PLC基本原理解析

PLC基本原理解析contents目錄PLC概述PLC的工作原理PLC的編程語言PLC的硬件組成PLC的軟件組成PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)PLC概述CATALOGUE01PLC定義可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。發(fā)展歷程從最初的替代繼電器控制系統(tǒng)，到后來的微處理器技術(shù)應(yīng)用，再到現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，PLC經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段。PLC的定義與發(fā)展PLC是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線控制、機(jī)器人控制、過程控制等。工業(yè)自動(dòng)化能源管理交通控制在能源領(lǐng)域，PLC可用于電力監(jiān)控、能源分配和優(yōu)化等。PLC在交通信號(hào)燈控制、地鐵控制系統(tǒng)等方面也有廣泛應(yīng)用。030201PLC的應(yīng)用領(lǐng)域編程設(shè)備用于編寫、調(diào)試和監(jiān)控PLC程序的設(shè)備，如電腦和編程軟件等。通信模塊用于PLC與其他設(shè)備或系統(tǒng)之間的通信。電源模塊為PLC提供穩(wěn)定的工作電源。CPU模塊中央處理單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶程序和處理各種數(shù)據(jù)。I/O模塊輸入/輸出模塊，用于連接外部設(shè)備和傳感器，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入和輸出。PLC的基本組成PLC的工作原理CATALOGUE02PLC在每個(gè)掃描周期開始時(shí)，首先掃描所有輸入端子的信號(hào)狀態(tài)，并將其存儲(chǔ)在內(nèi)部映像寄存器中。掃描輸入信號(hào)PLC對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波、去抖動(dòng)等處理，以確保信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性。輸入信號(hào)的處理輸入掃描

程序執(zhí)行讀取內(nèi)部映像寄存器PLC按照用戶編寫的程序邏輯，讀取內(nèi)部映像寄存器中的輸入信號(hào)狀態(tài)。執(zhí)行程序指令PLC根據(jù)程序指令對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等。更新內(nèi)部狀態(tài)PLC在執(zhí)行程序過程中，會(huì)根據(jù)程序結(jié)果更新內(nèi)部狀態(tài)，如內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等。輸出信號(hào)的處理PLC對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行必要的處理，如功率放大、電平轉(zhuǎn)換等，以適應(yīng)外部設(shè)備的接口要求。輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)PLC通過輸出端子將處理后的輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制。刷新輸出映像寄存器PLC將程序執(zhí)行結(jié)果寫入輸出映像寄存器中，準(zhǔn)備輸出到外部設(shè)備。輸出刷新PLC的編程語言CATALOGUE03直觀易懂的圖形語言梯形圖語言采用類似于繼電器控制電路的圖形符號(hào)，使得編程過程直觀易懂，方便工程師快速上手。適用于邏輯控制梯形圖語言特別適用于實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，如開關(guān)量控制、定時(shí)計(jì)數(shù)等。編程效率高由于梯形圖語言直觀易懂，編程人員可以快速編寫和調(diào)試程序，提高開發(fā)效率。梯形圖語言03可移植性強(qiáng)指令表語言編寫的程序可以在不同型號(hào)的PLC之間移植，提高了程序的可重用性。01類似于匯編語言的文本語言指令表語言采用類似于匯編語言的文本格式，通過輸入指令和操作數(shù)來實(shí)現(xiàn)控制邏輯。02適用于復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)處理指令表語言具有高度的靈活性和可擴(kuò)展性，適用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法和數(shù)據(jù)處理功能。指令表語言適用于順序控制和狀態(tài)轉(zhuǎn)換順序功能圖語言特別適用于實(shí)現(xiàn)順序控制和狀態(tài)轉(zhuǎn)換功能，如自動(dòng)生產(chǎn)線、電梯控制等。易于理解和維護(hù)順序功能圖語言編寫的程序結(jié)構(gòu)清晰、易于理解，方便工程師進(jìn)行維護(hù)和修改。描述控制過程的圖形語言順序功能圖語言采用圖形符號(hào)描述控制過程，可以清晰地表達(dá)系統(tǒng)的控制邏輯和狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系。