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PLC内部的硬件组成

PLC内部的硬件组成
PLC内部的硬件组成

1、中央处理器(CPU)

与一般计算机一样,CPU是PLC的核心。它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作。其主要任务有: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,并存入输入映像存储器或数据存储器中;诊断PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等;PLC进入运行状态后,从存储器逐条读取用户指令,经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻辑或算术运算等;根据运算等结果,更新有关标志位的状态和输出映像存储器的内容,再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。

2、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,用户不能直接更改。它使PLC具有基本的智能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏在很大程度上决定了PLC的性能。其内容主要包括三部分:第一部分为系统管理程序,它主管控制PLC的运行,使整个 PLC按部就班地工作;第二部分为用户指令解释程序,通过用户指令解释程序将PLC的编程语言变为机器语言指令,再由CPU执行这些指令;第三部分为标准程序模块与系统调用程序,它包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序,如完成输入、输出及特殊运算等的子程序。PLC的具体工作都是由这部分程序来完成的,这部分程序的多少决定了PLC性能的强弱。

用户存储器包括用户存储器(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(有掉电保护)、EPROM或EEPROM存储器,其内容可以由用户任意修改或增删。用户功能存储器用来存放(记忆)用户程序中使用的ON/OFF状态、数值数据等。它构成PLC的各种内部器件,也称“软元件”。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性能的重要指标之一。

3、输入/输出接口

输入/输出接口是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:一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触头、接近开关、光电开关、数字拨码开关等来的开关量输入信号;另一类是由电位器、测速发电

机和各种变送器等来的模拟量输入信号。输出接口用来连接被控对象中各种执行元件,如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀(模拟量)、调速装置(模拟量)等。

4、电源

小型整体式可编程控制器内部有一个开关式稳压电源。此电源一方面可为CPU板、I/O 板及扩展单元提供工作电源(DC 5 V);另一方面可为外部输入元件提供DC 24 V。

5、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。

6、通信接口

为了实现“人—机”或“机—机”之间的对话,PLC配有多种通信接口。PLC 通过这些接口可以与监视器、打印机、其他PLC或计算机相连。当 PLC与打印机相连时,可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器(CRT)相连时,可将过程图像显示出来;当与其他PLC相连时,以组成系统或联成网络,,现更大规模的控制;当与计算机相连时,以组成多级控制系统,现控制与管理相结合的综合系统。

7、智能I/O接口

为了满足更加复杂的控制功能的需要,LC配有多种智能I/O接口,如满足位置调节需要的位置闭环控制模块,高速脉冲进行计数和处理的高速计数模块等。这类智能模块都有其自身的处理器系统。

8、编程器

编程器的作用是供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程,,往往需要将梯形图转化为机器语言助记符(指令表)后才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示器件组成。智能型的编程器又称图形编程器。它可以联机或脱机编程,,有 LCD 或CRT图形显示功能,,以直接输入梯形图并通过屏幕对话。

9、其他部件

PLC还可配有盒式磁带机、EPROM写入器、存储器卡等其他外围设备。

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PLC系统组成及各部分的功能

PLC系统组成及各部分的功能 一.系统组成。 二.各部分的作用。 1.CPU运算和控制中心 起“心脏”作用。 纵:当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中,然后CPU根据系统所赋予的功能(系统程序存储器的解释编译程序),把用户程序翻译成PLC内部所认可的用户编译程序。横:输入状态和输入信息从输入接口输进,CPU将之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出映象寄存器或工作数据存储器中,然后输出到输出接口、控制外部驱动器。 组成:CPU由控制器、运算器和寄存器组成。这些电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线与I/O接口电路相连接。 2.存储器 具有记忆功能的半导体电路。 分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序,包括管理程序,监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的,内容不可更改,断电不消失。用户存储器:分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器(RAM)组成。用户使用的。断电内容消失。常用高效的锂电池作为后备电源,寿命一般为3~5年。3.输入/输出接口 (1)输入接口: 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成。 发光二级管:在光电耦合器的输入端加上变化的电信号,发光二极管就产生与输入信号变化规律相同的光信号。 光电三级管:在光信号的照射下导通,导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内,输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程:当开关合上,二极管发光,然后三极管在光的照射下导通,向内部电路输入信号。当开关断开,二极管不发光,三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。 (2)输出接口 PLC的继电器输出接口电路 工作过程:当内部电路输出数字信号1,有电流流过,继电器线圈有电流,然后常开触点闭合,提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0,则没有电流流过,继电器线圈没有电流,然后常开触点断开,断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。 三种类型: 继电器输出:有触点、寿命短、频率低、交直流负载 晶体管输出:无触点、寿命长、直流负载 晶闸管输出:无触点、寿命长、交流负载 4.编程器 编程器分为两种,一种是手持编程器,方便。我们实验室使用的就是手持编程器。二种是通过PLC的RS232口。与计算机相连。然后敲击键盘。通过NSTP-GR软件(或WINDOWS 下软件)向PLC内部输入程序。 第二节PLC的基本工作原理

