ABB-INNIS11-貝利模塊-Bailey
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結(jié)合PLC的組成和結(jié)構(gòu)分析PLC的工作原理更容易理解。PLC是采用周期循環(huán)掃描的工作方式,CPU連續(xù)執(zhí)行用戶(hù)程序和任務(wù)的循環(huán)序列稱(chēng)為掃描。CPU對(duì)用戶(hù)程序的執(zhí)行過(guò)程是CPU的循環(huán)掃描,并用周期性地集中采樣、集中輸出的方式來(lái)完成的。一個(gè)掃描周期主要可分為:
(1)讀輸入階段。 每次掃描周期的開(kāi)始,先讀取輸入點(diǎn)的當(dāng)前值,然后寫(xiě)到輸入映像寄存器區(qū)域。在之后的用戶(hù)程序執(zhí)行的過(guò)程中,CPU訪(fǎng)問(wèn)輸入映像寄存器區(qū)域,而并非讀取輸入端口的狀態(tài),輸入信號(hào)的變化并不會(huì)影響到輸入映像寄存器的狀態(tài),通常要求輸入信號(hào)有足夠的脈沖寬度,才能被響應(yīng)。
(2)執(zhí)行程序階段。 用戶(hù)程序執(zhí)行階段,PLC按照梯形圖的順序,自左而右,自上而下的逐行掃描,在這一階段CPU從用戶(hù)程序的第一條指令開(kāi)始執(zhí)行直到最后一條指令結(jié)束,程序運(yùn)行結(jié)果放入輸出映像寄存器區(qū)域。在此階段,允許對(duì)數(shù)字量I/O指令和不設(shè)置數(shù)字濾波的模擬量I/O指令進(jìn)行處理,在掃描周期的各個(gè)部分,均可對(duì)中斷事件進(jìn)行響應(yīng)。
(3)處理通信請(qǐng)求階段。 是掃描周期的信息處理階段,CPU處理從通信端口接收到的信息。
(4)執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試階段。在此階段CPU檢查其硬件,用戶(hù)程序存儲(chǔ)器和所有I/O模塊的狀態(tài)。
(5)寫(xiě)輸出階段。每個(gè)掃描周期的結(jié)尾,CPU把存在輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)輸出給數(shù)字量輸出端點(diǎn)(寫(xiě)入輸出鎖存器中),更新輸出狀態(tài)。然后PLC進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)周期,重新執(zhí)行輸入采樣階段,周而復(fù)始。
如果程序中使用了中斷,中斷事件出現(xiàn),立即執(zhí)行中斷程序,中斷程序可以在掃描周期的任意點(diǎn)被執(zhí)行。
如果程序中使用了立即I/O指令,可以直接存取I/O點(diǎn)。用立即I/O指令讀輸入點(diǎn)值時(shí),相應(yīng)的輸入映像寄存器的值未被修改,用立即I/O指令寫(xiě)輸出點(diǎn)值時(shí),相應(yīng)的輸出映像寄存器的值被修改。
2. PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備,不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。
3. PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線(xiàn),開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線(xiàn),屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地,接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。
4. PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線(xiàn)纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè),以防止外界信號(hào)的干擾。
5. 交流輸出線(xiàn)和直流輸出線(xiàn)不要用同一根電纜,輸出線(xiàn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線(xiàn)和動(dòng)力線(xiàn),避免并行。
(1)抗干擾能力強(qiáng),可靠性高
微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能,但抗干擾能力差,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾,電源波動(dòng),機(jī)械振動(dòng),溫度和濕度的變化,都可以使一般通用微機(jī)不能正常工作。而PLC在電子線(xiàn)路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取生產(chǎn)廠(chǎng)家長(zhǎng)期積累的工業(yè)控制經(jīng)驗(yàn),主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路,I/0系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路;在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮;在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施;在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施;所有這些使PLC具有較高的抗干擾能力。PLC的平均無(wú)故障時(shí)間通常在幾萬(wàn)小時(shí)以上,這是一般微機(jī)不能比擬的。
繼電器—接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力,但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn),使設(shè)備連線(xiàn)復(fù)雜,且觸點(diǎn)在開(kāi)閉時(shí)易受電弧的損害,壽命短,系統(tǒng)可靠性差。而PLC采用微電子技術(shù),大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成,大部分繼電器和繁雜連線(xiàn)被軟件程序所取代,故壽命長(zhǎng),可靠性大大提高。
(2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng)
PLC及外圍模塊品種多,可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中,只需在PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線(xiàn)即可,不需要諸如繼電器之類(lèi)的物理器件和大量而又繁雜的硬接線(xiàn)線(xiàn)路。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí),可以用編程器在線(xiàn)或離線(xiàn)修改程序,同一個(gè)PLC裝置用于不同的控制對(duì)象,只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。PLC的輸入輸出可直接與交流220 V,直流24V等強(qiáng)電相連,并有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。
(3)編程方便,易于使用
PLC是面向用戶(hù)的設(shè)備,PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。PLC程序的編制,采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類(lèi)似,這種編程語(yǔ)言形象直觀,容易掌握,不需要專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語(yǔ)言,只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間學(xué)會(huì)。
(4)功能完警
PLC的輸入輸出系統(tǒng)功能完善,性能可靠,能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量和模擬量的輸入輸出。由于采用了微處理器,它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O等諸多功能,不僅具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能,而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印及報(bào)表生成功能。此外,它還可以和其他微機(jī)系統(tǒng)、控制設(shè)備共同組成分布式或分散式控制系統(tǒng),還能實(shí)現(xiàn)成組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運(yùn)算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運(yùn)算及快速中斷等功能。因此PLC具有極強(qiáng)的適應(yīng)性,能夠很好地滿(mǎn)足各種類(lèi)型控制的需要。
(5)設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短
用繼電器—接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程,必須首先按工藝要求畫(huà)出電氣原理圖,然后畫(huà)出繼電器屏(柜)的布置和接線(xiàn)圖等,進(jìn)行安裝調(diào)試,以后修改起來(lái)十分不便。而采用PLC控制,由于其靠軟件實(shí)現(xiàn)控制,硬件線(xiàn)路非常簡(jiǎn)潔,并為模塊化積木式結(jié)構(gòu),且已商品化,故僅需按性能、容量(輸入輸出點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存大小)等選用組裝,而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行,因而縮短了設(shè)計(jì)周期,使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。由于用軟件編程取代了硬接線(xiàn)實(shí)現(xiàn)控制功能,大大減輕了繁重的安裝接線(xiàn)工作,縮短了施工周期。因?yàn)?/span>PLC是通過(guò)程序完成控制任務(wù)的,采用了方便用戶(hù)的工業(yè)編程語(yǔ)言,且都具有強(qiáng)制和仿真的功能,故程序的設(shè)計(jì)、修改和調(diào)試都很方便,這樣可大大縮短設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。
(6)體積小,維護(hù)操作方便
PLC體積小,質(zhì)量輕,便于安裝。PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài),還能通過(guò)各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等,對(duì)此均有醒目的指示,非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。