PLC使用的物理存储器
1)随机存取存储器。CPU可以读出随机存取存储器(RAM)中的数据,也可以将数据写入RAM。它是易失性的存储器,电源中断后,存储的信息将会丢失。
RAM的工作速度高,价格便宜,改写方便。在关断PLC的外部电源后,可以用锂电池保存RAM中的用户程序和某些数据。
2)只读存储器。只读存储器(ROM)的内容只能读出,不能写入。它是非易失的,电源消失后,仍能保存存储的内容,ROM一般用来存放PLC的操作系统。
3)快闪存储器和可电擦除可编程只读存储器。快闪存储器(Flash EPROM)简称为FEPROM,可电擦除可编程的只读存储器简称为EEPROM。它们是非易失性的,可以用编程装置对它们编程,兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点,但是将信息写入它们所需的时间比RAM长得多。它们用来存放用户程序和断电时需要保存的重要数据。
(2)微存储卡
SIMATIC微存储卡基于FEPROM,用于在断电时保存用户程序和某些数据。微存储卡用来作装载存储器(Load Memory)或作便携式媒体。
(3)装载存储器与工作存储器
1)装载存储器。装载存储器是非易失性的存储器,用于保存用户程序、数据和组态信息。所有的CPU都有内部的装载存储器,CPU插入存储卡后,用存储卡作装载存储器。项目下载到CPU时,保存在装载存储器中。装载存储器具有断电保持功能。
2)工作存储器。工作存储器是集成在CPU中的高速存取的RAM。为了提高运行速度,CPU将用户程序中与程序执行有关的部分,例如组织块、功能块、功能和数据块从装载存储器复制到工作存储器。装载存储器类似于计算机的硬盘,工作存储器类似于计算机的内存条。CPU断电时,工作存储器中的内容将会丢失。
(4)断电保持存储器
断电保持存储器(保持性存储器)用来防止在电源关闭时丢失数据,暖启动后断电保持存储区中的数据保持不变。冷启动时断电保持存储器的值被清除。
CPU提供了2048B的保持存储器,可以在断电时,将工作存储器的某些数据(例如数据块或位存储器M)的值保存在保持存储器中。断电时CPU有足够的时间来保存数量有限的指定的存储单元的值。断电时选择的工作存储器的值被复制到保持存储器,首先进行求和运算,保存校验和之后,被保持的值写入非易失存储器。校验和与CPU的操作系统需要保持的其他值不会占用给用户使用的2048B保持存储器。电源恢复后,系统将保持存储器保存的断电之前工作存储器的数据,恢复到原来的存储单元。需要保存的数据如果超过2048B,将被拒绝。
在暖启动时,所有非保持的位存储器被删除,非保持的数据块的内容被复位为装载存储器中的初始值。保持存储器和有保持功能的数据块的内容被保持。可以用下列方法设置变量的断电保持属性:
1)位存储器中的变量:可以在PLC变量表或分配表(见5.5.2节)中,定义从MBO开始的有断电保持功能的位存储器的地址范围。
2)FB的局部变量:如果生成FB时激活了“仅符号访问”属性,可以在FB的界面区定义单个变量是否有保持功能。如果没有激活FB的该属性,只能在指定的背景数据块中定义所有的变量是否有断电保持属性。
3)全局数据块中的变量:如果激活了“仅符号访问”属性,则可以对每个变量单独设置断电保持属性。如果禁止了DB的该属性,则只能设置DB中所有的变量是否有断电保持属性。
在线时可以用CPU操作员面板上的“MRES”按钮复位存储器,只能在STOP模式复位存储器。存储器复位使CPU进入所谓的“初始状态”,清除所有的工作存储器,包括保持和非保持的存储区,将装载存储器的内容复制给工作存储器,数据块中变量的值被初始值替代。编程设备与CPU的在线连接被中断,诊断缓冲区、时间、IP地址、硬件组态和激活的强制任务保持不变。
如果在CPU断电时更换了存储卡,CPU上电时将复位存储器。
我们知道PLC控制是继电器控制和计算机控制的结合。继电器控制是负责外围的设备,计算机是负责里面的程序。在图1-6中,左边是输入,右边是输出,核心部分是里面的程序。这里强调一点就是上面仅仅显示的是输入/输出的连线问题,并不代表输入/输出的联系,它们之间的联系是通过中间的程序体现出来的。刚才我们知道SB1可以控制KM1和KM2来实现两个电动机的启动,SB2实现两个电动机的停止。这个是留给我们的程序来做的,下面来看看我们的程序是如何设计的?