PLC的硬件基础知识

第1章PLC的硬件详细介绍 目前市场上主要有德国西门子(SIEMENS);日本三菱(MITSUBISHI)、欧姆龙(OMRON)、富士电机(FUJI)、松下电工;法国施耐德(SCHNEIDER、MODICON),韩国三星(SAMSUNG)、ABB、GE、日立等公司生产的PLC,虽然厂商不一样,但其PLC的原理基本一致。 1.1 PLC硬件结构和电路 PLC主要由中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、电源、I/O扩展接口、外设接口以及外围编程设备等几大部分组成。其硬件结构图如图1.1所示。 页脚内容0

图1.1.1 PLC硬件结构图 1.1.1 中央处理器(CPU) 中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储器、输入输出接口电路连接。CPU常用的微处理器通常有通用型微处理器(Intel公司的8086、80186、奔腾等系列芯片)、单片机(Intel公司的MCS-96系列单片机等)和位片式微处理器(AMD2900系列微处理器)等三类。小型PLC多采用单片机或专用CPU,中型PLC大多采用16/32位微处理器或单片机,大型和超大型PLC大多采用高速位片式处理器,具有高速处理能力。CPU的主要功能: 1) 从存储器中读取指令 页脚内容1

2) 执行指令 3) 顺序取指令 4) 处理中断、数据传送、逻辑运算、算术运算等 1.1.2 存储器(RAM、ROM) PLC的存储器(内部存储器)包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序(机械源代码、BIOS程序等),系统存储器一般是ROM存储器,用户一般不能更改。用户存储器包括用户程序存储区和数据存储区两部分,用户存储器一般是ROM、EPROM或EEPROM存储器。用户程序存储区用来存放用户用编程软件编写的程序,用户根据具体的情况可以更改;数据存储区用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态、数值和数据等中间运算结果。 PLC的存储器由随机存储器RAM、只读存储器ROM、可擦写存储器EEPROM3大部分构成。ROM用于存放系统程序,用户不可以改变,其数据断电后不会消失,PLC在生产过程中就已经将程序固化在其程序中。RAM用于存储用户程序和中间运算数据,其数据断电后消失,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(目前已经采用更先进的技术保存其数据)。EEPROM皆有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点,用于存放需要长期保存的重要数据。 其主要功能: 1) 存放模块化应用功能子程序; 2) 存放命令解释程序; 3) 存放功能子程序的调用管理程序; 4) 存放存储系统参数。 页脚内容2

西门子 D系统的组成

西门子840D系统的组成 SINUMERIK840D是由数控及驱动单元(CCU或NCU), MMC,PLC模块三部分组成,由于在集成系统时,总是将 SIMODRIVE611D驱动和数控单元(CCU或NCU)并排放在一起,并用设备总线互相连接,因此在说明时将二者划归一处。 ●人机界面 人机交换界面负责NC数据的输入和显示,它由MMC和OP组成: MMC(Man Machine Communication) 包括:OP(Operation panel)单元, MMC,MCP(Machine Control Panel)三部分。 MMC实际上就是一台计算机,有自己独立的CPU,还可以带硬盘,带软驱;OP单元正是这台计算机的显示器,而西门子MMC的控制软件也在这台计算机中。 1.MMC 我们最常用的MMC有两种: MMCC100.2和MMC103,其中MMC100.2的CPU为486,不能带硬盘; 而MMC103的CPU为奔腾, 可以带硬盘,一般的,用户为SINUMERIK810D配MMC100.2,而为SINUMERIK840D配MMC103. PCU(PC UNIT)是专门为配合西门子最新的操作面板OP10、OP10S、OP10C、OP12、OP15等而开发的MMC模块,目前有三种PCU模块——PCU20、PCU50、PCU70, PCU20对应于MMC100.2,不带硬盘,但可以带软驱;PCU50、PCU70对应于MMC103,可以带硬盘,与MMC 不同的是:PCU50的软件是基于WINDOWS NT的。PCU的软件被称作HMI,HMI有分为两种:嵌入式HMI和高级HMI。一般标准供货时,PCU20装载的是嵌入式HMI,而PCU50和PCU70则装载高级HMI. 2.OP OP单元一般包括一个10.4〞TFT显示屏和一个NC键盘。根据用户不同的要求,西门子为用户选配不同的OP单元,如:OP030,OP031,OP032,OP032S等,其中OP031最为常用。 3.MCP MCP是专门为数控机床而配置的,它也是OPI上的一个节点,根据应用场合不同,其布局也不同,目前,有车床版MCP和铣床版MCP两种。对810D和840D,MCP的MPI地址分别为14和6,用MCP后面的S3开关设定。 对于SINUMERIK840D应用了MPI(Multiple Point Interface)总线技术,传输速率为187.5k/秒,OP单元为这个总线构成的网络中的一个节点。为提高人机交互的效率,又有OPI(Operator PanelInterface)总线,它的传输速率为1.5M/秒。 ●数控及驱动单元 1.NCU数控单元 SINUMERIK840D的数控单元被称为NCU(Numenrical Controlunit)单元:中央控制单元,负责NC所有的功能,机床的逻辑控制,还有和MMC的通讯它由一个COM CPU板. 一个PLC CPU 板和一个DRIVE板组成。 根据选用硬件如CPU芯片等和功能配置的不同,NCU分为NCU561.2,NCU571.2,NCU572.2,NCU573.2(12轴),NCU573.2(31轴)等若干种,同样,NCU 单元中也集成SINUMERIK840D数控CPU和SIMATIC PLC CPU芯片,包括相应的数控软件和PLC控制软件,并且带有MPI或Profibus借口,RS232借口,手轮及测量接口,PCMCIA卡插槽等,所不同的是NCU单元很薄,所有的驱动模块均排列在其右侧。 2.数字驱动

