PLC的发展史、基本结构、工作原理及机型选择方法.docx

PLC的发展史、基本结构、工作原理及机型选择方法简介可编程控制器（简称PLC）：是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算顺序控制定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.1PLC发展历史20世纪60年代末期美国汽车制造工业竞争激烈为了适应生产工艺不断更新的需要在1968年美国通用汽车公司（GM）首先公开招标对控制系统提出的具体要求基本为：a。它的继电控制系统设计周期短更改容易接线简单成本低。b。它能把计算机的功能和继电器控制系统结合起来。但编程要比计算机简单易学、操作方便。c。系统通用性强。1969年美国数字设备公司（DEC）根据上述要求研制出世界上第一台PLC并在GM公司汽车生产线上首次试用成功实现了生产的自动化。其后日本、德国等相继引入可编程序控制器迅速发展起来但是主要应用于顺序控制只能进行逻辑运算故称为可编程逻辑控制器简称PLC。其定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算顺序控制定时计数与算术操作等面向用户的指令并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体易于扩充其功能的原则设计。1.2基本结构PLC可编程序控制器实施控制其实质就是按一定算法进行输入输出变换并将这个变换与以物理实现。输入输出变换、物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点同时物理实现也是PLC与普通微机相区别之处其需要考虑实际控制的需要应能排除干扰信号适应于工业现场输出应放大到工业控制的水平能为实际控制系统方便使用所以PLC采用了典型的计算机结构主要是由微处理器（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入输出接口（I/O）电路、通信接口及电源组成。PLC的基本结构如下图所示：1.2.1中央处理单元(CPU)中央处理单元(CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a.接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时首先它以扫描的方式采集现场各输入装置的状态和数据并分别存入I/O映象寄存区然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算并将结果送入I/O映象寄存区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后最后将I/O映象寄存区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置如此循环直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统或采用三CPU的表决式系统。这样即使某个CPU出现故障整个系统仍能正常运行。1.2.2存储器可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。PLC常用的存储器类型：（1）RAM（RandomAssessMemory）这是一种读/写存储器(随机存储器)其存取速度最快由锂电池支持。（2）EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）这是一种可擦除的只读存储器。在断电情况下存储器内的所有内容保持不变。(在紫外线连续照射下可擦除存储器内容)。（3）EEPROM(ElectricalErasableProgrammableReadOnlyMemory)这是一种电可擦除的只读存储器。使用编程器就能很容易地对其所存储的内容进行修改。PLC存储空间的分配：虽然各种PLC的CPU的最大寻址空间各不相同但是根据PLC的工作原理其存储空间一般包括以下三个区域：（1）系统程序存储区（2）系统RAM存储区（包括I/O映象寄存区和系统软设备等）。（3）用户程序存储区系统程序存储区：在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。系统RAM存储区：系统RAM存储区包括I/O映象寄存区以及各类软元件如：逻辑线圈、数据寄存器、计时器、计数器、变址寄存器、累加器等存储器。（1）I/O映象寄存区：由于PLC投入运行后只是在输入采样阶段才依次读入各输入状态和数据在输出刷新阶段才将输出的状态和数据送至相应的外设。因此它需要一定数量的存储单元