其实左边部分和右边部分刚才已经看到了,上面的I0.0和I0.1只是开关SB1和SB2的代号,把它转换成两个线圈了,但是编程用户并不把它当成SB1和SB2,它们只是和程序之间有个对应关系罢了。比较一下图1-5的继电器控制和图1-7的PLC控制,其实它们基本上是一样的,只不过刚才采用的是继电器控制中的常开和常闭符号,现在采用的是梯形图中的常开和常闭符号。它们的工作原理是一样的。例如,当我们按下开关SB1后,线圈I0.0导通,通过吸合作用使梯形图中的常开闭合,I0.1本来就是闭合的,Q0.0线圈是导通的,所以开关KM1吸合,M1启动。10s之后,开关T37吸合,线圈Q0.1是导通的,所以开关KM2吸合,M2启动。
停止过程也一样。细心的人可以看到,图1-5的继电器控制里面SB2是常闭的,在图1-7的PLC控制里面是常开的。这是由PLC的特性所决定的,就是说,所有的开关在刚开始都是开的。看着好像逻辑有问题,但是只要在编写程序时把SB2作为常闭就可以了,只是它的连接线是常开罢了。这样的一个好处就是把连接线和控制电路分开了。这样有三个好处:
(1)接线时就只注意哪些是输入,哪些是输出。
(2)设计程序时方便。如果它是常闭就设计成常闭,是常开就设计成常开。
(3)I0.1和常闭符号之间只差一个非。如果0代表常开,则非0就代表常闭。NOT I0.1代表常闭。
我们再来看看图1-7,SB1是启动按钮,SB2是停止按钮,现在如果把SB1作为停止按钮,SB2是启动按钮,我们没有必要管外面的连线,只需要修改里面的程序就可以了。这就是它比继电器控制有优势的地方了。如果对于比较复杂的系统来说,要重新换一种方法时,如果是继电器控制的话,要拔掉多少根线,然后再要连接多少根线。可是对于PLC控制来说只要修改其中的部分程序就可以了。这样不仅对设计带来了方便,而且可靠性也得到了提高。
从这个简单的例子我们可以看出,对于以后我们进行PLC控制设计时,主要有两个方面:
分配I/O接口。
设计程序。3.PLC控制原理简述
(1)当按下SB1时,输入继电器I0.0的线圈通电,I0.0的常开触点闭合,使输出继电器Q0.0的线圈得电,Q0.0对应的硬输出触点闭合,KM1得电,M1开始运转,同时,Q0.0的一个常开触点闭合并自锁。
(2)时间继电器T37的线圈通电开始延时,10s后T37的常开触点闭合,输出继电器Q0.1的线圈得电,Q0.0对应的硬输出触点闭合,KM2得电,M2开始运转。
(3)当按下SB2时,输入继电器I0.1的线圈通电,I0.1的常闭触点断开,Q0.0、T37的线圈均断电,Q0.1的线圈也断电,Q0.0、Q0.1两个硬输出触点随之断开,KM1、KM2断电,M1、M2停转。
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PLC是Programmable Logic Controller的缩写,意思就是可编程逻辑控制器。其实这是早期的PLC,由于它仅仅是用来进行逻辑控制的,所以称为可编程逻辑控制器。但是随着微电子技术的发展,开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元,使PLC不仅可以进行逻辑控制,而且可以进行模拟量的控制。所以在1980年美国电器制造协会(NEMA)又重新命名为可编程控制器(Programmable Controller),但是为了避免和个人计算机(PC,Personal Computer)混淆,继续沿用PLC。
上面只是对它的字面意思的解释,那到底什么是可编程控制器呢?它的定义是可编程控制器是一种数字运算的电子系统,是专为工业环境下应用而设计的。它采用可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。