順序功能圖語言PLC的硬件組成CATALOGUE04PLC的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶程序、系統(tǒng)程序和中斷程序，協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作。CPU用于存儲(chǔ)系統(tǒng)程序、用戶程序、數(shù)據(jù)等，包括ROM、RAM和EEPROM等類型。存儲(chǔ)器執(zhí)行CPU中的指令，處理數(shù)據(jù)，控制PLC的運(yùn)行。微處理器CPU模塊將外部信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號(hào)，通常包括數(shù)字量輸入和模擬量輸入兩種類型。將PLC內(nèi)部的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備可接受的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，也包括數(shù)字量輸出和模擬量輸出兩種類型。輸入/輸出模塊輸出模塊輸入模塊為PLC提供穩(wěn)定的工作電壓和電流，通常采用開關(guān)電源。電源供應(yīng)器防止電源過壓、欠壓、過流等異常情況對(duì)PLC造成損害。電源保護(hù)電路電源模塊通信模塊通信接口實(shí)現(xiàn)PLC與其他設(shè)備或系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和交換，常見的通信接口有RS-232、RS-485、Ethernet等。通信協(xié)議規(guī)定PLC與其他設(shè)備或系統(tǒng)之間通信的規(guī)則和格式，如Modbus、Profibus、Ethernet/IP等協(xié)議。PLC的軟件組成CATALOGUE05系統(tǒng)管理軟件用于管理PLC的硬件資源，如CPU、內(nèi)存、I/O模塊等，提供系統(tǒng)的基本功能。實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)PLC各項(xiàng)任務(wù)的調(diào)度和執(zhí)行，確保PLC實(shí)時(shí)、高效地響應(yīng)各種輸入信號(hào)和執(zhí)行相應(yīng)的控制邏輯。編程語言解釋器將用戶編寫的程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言，以便PLC的CPU能夠執(zhí)行。系統(tǒng)軟件123用戶根據(jù)控制需求編寫的程序，用于實(shí)現(xiàn)特定的控制邏輯和功能?？刂瞥绦?qū)LC采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如濾波、縮放、轉(zhuǎn)換等，以滿足控制需求。數(shù)據(jù)處理程序提供圖形化的人機(jī)交互界面，方便用戶監(jiān)控和操作PLC。人機(jī)界面程序應(yīng)用軟件提供易于使用的編程環(huán)境，支持多種編程語言，幫助用戶編寫和調(diào)試控制程序。編程工具提供文本編輯功能，支持語法高亮、自動(dòng)補(bǔ)全等，提高編程效率。程序編輯器支持在線和離線調(diào)試，提供單步執(zhí)行、斷點(diǎn)設(shè)置、變量監(jiān)視等功能，方便用戶進(jìn)行程序調(diào)試和優(yōu)化。程序調(diào)試器編程軟件PLC的通信與網(wǎng)絡(luò)CATALOGUE06串行通信通過并行接口實(shí)現(xiàn)PLC與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，傳輸速度快，但傳輸距離較短。并行通信以太網(wǎng)通信采用以太網(wǎng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，具有傳輸速度快、傳輸距離遠(yuǎn)、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。通過串行接口實(shí)現(xiàn)PLC與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，具有傳輸距離遠(yuǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn)。PLC的通信方式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以PLC為中心，其他設(shè)備通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式與PLC連接，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)備之間通過環(huán)形鏈路連接，數(shù)據(jù)在環(huán)路中單向傳輸，具有傳輸延時(shí)小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)?？偩€型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)所有設(shè)備都連接在一條總線上，數(shù)據(jù)在總線上廣播傳輸，具有成本低、擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Modbus協(xié)議01一種串行通信協(xié)議，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，具有簡單、可靠、開放等優(yōu)點(diǎn)。Profi