PLC将现场数据实时上传给监控设备,监控设备则将这些数据动态实时显示出来,以便操作人员和技术人员随时掌握系统运行的情况,操作人员能够通过监控设备向PLC发送操控指令,也把具有这种功能的设备称为人机界面。PLC厂家通常都提供专用的人机界面设备,目前使用较多的有操作屏和触摸屏等。这两种设备均采用液晶显示屏,通过专用的开发软件可设计用户工艺流程图,与PLC联机后能够实现现场数据的实时显示。操作屏同时还提供多个可定义功能的按键,而触摸屏则可以将控制键直接定义在流程图的画面中,使得控制操作更加直观。
(3)存储设备
存储设备用于保存用户数据,避免用户程序丢失。有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器等多种形式,配合这些存储载体,有相应的读写设备和接口部件。
(4)输入/输出设备
用于接收信号和输出信号的专用设备。例如条码读入器、打印机等。第三节 PLC的工作原理
PLC是基于电子计算机的工业控制器,从PLC产生的背景来看,PLC系统与继电器控制系统有着极深的渊源,因此一个继电器控制系统必然包含:输入部分、逻辑电路部分和输出部分。输入部分的组成元件大体上是各类按钮、转换开关、行程开关、接近开关、光电开关等;输出部分则是各种电磁阀线圈、接触器、信号指示灯等执行元件。将输入与输出联系起来的就是逻辑电路部分,一般由继电器、计数器、定时器等器件的触点、线圈按照要求的逻辑关系连接而成,能够根据一定的输入状态输出所要求的控制动作。
PLC系统也同样包含这三部分,唯一的区别是,PLC的逻辑电路部分用软件来实现,用户所编制的控制程序体现了特定的输入/输出逻辑关系。举例来说,电路中有两个输入,分别为起动按钮(SB1)、停止按钮(SB2);1个输出为接触器KM。
当用PLC来完成这个控制任务时,可将输入条件接入PLC,而用PLC的输出单元驱动接触器KM,它们之间要满足的逻辑关系由程序实现。与
两个输入按钮信号经过PLC的接线端子进入输入接口电路,PLC的输出经过输出接口、输出端子驱动接触器KM;用户程序所采用的编程语言为梯形图语言。两个输入分别接入X403和X407端口,输出所用端口为Y432,图中只画出8个输入端口和8个输出端口,实际使用时可任意选用。输入映像对应的是PLC内部的数据存储器,而非实际的继电器线圈。
PLC的工作过程以循环扫描的方式进行,当PLC处于运行状态时,它的运行周期可以划分为3个基本阶段:输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。
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在这个阶段,PLC逐个扫描每个输入端口,将所有输入设备的当前状态保存到相应的存储区,我们把专用于存储输入设备状态的存储区称为输入映像寄存器,图1-3中以线圈形式标出的X403、X407,实际上是输入映像寄存器的形象比喻。
输入映像寄存器的状态被刷新后,将一直保存,直至下一个循环才会被重新刷新,所以当输入采样阶段结束后,如果输入设备的状态发生变化,也只能在下一个周期才能被PLC接收到。2.程序执行阶段
PLC将所有的输入状态采集完毕后,进入用户程序的执行阶段。所谓用户程序的执行,并非是系统将CPU的工作交由用户程序来管理,CPU所执行的指令仍然是系统程序中的指令。在系统程序的指示下,CPU从用户程序存储区逐条读取用户指令,经解释后执行相应动作,产生相应结果,刷新相应的输出映像寄存器,期间需要用到输入映像寄存器、输出映像寄存器的相应状态。
当CPU在系统程序的管理下扫描用户程序时,按照先上后下、先左后右的顺序依次读取梯形图中的指令。以图1-3中的用户程序为例,CPU首先读到的是常开触点X403,然后在输入映像寄存器中找到X403的当前状态,接着从输出映像寄存器中得到Y432的当前状态,两者的当前状态进行“或”逻辑运算,结果暂存;CPU读到的下一条梯形图指令是X407的常闭触点,同样从输入映像寄存器中得到X407的状态,将X407常闭触点的当前状态与上一步的暂存结果进行逻辑“与”运算,*后根据运算结果得到输出线圈Y432的状态(“ON”或者“OFF”),并将其保存到输出映像寄存器中,也就是对输出映像寄存器进行了刷新。请注意,在程序执行过程中用到了Y432的状态,这个状态是上一个周期执行的结果。