plc系统及组成结构

PLC系统组成 PLC系统主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内,其组成框图如图1所示;对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合。 尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样,但各部分的功能作用是相同的,下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。 1.中央处理单元(CPU) 同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。 目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC 中多达8 个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。 在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面: 1)接收从编程器输入的用户程序和数据。 2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。 3)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。 4)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。 5)根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容,通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。 2.存储器

PLC系统

PLC系统主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内,其组成框图如图1所示;对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合。 尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样,但各部分的功能作用是相同的,下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。 1.中央处理单元(CPU) 同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。 目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC 中多达8 个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。 在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面: 1)接收从编程器输入的用户程序和数据。 2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。 3)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄有器或数据寄存器中。 4)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。 5)根据执行的结果,更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容,通过输出单元实现输出控制。有些PLC还具有制表打印或数据通信等功能。 2.存储器 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ROM、PROM 、EPROM 和EEPROM。在PLC中,存储器主要用于存放系统程序、用户

PLC的物理结构介绍

根据硬件结构的不同,可以将PLC分为整体式、模块式和混合式。 1.整体式PLC 整体式又叫做单元式或机箱式,它的体积小、价格低,对箱体式PLC,有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,当然按CPU性能分成若干型号,并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC,有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC,都属于总线式开放型结构,其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。 2.模块式PLC 大、中型PLC一般采用模块式结构,它由机架和模块组成,模块插在模块插座上,后者焊接在机架中的总线连接板上,有不同槽数的机架供用户选用,如果一个机架容纳不下选用的模块,可以增设一个或数个扩展机架,各机架之间用接口模块和电缆相连。 用户可以选用不同档次的CPU模块、品种繁多的I/O模块和特殊功能块,对硬件配置的选择余地较大,维修时更换模块也很方便。 3.CPU模块中的存储器 存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器,系统程序相当于个人计算机中的操作系统,它使PLC具有基本的智能,能完成PLC设计者的规定的各种工作。系统程序由PLC的生厂家设计并固定化在ROM(只读存储器)中,用户不能读取。用户程序由用户设计,它使PLC能完成用户要球的特定功能,用户程序存储器的容量以字节(B)为单位。 (1)。随机存取存储器(RAM) 用户可以用编程装置读出RAM中的内容,也可以将用户程序写入RAM,因此RAM又叫读/写存储器。RAM的工作速度高、价格便宜、改写方便。 (2)。只读存储器(ROM) ROM的内容只能读出,不能写入。 (3)。可以电檫出可编程的只读存储器(EEPROM) S7-200用EEPROM来存储用户程序和长期保存的重要数据。 4.I/O模块 各I/O点的通/断状态用发光二极管(LED)显示,PLC与外部接线的连接一般用接线端子,某些模块使用可以拆卸的插座型端子板,不需断开端子板上的连接线,就可以迅速的更换模块。

PLC的硬件组成

PLC的硬件组成 PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口电源等部分组成。其中,CPU是PLC的核心,输入单元与输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通信接口用于与编程器、上位计算机等外设连接。 对于整体式PLC,所有部件都装在同一机壳内,其组成框图如图1所示;对于模块式PLC,各部件独立封装成模块,各模块通过总线连接,安装在机架或导轨上,其组成框图如图2所示。无论是哪种结构类型的PLC,都可根据用户需要进行配置与组合。 图1 整体式PLC组成框图

