与一般的计算机一样,CPU是整个PLC的控制中枢,它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊的进行工作。CPU主要完成下述工作:
(1)接收、存储用户通过编程器等输入设备输入的程序和数据。
(2)用扫描的方式通过I/O部件接收现场信号的状态或数据,并存入输入映像寄存器或数据存储器中。
(3)诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。
(4) PLC进入运行状态后,执行用户程序,完成各种数据的处理、传输和存储相应的内部控制信号,以完成用户指令规定的各种操作。
(5)响应各种外围设备(如编程器、打印机等)的请求。
PLC采用的CPU随机型不同而不同, 目前,小型PLC为单CPU系统,中型及大型则采用双CPU甚至多CPU系统。目前,PLC通常采用的微处理器有三种:通用微处理器、单片微处理器(即单片机)、位片式微处理器。
2)、 存储器
PLC系统中的存储器主要用于存放系统程序、用户程序和工作状态数据。PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器。
(1)系统存储器
系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序,并固化在ROM内,用户不能更改。它使PLC具有基本的功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。
(2)用户存储器
用户存储器包括用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)两部分。用户程序存储器用来存放用户针对具体控制任务采用PLC编程语言编写的各种用户程序。用户程序存储器根据所选用的存储器单元类型的不同(可以是RAM、EPROM或EEPROM存储器),其内容可以由用户修改或增删。用户数据存储器可以用来存放(记忆)用户程序中所使用器件的ON/OFF状态和数据等。用户存储器的大小关系到用户程序容量的大小,是反映PLC性能的重要指标之一。
为了便于读出、检查和修改,用户程序一般存于CMOS静态RAM中,用锂电池作为后备电源,以保证掉电时不会丢失信息。为了防止干扰对RAM中程序的破坏,当用户程序经过运行正常,不需要改变,可将其固化在只读存储器EPROM中。现在有许多PLC直接采用EEPROM作为用户存储器。
工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。存放在RAM中,以适应随机存取的要求。在PLC的工作数据存储器中,设有存放输入输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器等逻辑器件的存储区,这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要,部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态,这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。
由于系统程序及工作数据与用户无直接联系,所以在PLC 产品样本或使用手册中所列存储器的形式及容量是指用户程序存储器。当PLC提供的用户存储器容量不够用,许多PLC还提供有存储器扩展功能。
存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器RAM,另一种是只读存储器或可擦除可编程的只读存储器ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。
3)、输入/输出接口
输入/输出接口是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入接口把外部设备(如开关、按钮、传感器)的状态或信息读入CPU,通过用户程序的运算与操作,把结果通过输出接口传递给执行机构(如电磁阀、继电器、接触器等)。
在输入/输出接口电路中,一般均配有电子变换、光耦合器和阻容滤波等电路,以实现外部现场的各种信号与系统内部统一信号的匹配和信号的正确传递,PLC正是通过了这种接口实现了信号电平的转换。发光二极管(LED)用来显示某一路输入端子是否有信号输入。当系统的I/O点数不够时,可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。
(1)输入接口电路
各种PLC的输入接口电路结构大都相同,按其接口接受的外信号电源划分有两种类型:直流输入接口电路、交流输入接口电路。其作用是把现场的开关量信号变成PLC内部处理的标准信号。PLC的输入接口电路如图2所示。
在输入接口电路中,每一个输入端子可接收一个来自用户设备的离散信号,即外部输入器件可以是无源触点,如按钮、开关、形程开关等,也可以是有源器件,如各类传感器、接近开关、光电开关等。在PLC内部电源容量允许条件下,有源输入器件可以采用PLC输出电源(24V),否则必须外设电源。
(2)输出接口电路
为适应不同负载需要,各类PLC的输出都有三种类型的接口电路,即继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。其作用是把PLC内部的标淮信号转换成现场执行机构所需的开关量信号,驱动负载。发光二极管(LED)用来显示某一路输出端子是否有信号输出。
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