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2021年8月10日可編程控制器 > 教育裝備 >可編程控制器實驗裝置

可編程控制器,可編程控制器基本結構與工作原理

可編程控制器，可編程控制器基本結構與工作原理，可編程控制器，英文稱Programmable Logical Controller，簡稱PLC。它是一個以微處理器為核心的數字運算操作的電子系統裝置，專為在工業現場應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產過程。PLC是微機技術與傳統的繼電接觸控制技術相結合的產物，它克服了繼電接觸控制系統中的機械觸點的復雜接線、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優點，又照顧到現場電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學；調試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應用于生產實踐。
一、可編程控制器的基本結構
可編程控制器主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成（如下圖所示）。
1、CPU模塊
CPU模塊又叫中央處理單元或控制器，它主要由微處理器（CPU）和存儲器組成。它用以運行用戶程序、監控輸入/輸出接口狀態、作出邏輯判斷和進行數據處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規定的各種操作，將結果送到輸出端，并響應外部設備（如編程器、電腦、打印機等）的請求以及進行各種內部判斷等。PLC的內部存儲器有兩類，一類是系統程序存儲器，主要存放系統管理和監控程序及對用戶程序作編譯處理的程序，系統程序已由廠家固定，用戶不能更改；另一類是用戶程序及數據存儲器，主要存放用戶編制的應用程序及各種暫存數據和中間結果。
2、I/O模塊
I/O模塊是系統的眼、耳、手、腳，是聯系外部現場和CPU模塊的橋梁。輸入模塊用來接收和采集輸入信號。輸入信號有兩類：一類是從按鈕、選擇開關、數字撥碼開關、限位開關、接近開關、光電開關、壓力繼電器等來的開關量輸入信號；另一類是由電位器、熱電偶、測速發電機、各種變送器提供的連續變化的模擬輸入信號。
可編程序控制器通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調節閥、調速裝置等執行器，可編程序控制器控制的另一類外部負載是指示燈、數字顯示裝置和報警裝置等。
3、電源
可編程序控制器一般使用220V交流電源。可編程序控制器內部的直流穩壓電源為各模塊內的元件提供直流電壓。
4、編程器
編程器是PLC的外部編程設備，用戶可通過編程器輸入、檢查、修改、調試程序或監示PLC的工作情況。也可以通過專用的編程電纜線將PLC與電腦聯接起來，并利用編程軟件進行電腦編程和監控。
5、輸入/輸出擴展單元
I/O擴展接口用于將擴充外部輸入/輸出端子數的擴展單元與基本單元（即主機）連接在一起。
6、外部設備接口
此接口可將編程器、打印機、條碼掃描儀,變頻器等外部設備與主機相聯，以完成相應的操作。
二、可編程控制器的工作原理
可編程控制器有兩種基本的工作狀態，即運行（RUN）狀態與停止（STOP）狀態。在運行狀態，可編程序控制器通過執行反映控制要求的用戶程序來實現控制功能。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應隨時可能變化的輸入信號，用戶程序不是只執行一次，而是反復不斷地重復執行，直至可編程序控制器停機或切換到STOP工作狀態。
除了執行用戶程序之外，在每次循環過程中，可編程序控制器還要完成內部處理、通信處理等工作，一次循環可分為5個階段（如圖所示）
在內部處理階段，可編程序控制器檢查CPU，模塊內部的硬件是否正常，將監控定時器復位，以及完成一些別的內部工作。
在通信服務階段，可編程序控制器與別的帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。
在輸入處理階段，可編程序控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態讀入輸入映像寄存器。
在程序執行階段，即使外部輸入信號的狀態發生了變化，輸入映像寄存器的狀態也不會隨之而變，輸入信號變化了的狀態只能在下一個掃描周期的輸入處理階段被讀入。
在輸出處理階段，CPU將輸出映像寄存器的通/斷狀態傳送到輸出鎖存器。

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