荊門西門子PLC一級代理商

時間：2023-05-30

作者：潯之漫智控技術(上海)有限公司

荊門西門子PLC一級代理商

可編程序控制器(PLC)的工作方式及工作原理

1.工作方式

可編程序控制器有兩種工作方式,即RUN(運行)方式與STOP(停止)方式。

在RUN方式,通過執(zhí)行反晚控制要求的用戶程序來實現控制功能。在CPU模塊的面板上用“RUN"LED顯示當前的工作方式。

在STOP方式.CPI不執(zhí)行用戶程序,可用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序.設置可編和p控制器的硬件功能,并將用戶程序和硬件設置信息下載到可編程序控制器。

如果有致命錯誤,在它之前不允許從停止方式進入運行方式?？删幊绦蚩刂破鞑傩蜗到y(tǒng)儲存非統(tǒng)命錯誤供用戶檢查,但不會從運行方式自動進人停止方式。

2.用方式開關改變工作方式

CPU模塊上的方式開關在STOP位置時將停止用戶程序的運行;在RUN位置時,將啟可用戶程序的運行。方式開關在STOP或TERM(terminal,終端)位置時,電源通電后CPU自動進入STOP方式;在RUN位置時,電源通電后自動進人RUN方式。

3.用STEP7-Micro/WIN32編程軟件變工作方式

在用編程軟件控制CPU的工作方式之前;首先應在編程軟件與可編程序控制器之間走立起通信連接,并將方式開關設置在RUN或TERM位置。允許用編程軟件政變CPU的工作方式。在軟件中單擊1具條上的運行按鈕可進人運行方式,單擊停止按鈕可進人停止方式選擇“PLC-運行"菜單命令可進人運行方式,選擇“PLC一停止"菜單命令可進人停止方式。

4.在程序中改變工作方式

在程序中插人STOP指令，可使CPU由RUN方式進人STOP方式。

可編程序控制器的工作原理

可編程序控制器通電后,需要對硬件和軟件做一些初始化的工作。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應各種輸人信號,初始化后反復不停地分階段處理各種不同的任子(見圖2-9),這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。

1.讀取輸入

在可編程序控制器的存儲器中,設置了一片區(qū)域來存放輸人信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸人映像寄存器和輸出映像寄存器。CPU以字節(jié)(8位)為單位來讀寫輸人/輸出(L/O)映像寄存器。

在讀取輸人階段,可編程序控制器把所有外部數字量輸人電路的ON/OFF(1/0)狀態(tài)讀人輸人映像寄存器。外接的輸人電路閉合時,對應的輸人映像寄存器為樣1狀態(tài),梯形圖中對應的輸人點的常開觸點接通,常閉觸圖2-9掃描過程點斷開。外接的輸人電路斷開時,對應的輸人映像寄存器為0狀態(tài),梯形圖中對應的輸人點的常開觸點斷開,常閉觸點接通。

圖2-9掃描過程

2.執(zhí)行用戶程序

可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成,指令在存儲器*順序排列。在RUN序工作方式的程序執(zhí)行階段,在沒有跳轉指令時，CPU從一條指令開始,逐條順序地執(zhí)行用戶程序,直至遇到結束(END)指令，遇到結束指令時,CPU檢查系統(tǒng)的智能模塊是否雷要服務。

在執(zhí)行指令時,從VO映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài),并根抑指令的要求執(zhí)行相應的邏輯運算,達算的結果寫人到相應的映像寄存器中。因此,各映像寄存器(只讀的輸人映像寄存器除外)的內容隨著程序的執(zhí)行而變化。

在程序執(zhí)行階段,即使外部輸人信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸人映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變,輸人信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取輸人階段被讀人。執(zhí)行程序時，對輸人/輸出的存取通常是通過映像寄存器,而不是實際的O點,這樣做有以下好處:

(1)程序執(zhí)行階段的輸人值是固定的,程序執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的值新輸出點,使系統(tǒng)的運行穩(wěn)定。

(2)用戶程序讀寫DO映像寄存器比讀寫I0點快得多,這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。

(3)I/0點必須按位來存取.而映像寄存器可按位、字節(jié)、字或雙字來存取,靈括性好。

3.通信處理

在智能模塊通信處理階段,CPL模塊檢查智能模塊是否需要服務,如果需要,讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中,供下一掃描周期使用。在通信信息處理階段,CPU處理通信口接收到的信息,在適當的時候將信息傳送給通信請水方。

4.CPU自診斷測試

自診斷測試包括定期檢查EEPROM、用戶程序存儲器、L0模塊狀態(tài)以及IO擴展總線的一致性,將監(jiān)控定時器復位,以及完成些別的內部工作。

5.修改輸出

CPU執(zhí)行完用戶程序后,將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。柳形圖中某一輸出位的線圈“通電"時.對應的輸出映像寄存器為1狀態(tài)。信號經輸出模塊隔離和功率放大后,繼電器型輸出模塊中對應的硬件繼電器的線圈通電,其常開觸點閉合,使外部負載通電工作。若梯形圖中輸出點的線圈“斷電",對應的輸出映像寄存器中存放的二述制數為0,將它送到繼電器型輸出模塊,對應的硬件維電器的線圓斷電,其常開觸點斷開,外部負載斷電.停止工作。

