可編程邏輯控制器是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲器,在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。
可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī),其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同,基本構(gòu)成為:
1、電源
電源用于將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所需的直流電j目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。
2、中央處理單元(CPU)
中央處理器是PLC的控制中樞,也是PLC的核心部件,其性能決定了PLC的性能。
中央處理器由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成,這些電路都集中在一塊芯片上,通過地址總線、控制總線與存儲器的輸入/輸出接口電路相連。中央處理器的作用是處理和運(yùn)行用戶程序,進(jìn)行邏輯和數(shù)學(xué)運(yùn)算,控制整個系統(tǒng)使之協(xié)調(diào)。
3、存儲器
存儲器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路,它的作用是存放系統(tǒng)程序、用戶程序、邏輯變量和其他一些信息。其中系統(tǒng)程序是控制PLC實(shí)現(xiàn)各種功能的程序,由PLC生產(chǎn)廠家編寫,并固化到只讀存儲器(ROM)中,用戶不能訪問。
4、輸入單元
輸入單元是PLC與被控設(shè)備相連的輸入接口,是信號進(jìn)入PLC的橋梁,它的作用是接收主令元件、檢測元件傳來的信號。輸入的類型有直流輸入、交流輸入、交直流輸入。
5、輸出單元
輸出單元也是PLC與被控沒備之間的連接部件,它的作用是把PLC的輸出信號傳送給被控設(shè)備,即將中央處理器送出的弱電信號轉(zhuǎn)換成電平信號,驅(qū)動被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出的類型有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘門輸出。
PLC除上述幾部分外,根據(jù)機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備,其作用是幫助編程、實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通信。常用的外部設(shè)備有編程器、打印機(jī)、盒式磁帶錄音機(jī)、計(jì)算機(jī)等。
PLC有以下特點(diǎn):
(1)可靠性高。由于PLC大都采用單片微型計(jì)算機(jī),因而集成度高,再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能,提高了系統(tǒng)的可靠性。
(2)編程容易。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句,其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多,除中、高檔PLC外,一般的小型PLC只有16條左右。由于梯形圖形象而簡單,因此容易掌握、使用方便,甚至不需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識,就可進(jìn)行編程。
(3)組態(tài)靈活。由于PLC采用積木式結(jié)構(gòu),用戶只需要簡單地組合,便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模,因此,可適用于任何控制系統(tǒng)。
(4)輸入/輸出功能模塊齊全。PLC的**優(yōu)點(diǎn)之一,是針對不同的現(xiàn)場信號(如直流或交流、開關(guān)量、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等),均有相應(yīng)的模板可與工業(yè)現(xiàn)場的器件(如按鈕、開關(guān)、傳感電流變送器、電機(jī)啟動器或控制閥等)直接連接,并通過總線與CPU主板連接。
(5)安裝方便。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比,PLC的安裝既不需要專用機(jī)房,也不需要嚴(yán)格的屏蔽措施。使用時只需把檢測器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子正確連接,便可正常工作。
(6)運(yùn)行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的,因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度,都是繼電器邏輯控制無法相比的。
近年來,微處理器的使用,特別是隨著單片機(jī)大量采用,大大增強(qiáng)了PLC的能力,并且使PLC與微型機(jī)控制系統(tǒng)之間的差別越來越小,特別是高檔PLC更是如此。