知的SNP和单个核苷酸突变,系统检测的准确率大于99.9%。对于基因突变的检测及SNP的检测也是DHPLC的最主要用途。鉴于此,中外许多研究者利用DHPLC系统进行了基因突变的研究[16,24,25,27,31,34]、未知SNPs筛查[2,6,10,23,24,33]。
图1 通过杂交形成同源和异源双链
121生物技术通报Biotechnology Bulletin
2006年增刊
图2 同源双链与异源双链在柱子上保留时间不同而分离1.5.2 双链DNA片段分析 在非变性温度条件下(柱温50~52℃),DHPLC主要有三个方面的应用:
①双链DNA片段的分析与纯化;②微卫星的分析;
③RT2PCR产物的定量分析。在非变性温度下,DNA双链不解开,由于PCR
产物片段大小的不同,在柱子内停留的时间也有差异,小片段的DNA分子首先被洗脱出来,通过紫外吸收光(260nm)检测,WAVE
µ
Maker核苷酸片段分
析系统专用软件包将其转换为不同的峰型,参照分子量标准,通过软件系统便可读出PCR产物的不同
图3 DHPLC系统和琼脂糖凝胶电泳对HaeⅢ酶切质粒pUC18分析图谱比较片段大小。DHPLC区分DNA片段大小的灵敏度很高,每个峰能检测到0.5ng的DNA样品,且对产物的大小分辨率可达到1%的水平,即100bp左右的DNA可分离出其相差1bp的片段,1000bp左右能分离相差10bp的片段大小,分离范围广,约50~2000bp内的片段大小均能很好分辨,图3展示了用HaeⅢ酶切质粒pUC18后的琼脂糖凝胶电泳图谱和DHPLC系统分析图谱,对于采用琼脂糖凝胶电泳不能分离较接近的片段,如257bp和267bp,DH2PLC系统能有效分离,对于所需片段可根据峰的位置用Transgenomic自动收集器对DNA片段进行纯化、回收一步完成,回收产物可用于进一步的测序或克隆等。Huber等(1995)[19]用DHPLC系统快速而精确地分析了烷基化物多个负粒子DNA片段的大小。1.5.3 微卫星分析 由于微卫星核心序列重复数的差异是形成多态性的基础,引发微卫星位点发生突变的原因主要为“滑链错配”,这将导致微卫星的等位基因之间会产生几个或十几个碱基的差异,且等位基因呈共显性,利用其等位基因片段大小的差异,便可通过DHPLC系统将其不同的基因型区分开。图4展示了用DHPLC系统和PAGE胶对微卫星PCR产物检测分析对照。Devaney和Marino
(2000)[11]利用DHPLC分析了人HUMTH01位点的