當CPU的工作方式從RLN變?yōu)镾TOP時,數字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài),或保持當時的狀態(tài)(見8.2節(jié))。默認的設置是將數字輸出清零,模擬量輸出保持后寫的值。

6，中斷程序的處理

如果在程序中使用了中斷,中斷事件發(fā)生時立即執(zhí)行中新程序,中斷程序可能在掃描周期的任意點上被執(zhí)行:

7.立即1/O處理

在程序執(zhí)行過程中使用立即1/O指令可以直接存取VO點:用立即/O指令讀輸人點的值時,相成的輸人映像寄存器的值未被新。用立即O指令來西寫輸出占時葉,相應的出映像寄存器的值被新。

下面用一個簡單的例子來進一步說明可編程序控制器的掃捕工作過程,圖2-10中的可能程序控制著控制系統(tǒng)與圖2-8中的綜電器拉制電路的功能相同，起動按鈕SBI和停止共與SB2的常開觸點分別接在編號為0.1和0.2的輸人端,接觸器KM的線圖接在編號為0.0日輸出端。如果熱繼電器R動作其常閉觸點斷開后需于動復位,可將FR的常閉觸點與接觸器KM的線圈申聯,這樣可以少用一個可編程序控制器的輸人點。

圖2-10梯形圖中的10.1與10.2是輸人變量,00.0是輸出變量,它們都是梯形圖中的答程元件。10.1與接在輸人端子0.1的SB1的常開觸點和輸人映像寄存器I0.1相對應,Q0.0與接在輸出端子0.0的可編程序控制器內的輸出電路和輸出映像寄存器Q0.0相對應。

梯形圖以指令的形式儲存在可編程序控制器的用戶程序存儲器中,圖2-10中的梯形圖與下面的4條指令相對應,“//"之后是該指令的注釋。

LD 10.1 //接在左們母線上的10.1的常開觸點

0 Q0.0 //與10.1的常開觸點并聯的O0.0的常開社點

AN 10.2 //與升聯電路出聯的0.2的常閉觸點

= Q0.0 //Q0.0的線圈

圖2-10中的梯形圖完成的理輯運算為:

圖2-10 PLC外部接線圖與梯形國

在讀取輸人階段,CPU將SB1.SB2的常開觸點的ON/OFF狀態(tài)讀人相應的輸人映像寄存器,外部觸點按通時二進制數1存人寄存器,反之存人0。

執(zhí)行一條指令時,從輸人映像寄存帶101中取山二進制數并存人堆棧的棧**,堆棧是存儲器中的一片特殊的區(qū)域。

執(zhí)行二條指令時,從輸出映像寄存器Q0.0中取出二進制數,并與校**中的二進制數相"或”(觸點的并聯對應“或"運算),運算結果存人棧**。

執(zhí)行三條指令時,取出輸人映像寄存器T0.2中的二進制數,因為是常閉觸點，收反后與的運算結果相"與"(電路的串聯對應“與"運算),然后存人棧**。

執(zhí)行四條指令時,將棧**中的二進制數送人Q0.0的輸出映像寄存器。

在修改輸出階段，CPU將各輸出映像寄存器中的二進制數傳送給輸出模塊并鎮(zhèn)存起來，如果輸出映像害存器00.0中存放的是一進制數1.外技的KM線用將通電.反之將斷電。

20I0.1、10.2和Q0.0的波形中的高電平表示按下按鈕或KM線圈通電,當t

可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時,執(zhí)行一次圖2-9所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期,其典型值為1-100ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關系。用戶程序較長時,指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當大的比例。

2.24輸入/輸出滯后時間

輸人/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應時問,是指可編程序控制器的外部輸人信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔,它由輸人電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產生的滯后時間二部分組成。

輸人模塊的RC濾波電路用米濾除由輸人端引人的干擾噪聲,因外接輸人觸點動作時產生的抖動引起的不良影響,濾波電路的時間常數決定了輸人濾波時間的長短,有的可編程序控制器如S7-200的部分輸人點的輸人延遲時間可以設置。

輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關,繼電器型輸出電路的滯后時向一般在10mm左右;雙向晶閘管型輸出電路在負載接通時的滯后時問約為1m,負載由導通到斷開時的大滯后時間為10ms晶體管型輸出電路的滯后時間小于Ims。

由掃描工作方式引起的滯后時間長可達兩個多掃描周期。

可編程序控制器總的響成延遲時間一般只有幾十毫秒,對于一般的系統(tǒng)是無關緊要的。要求輸人和輸出信號之間的滯后時問盡量短的系統(tǒng),可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。

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