可編程控制器(PLC)是在20世紀60年代發(fā)展起來的、以微處理器為核心,把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)控制裝置。國際電工委員會(IEC)頒布的PLC定義為:可編程邏輯控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),專為工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用而設(shè)計。它采用編制程序的存儲器,執(zhí)行存儲邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出接口,控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。目前,PLC已被廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中,已成為最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制裝置之一。
PLC實質(zhì)上是一種專用于工業(yè)控制的計算機,它的基本組成包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分包括CPU、存儲器、I/O接口、擴展接口、通信接口以及電源等,PLC的基本組成如下圖所示。軟件部分包括系統(tǒng)軟件和用戶程序等。
1、PLC硬件組成
①CPU
PLC的核心部件,由大規(guī)模集成電路(LSI)或超大規(guī)模的集成電路(VLSI)芯片構(gòu)成,有8位、16位和32位等處理器,是運算和控制中心。通常所采用的處理器性能越高,PLC的功能就越強。
②存儲器
存放系統(tǒng)軟件(程序)、用戶程序和運行數(shù)據(jù)的單元,包括只讀存儲器(ROM)和隨機讀寫存儲器(RAM)。大多數(shù)PLC都可采用擴展存儲器,如多媒體卡(MMC)、壓縮閃存卡(CF)和安全數(shù)字卡(SD)等。
③I/O接口
PLC與現(xiàn)場信號的連接部件。PLC通過輸入接口獲得現(xiàn)場各種參數(shù)的信號(電壓、電流等)等;而通過輸出接口,PLC把執(zhí)行程序后得到的結(jié)果送到現(xiàn)場的執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)控制,如繼電器、電磁閥、控制閥等。
④擴展接口
用于PLC擴展I/O點數(shù)、信號類型和功能。擴展接口的形式有串行擴展、并行擴展和專用擴展等。
⑤通信接口
用于連接編程設(shè)備(如編程終端、筆記本電腦和組態(tài)站)、I/O模塊和其他智能設(shè)備等。通常分為通用接口和專用接口兩種。通用接口包括RS232、RS485、通用串行總線接口(USB)、以太網(wǎng)口等;專用接口指各PLC廠家專有的接口,如A-B PLC的缺省協(xié)議(DF1)和增強型數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線等。
⑥電源。把外部電源變成PLC內(nèi)部所需要的直流電源。很多小型PLC還可向外提供隔離的直流電源如24VDC。
2、PLC軟件組成
PLC的軟件組成分為系統(tǒng)軟件(系統(tǒng)程序)和用戶程序兩部分。
①系統(tǒng)軟件
由制造廠家設(shè)計和提供,包括固化在控制器存儲器中的系統(tǒng)程序、各種智能模塊或接口的固件、編程終端軟件,以及在組態(tài)站上安裝使用的各種組態(tài)編程軟件等。系統(tǒng)軟件通常用于編程組態(tài)、系統(tǒng)診斷、輸入輸出處理、編譯、仿真、網(wǎng)絡(luò)及通信處理、內(nèi)部和外部監(jiān)控等。如羅克韋爾自動化(RA)的ControlLogix系統(tǒng)中的各種固件軟件、組態(tài)站用的Studio5000、RSLogix Emulate 5000、FactoryTalk View和西門子的WinCC、Step7等都是系統(tǒng)軟件。
②用戶程序
指用戶根據(jù)工程應(yīng)用的控制要求,按照使用的PLC所規(guī)定的編程語言(或指令系統(tǒng))而編寫的應(yīng)用程序。用戶程序常采用梯形圖、結(jié)構(gòu)文本、功能塊等方式來編寫,然后用編程工具(如手持編程器、智能圖形終端、組態(tài)站或工程師站)進行編程并輸入到PLC的存儲器中去。用戶程序除PLC的控制邏輯外,對有人機界面的系統(tǒng)還包括界面(如觸屏、操作面板或工作站等)的應(yīng)用程序等。如壓縮機控制程序、有毒的可燃氣體檢測系統(tǒng)(GDS)組態(tài)文件等,都屬于用戶程序。
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