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PLC基本原理解析

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-5 脉冲捕获的机制图3-2 PLC的扫描工作过程3.读取输入在PLC的存储器中,设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态,分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。

PLC基本原理解析

1.PLC的工作模式

Micro830可编程序控制器有三种工作模式,即运行(RUN)、本地编程(PRO)和远程状态(REM),可以通过PLC面板上的模式选择开关进行选择。

在RUN模式下,PLC工作在本地运行,编程中断,不能改变控制器的状态。此时程序不能被修改,使用中,为保证控制器程序不被意外地修改,会选择此档。

在PRO模式下,PLC工作在本地编程,编程终端可以对控制器程序进行修改,但不能改变控制器的工作状态。

在REM模式下,PLC工作在远程状态。编程终端可远程地改变控制器的工作状态(编程、测试或运行),并可在远程运行状态下修改程序,修改过程比编程状态下更严谨而复杂,一定要经历测试的步骤,这种形式适合不停机的程序修改。

Micro830控制器模块上有一个工作模式转换开关,当此开关转到PRO位置时将停止用户程序的运行,进行程序修改;在RUN位置时,将起动用户程序的运行。在RUN位置时,电源通电后自动进入运行模式;模式开关在REM位置时,电源通电后CPU自动进入运行模式,用户同时可以对控制器进行程序修改。

在编程软件与PLC之间建立起通信连接前,将转换开关转到REM模式,通过菜单命令就可以改变CPU的RUN或PRO模式。

2.PLC的工作原理

PLC通电后,需要对系统硬件和软件做一些初始化的工作,之后便反复不停地分阶段处理各种不同的任务,如图3-2所示,这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

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图3-2 PLC的扫描工作过程

3.读取输入

在PLC的存储器中,设置了一片区域来存放输入信号和输出信号的状态,分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。在读取输入阶段,PLC把所有外部数字量输入电路的ON/OFF状态读入到输入映像寄存器。外接的输入电路闭合时,对应的输入映像寄存器为1状态,梯形图中对应的输入点的常开触点接通,常闭触点断开。外接的输入电路断开时,对应的输入映像寄存器为0状态,梯形图中对应的输入点的常开触点断开,常闭触点接通。

4.执行用户程序

PLC的用户程序由若干条指令组成,指令在存储器中按顺序排列。在RUN工作模式的程序执行阶段,当没有跳转指令时,CPU从第一条指令开始,逐条顺序地执行用户程序,直到梯级结束。当梯级结束时,CPU检查系统的智能模块是否需要服务。

在执行指令时,从I/O映像寄存器或其他位元件的映像寄存器读出其状态,并根据指令的要求执行相应的逻辑运算,运算的结果写入到相应的映像寄存器中。因此,各映像寄存器(只读的输入映像寄存器除外)的内容随着程序的执行而变化。

在程序执行阶段,即使外部输入信号的状态发生了变化,输入映像寄存器的状态也不会随之而变,输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的读取输入阶段被读入。执行程序时,对输入/输出的存取通常是通过映像寄存器,而不是实际的I/O点,这样做有以下几点好处:(www.xing528.com)

1)程序执行阶段的输入值是固定的,程序执行完再用输出映像寄存器的值更新输出点,使系统的运行稳定;

2)用户程序读写I/O映像寄存器比读写I/O点快得多,这样可以提高程序的执行速度;

I3)/O点必须按位来存取,而映像寄存器可按位、字节、字或双字来存取,灵活性好。

5.通信处理

在智能模块通信处理阶段,CPU模块检查智能模块是否需要服务,如果需要,读取智能模块的信息并存放在缓冲区中,供下一扫描周期使用。在信息通信处理阶段,CPU处理通信口接收到的信息,在适当的时候将信息传给通信请求方。

6.CPU自诊断测试

自诊断测试包括定期检查EEPROM、用户程序存储器、I/O模块状态以及I/O扩展总线的一致性,将监控定时器复位,以及完成一些别的内部工作。

7.修改输出

CPU执行完用户程序后,将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出模块并锁存起来。梯形图中某一输出位的线圈“通电”时,对应的输出映像寄存器为1状态。信号经输出模块隔离和功率放大后,电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电,其常开触点闭合,使外部负载通电工作。若梯形图中输出点的线圈“断电”,对应的输出映像寄存器中存放的二进制数为0,将它送到继电器型输出模块,对应的硬件继电器的线圈断电,其常开触点断开,外部负载断电,停止工作。

如图3-3所示梯形图程序中,_IO_EM_DI_00代表外部的按钮,结合PLC的循环扫描工作方式分析可知:当按钮动作后,左面的程序只需要一个扫描周期就可完成对IO EM_DO_03的刷新。

PLC这种循环扫描工作方式对于高速变化的过程可能漏掉变化的信号,也会带来系统响应的滞后,可以采用立即输入输出、脉冲捕获、高速计数器或中断技术等。

对持续时间较短的脉冲,PLC为本地的数字量输入提供了脉冲捕获的功能。当脉冲捕获使能后,该输入端上的状态变化将被锁定直至被PLC读取,如图3-4所示。脉冲捕捉的实现机制是外部数字量输入经光隔离和数字滤波后进入脉冲捕捉功能环节,之后再进入CPU进行处理,如图3-5所示。

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图3-3 梯形图示例

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图3-5 脉冲捕获的机制

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