可编程控制技术及其系统研究

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1、可编程控制技术及其系统研究　　摘要：可编程控制器在工业生产中得到广泛应用，本文阐述PLC的组成部分和各部分的作用，扫描工作原理、扫描工作过程及其执行用户程序的过程；提出进行控制系统设计应遵循满足控制要求、经济适用、安全可靠和适当留有余量的基本原则。　　关键词：PLC；PLC系统研究　　1.可编程控制器的组成和工作原理　　1.1可编程控制器的基本结构　　（1）中央处理器（CPU）　　CPU是PLC的核心，其主要任务是：控制从编程器键入的用户程序和数据的接收与存储；用扫描的方式通过I/O部件接收现场的状态或数据，并存入映像存储器

2、或数据存储器中；诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误。　　（2）存储器　　PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两部分。系统存储器用来存放由PLC生产厂家的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改。它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者的各项工作。　　（3）用户存储器7　　用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和功能存储器（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用规定的PLC编程语言编写的各种用户程序。用户存储器容量的大小，关系到用户程序容量的大小和内部器件的多少，是反映PLC性能

3、的重要指标之一。　　（4）输入/输出接口　　它是PLC与外界连接的接口。输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号。　　（5）电源　　小型整体式可编程序控制器内部有一个开关式稳压电源。　　（6）扩展接口　　扩展接口用于将扩展单元与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活。　　（7）通信接口　　PLC通过通信接口可以与监视器、打印机、其他的PLC或计算机相连。。　　（8）智能I/O接口　　为了满足更加复杂的控制功能的需要，PLC配有多种智能I/O接口。　　（9）编程器　　它的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易

4、型和智能型两类。　　1.2可编程控制器的工作原理　　（1）扫描工作原理7　　当PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，从宏观上看，PLC外部出现的结果似乎是同时完成的。这种串行工作过程为PLC的扫描工作方式。　　（2）扫描工作过程　　整个扫描工作过程包括内部处理、通信服务、输入采样、程序执行、输出刷新五个阶段。整个过程扫描执行一遍所需时间称为扫描周期

5、。　　（3）执行程序的过程及特点　　PLC执行的过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。　　a.输入采样阶段　　在输入采样阶段，PLC以扫描工作方式顺序对所有输入端的输入状态进行采样，并存入输入映像寄存器中，此时输入映像寄存器被刷新。　　b.程序执行阶段　　在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描执行。若程序用梯形图来表示，则总是按先上后下，先左后右的顺序进行。当遇到程序跳转命令时，则根据跳转条件是否满足来决定程序是否跳转。　　c.输出刷新阶段　　当所有程序执行完毕后，进入输出处理阶段。在这一阶段，P

6、LC将输出映像寄存器中与输出有关的状态（输出继电器状态）转存到输出锁存器中，并通过一定方式输出，驱动外部负载。7　　因此，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的采样只在输入采样阶段进行。当PLC进入程序执行阶段后输入端将被封锁，直到下一个扫描周期的输入采样阶段才对输入状态进行重新采样。这种方式称为集中采样，即在一个扫描周期内，集中一段时间对输入状态进行采样。　　2.可编程控制器控制系统设计的一般步骤　　2.1可编程控制器系统设计流程图　　可编程控制器控制系统设计的流程如图2.1，具体设计步骤如下。　　（1）根据设备加工零件工艺

7、过程分析控制要求，需要完成的动作。　　（2）根据控制要求确定所需要的用户输入/输出设备，据此确定PLC的I/O点数。　　（3）选择PLC。　　（4）分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。　　（5）进行PLC程序设计。　　PLC程序设计步骤是：　　（1）绘制系统控制流程图。　　（2）设计梯形图。　　（3）根据梯形图编制程序清单。　　（4）将程序键入到PLC的用户存储器中，并检查键入的程序是否正确。　　（5）对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。　　（6）待控制台（柜）及现场施工完成后，就可以进行联机调试。　　（7）编制技术

8、文件。　　2.2确定控制对象和控制范围7　　要应用可编程序控制器，首要任务是详细分析被控对象、控制过程与要求，熟悉零件加工工艺和设备性能参数后列出控制系统的所有功能和指标要求。确定控制对象后，还需要明确可编程序控制器的控制范围。　　2.3可编程序控制器的选择　　合理选择PLC，对提高PLC