一、PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路

PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路可分為三部分，即輸入部分、內(nèi)部控制電路和輸出部分。輸入部分采集輸入信號(hào)，輸出部分就是系統(tǒng)的執(zhí)行部件。這兩部分與繼電器控制電路相同。內(nèi)部控制電路通過編程方法實(shí)現(xiàn)控制邏輯，用軟件編程代替繼電器電路的功能。其等效工作電路如圖5-4所示。

圖5-4　PLC控制系統(tǒng)的等效工作電路

1、輸入部分

輸入部分由外部輸入電路、PLC輸入接線端子和輸入繼電器組成。外部輸入信號(hào)經(jīng)PLC輸入接線端子去驅(qū)動(dòng)輸入繼電器的線圈。每個(gè)輸入端子與相同編號(hào)的輸入繼電器有著惟一確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)外部的輸入元件處于接通狀態(tài)時(shí)，對(duì)應(yīng)的輸入繼電器線圈“得電”（注意：這個(gè)輸入繼電器是PLC內(nèi)部的“軟繼電器”，就是我們?cè)谇懊娼榻B過的存儲(chǔ)器基本單元中的某一位，它可以提供任意多個(gè)動(dòng)合觸點(diǎn)或動(dòng)斷觸點(diǎn)供PLC內(nèi)部控制電路編程使用）。

為使輸入繼電器的線圈“得電”，即讓外部輸入元件的接通狀態(tài)寫入與其對(duì)應(yīng)的基本單元中去，輸入回路要有電源。輸入回路所使用的電源，可以用PLC內(nèi)部提供的24　V　直流電源（其帶載能力有限），也可由PLC外部獨(dú)立的交流或直流電源供電。

需要強(qiáng)調(diào)的是，輸入繼電器的線圈只能是由來自現(xiàn)場(chǎng)的輸入元件（如控制按鈕、行程開關(guān)的觸點(diǎn)、晶體管的基極-發(fā)射極電壓、各種檢測(cè)及保護(hù)器件的觸點(diǎn)或動(dòng)作信號(hào)等）驅(qū)動(dòng)，而不能用編程的方式去控制。因此，在梯形圖程序中只能使用輸入繼電器的觸點(diǎn)，不能使用輸入繼電器的線圈。

2、內(nèi)部控制電路

所謂內(nèi)部控制電路，是指由用戶程序（一般用梯形圖語言或指令語句表編制的）形成的用“軟繼電器”來代替硬繼電器的控制邏輯。其作用是按照用戶程序規(guī)定的邏輯關(guān)系，對(duì)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)、判斷、運(yùn)算和處理，然后得到相應(yīng)的輸出。

3、輸出部分

輸出部分是由在PLC內(nèi)部且與內(nèi)部控制電路隔離的輸出繼電器的外部動(dòng)合觸點(diǎn)、輸出接線端子和外部驅(qū)動(dòng)電路組成，用來驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

PLC的內(nèi)部控制電路中有許多輸出繼電器，每個(gè)輸出繼電器除了有為內(nèi)部控制電路提供編程用的任意多個(gè)動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)外，還為外部輸出電路提供了一個(gè)實(shí)際的動(dòng)合觸點(diǎn)與輸出接線端子相連。

驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載電路的電源必須由外部電源提供，電源種類及規(guī)格可根據(jù)負(fù)載要求去配備，只要在PLC允許的電壓范圍內(nèi)工作即可。

二、掃描工作方式

可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故它的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)上的，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。由于CPU的運(yùn)算處理速度很高，使得外部出現(xiàn)的結(jié)果從宏觀上看似乎是同時(shí)完成的。這種分時(shí)操作的過程稱為CPU對(duì)程序的掃描。掃描是一種形象化的術(shù)語，用作描述CPU是如何完成分配給它的各種任務(wù)的方式。

掃描從0000號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期，然后再從頭開始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)。

順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單直觀，它簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，并為PLC的可靠運(yùn)行提供了非常有用的保證。一方面，所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果馬上就可以被將要掃描到的指令所利用；另一方面，還可以通過CPU設(shè)置的定時(shí)器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于CPU內(nèi)部故障使程序進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。

三、PLC的工作過程

PLC的工作過程就是程序執(zhí)行過程。PLC投入運(yùn)行后，便進(jìn)入程序執(zhí)行過程。它分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣（或輸入處理）階段、程序執(zhí)行（或程序處理）階段和輸出刷新（或輸出處理）階段，如圖5-5所示。

圖5-5　PLC程序執(zhí)行的過程

1、輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式按順序?qū)⑺休斎攵说妮斎胄盘?hào)狀態(tài)（開或關(guān)，即ON或OFF、“1”或“0”）讀入到輸入映像寄存器中寄存起來，稱為對(duì)輸入信號(hào)的采樣，或稱輸入處理。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

2、程序執(zhí)行階段

在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令時(shí)，，需要的輸入狀態(tài)或其它元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行結(jié)果寫入元素映像寄存器中。也就是說，，于每個(gè)元素來說，元素映像寄存器中寄存的內(nèi)容，，隨程序執(zhí)行的進(jìn)程而變化。

3、輸出刷新階段

當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。此時(shí)，元素映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備（負(fù)載），這就是PLC的實(shí)際輸出。

PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)工作周期（或掃描周期）。工作周期的長短與程序的長短（即組成程序的語句多少）有關(guān)，通常為幾十毫秒。

PLC在每次掃描中，對(duì)輸入信號(hào)采樣一樣，對(duì)輸出刷新一次。這就保證了PLC在執(zhí)行程序階段，輸入映像寄存器和輸出鎖存電路的內(nèi)容或數(shù)據(jù)保持不變。

四、PLC對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則

總結(jié)上面分析的程序執(zhí)行過程，可以得出PLC對(duì)輸入／輸出的處理規(guī)則，如圖5-6所示。對(duì)應(yīng)于圖中的數(shù)字標(biāo)號(hào)說明如下：

圖5-6　PLC對(duì)輸入/輸出的處理規(guī)則

①輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸入端子在上一個(gè)工作周期的輸入采樣階段所刷新的狀態(tài)。

②輸出映像寄存器（包含在元素映像寄存器中）的狀態(tài)，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果確定。

③輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)，由上一個(gè)工作周期的輸出刷新階段存入到輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。

④輸出端子上的輸出狀態(tài)，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。

⑤程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)（數(shù)據(jù)），由輸入映像寄存器和輸出映像寄存器讀出。

完，歡迎評(píng)論關(guān)注，謝謝