第八讲 PLC控制系统的硬件组态及通信网络
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PLC的硬件系统组成PLC的构成框图和计算机是一样的,都由中央处理器(CPU)、存贮器和输入/输出接口等构成。
因此,从硬件结构来说,可编程控制器实际上就是计算机,图1是其硬件系统的简化框图。
从图中可以看出PLC内部主要部件有:(1)CPU(Central Process Unit)CPU是PLC的核心组成部分,与通用微机的C PU一样,它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢,故称为“电脑”。
其功能是:a、按PLC中系统程序赋予的功能,•接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
b、用扫描方式接收现场输入装置的状态式数据,并存入映象寄存器或数据寄存器中。
c、诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误。
d、在PLC进入运行状态后,从存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令规定的任务,产生相应的信号,去启闭有关控制门电路。
分时分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等操作,完成用户程序中规定的逻辑式算术运算等任务。
根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容,再由输出映象寄存器的位状态式数据寄存器的有关内容,实现输出控制、制表、打印式数据通讯等。
PLC常用的C PU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。
通用的微处理器常用的是8位机和16位机,如Z80A、8085、8086、6502、M6800、M6809、M68000等。
单片机常用的有8039、8049、8031、8051等。
双极型位片式微处理器常用的有AM D2900、AMD2903等。
①用通用微处理器作CPU在低档PLC中,用Z80A做CPU较为普遍,Z80A用于P LC有如下长处:Z80(或Z80A)CPU及其配套的芯片廉价、普及、通用,用这套芯片制成的PC,给维修及推广普及带来方便。
PLC网络与通信一、数据通信网络的基本概念(一)数据通信系统的基本组成1.传送设备:包括发送器和接收器。
PLC网络称主站和从站。
2.通信介质:连接传送设备的数据线。
主要有同轴电缆、双绞线、光纤等。
3.通信协议:数据通信所必须遵守的规则。
由国际上公认的标准化组织或其他专业团体集体制定。
主要国际化组织⏹国际标准化组织ISO(International Standard Organization)制定了开放式互相通讯协议OSI(Open System Interconnection)⏹国际电子电气工程师协会IEEE(Institute of Electrical and ElectronicEngineer)建立了IEEE802通信协议标准。
⏹美国高级研究院ARPA(Advanced Research Projects Agency)开发了TCP/IP和FTP通信协议⏹美国通用汽车公司GM(General Motor)制定了制造自动化协议MAP(Manufacture Automation Protocol)目前,PLC与上位计算机之间的通信可按照标准化协议进行,但PLC与PLC之间、PLC与远程I/O通信协议还未标准化。
(二)数据通信方式1.数据传送方向(1)单工通信数据的传送始终保持同一个方向,而不能进行反向传送。
(2)半双工通信数据可以在两个方向上传送,但同一时刻只限于一个方向传送。
(3)全双工通信数据可以在两个方向上同时发送和接收。
2.同步传送和异步传送(1)同步传送(synchronous transmission)是将很多个字符组成一个信息组(通常称为帧),用同步字符来表示信息组的开始,由定时信号实现发送的同步的传送方式。
传送速率高,但软、硬件价格也高。
(2)异步传送(asynchronous transmission)是指按一种约定的格式将数据信息一帧一帧地不同时传送的方式。
(如PLC串行通信)3.并行通信和串行通讯(1)并行通信传送数据的每一位同时发送或接收。
PLC的硬件组成和功能介绍PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)是一种广泛应用于自动化控制领域的设备。
它通过编程实现对工业过程的控制和监测。
而PLC的核心部分就是它的硬件组成。
本文将介绍PLC的硬件组成和功能,让读者更好地理解和使用PLC。
一、PLC的硬件组成1. 中央处理器(CPU)PLC的中央处理器是其核心部件,类似于人的大脑。
它负责执行各个输入输出(I/O)模块的数据处理和控制逻辑的运算。
中央处理器通常由微处理器、存储器、时钟等组成,能够高效地处理各种任务。
2. 输入输出模块(I/O模块)PLC的输入输出模块是连接PLC与外部设备的接口。
它负责接收外部信号的输入,并输出控制信号到外部设备。
输入模块将外部信号转换成数字信号,传送给中央处理器进行处理;输出模块则将中央处理器输出的数字信号转换成外部设备可以识别的信号。
3. 电源模块电源模块为PLC提供电力供应,确保其正常运行。
电源模块通常具备过载保护、输入电压稳定性等功能,以保证PLC系统的可靠性和稳定性。
4. 通信模块通信模块允许PLC与其他设备进行数据交换和通信。
通过通信模块可以实现PLC与计算机、上位机、仪器仪表等设备的连接,实现数据共享和控制指令传输,提高系统的智能化和灵活性。
二、PLC的基本功能1. 输入信号读取和处理PLC通过输入模块读取外部传感器和开关等设备的状态信号。
输入信号经过滤波、采样和数据处理等操作后,被中央处理器用于逻辑判断和控制。
2. 逻辑运算和控制中央处理器利用输入信号和程序中设定的逻辑条件进行逻辑运算,得出控制结果。
它根据程序的指令,控制输出模块产生相应的控制信号,用于控制执行器、电机、阀门等执行设备的状态。
3. 数据存储和处理PLC除了控制功能外,还具备大容量的存储器,用于储存程序、数据和运行日志等信息。
中央处理器负责对这些数据进行处理和管理,实现对系统状态和数据的监测和分析。
PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。
其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接.对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内,其组成框图如图1所示;对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,其组成框图如图2所示。
无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合。
图1 整体式PLC组成框图图2 模块式PLC组成框图尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样,但各部分的功能作用是相同的,下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。
1.中央处理单元(CPU)同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。
PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等)。
小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器.目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC中多达8 个CPU.对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片.字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。
位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。
位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求.在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面:1) 接收从编程器输入的用户程序和数据.2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。