图2 模块式PLC组成框图 尽管整体式与模块式PLC的结构不太一样,但各部分的功能作用是相同的,下面对PLC主要组成各部分进行简单介绍。 1.中央处理单元(CPU) 同一般的微机一样,CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU 随机型不同而不同,常用有三类:通用微处理器(如Z80、8086、80286等)、单片微处理器(如8031、8096等)和位片式微处理器(如AMD29W等) 。小型PLC大多采用8位通用微处理器和单片微处理器;中型PLC大多采用16位通用微处理器或单片微处理器;大型PLC大多采用高速位片式微处理器。 目前,小型PLC为单CPU系统,而中、大型PLC则大多为双CPU系统,甚至有些PLC中多达8 个CPU。对于双CPU系统,一般一个为字处理器,一般采用8位或16位处理器;另一个为位处理器,采用由各厂家设计制造的专用芯片。字处理器为主处理器,用于执行编程器接口功能,监视内部定时器,监视扫描时间,处理字节指令以及对系统总线和位处理器进行控制等。位处理器为从处理器,主要用于处理位操作指令和实现PLC编程语言向机器语言的转换。位处理器的采用,提高了PLC的速度,使PLC更好地满足实时控制要求。 在PLC中CPU按系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作,归纳起来主要有以下几个方面: 1)接收从编程器输入的用户程序和数据。 2)诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误等。

PLC的基本结构和工作原理

第二讲PLC的基本结构和工作原理 教学课题:可编程控制器的基本结构和工作原理 教学目的: 1.熟悉PLC的结构组成、内部等效电路; 2.理解掌握PLC的工作方式和工作过程 教学重点:PLC可编程序控制器的组成和工作过程 教学难点:PLC可编程序控制器的工作过程 教学方法:讲授 教学时间:2课时 教学过程及内容: {导入} 要实现PLC的控制需要: 输入设备、输出设备、PLC硬件和软件(控制程序)。 一、PLC的基本组成 可编程控制器的结构多种多样,但其组成的一般原理基本相同,都是以微处理器为核心的结构,其功能的实现不仅基于硬件的作用,更要靠软件的支持,实际上可编程控制器就是一种新型的工业控制计算机。Memorizer(RAM,ROM), it is the memory devices of the PLC and used to store programs and data. (一)PLC的硬件结构 CPU)——控制器的核心 (RAM、ROM) 输入、输出部件(I/O部件)——连接现场设备与CPU之间的接口电路

电源部件——为PLC内部电路提供能源 整体结构的PLC——四部分装在同一机壳内 模块式结构的PLC——各部件独立封装,称为模块,通过机架和总线连接而成 I/O的能力可按用户的需要进行扩展和组合(扩展机) 另外,还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内 图1 PLC硬件结构 1.中央控制处理单元(CPU) 可编程控制器中常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机和双极型位片式微处理器三种类型。 通用微处理器有8080、8086、80286、80386等;单片机有8031、8096等;位片式微处理器的AM2900、AM2903等。FX2可编程控制器使用的微处理器是16位的8096单片机。 2.存储器 可编程控制器配有两种存储器:系统存储器和用户存储器。 系统存储器:存放系统管理程序,用只读存储器实现。

常见五种安全PLC 的冗余系统结构和安全性可靠性分析

常用安全PLC 的结构和性能 【摘要】本文介绍了几种常见的安全PLC的结构和性能,然后对各种安全PLC的特性进行了归纳和总结。 【关键词】安全PLC N选X系统三重冗余四重冗余 Abstract: The article analyses several popular safety PLC’s architecture and performance. Finally, summarize their features. Key word: Safety PLC XooN TMR QMR 近几十年来,多起工业事故发生的原因可以追溯到计算机系统的失效,引起了人员伤亡、设备损坏和环境污染。这些信息也唤醒了国家和公众对减少危险、建立安全工业流程的意识。为此,IEC制定了新的安全国际标准:IEC 61508/ 61511,也已经由工业组织合作制定完成,我国的相关标准也即将颁布。 为了帮助读者了解目前安全仪表系统(SIS)使用安全PLC实现电气/电子/可编程电子系统(E/E/PES)功能的情况,就常见的几种安全系统结构进行探讨,希望能对今后的系统选择有所借鉴和参考。 1.PLC 是一个逻辑解算器 一个安全系统的逻辑解算器是一种特殊类型的PLC,它具有独立的安全功能认证,但也有继电器逻辑或者固态逻辑的运算能力。逻辑解算器从传感器读入信号,执行事先编制好的程序或者事先设计好的功能,用于防止或者减轻潜在的安全隐患,然后通过发送信号到执行器或最终元件采取行动。 逻辑解算器的设计有很多种,来满足不同的市场需求、应用和任务。我们下面将就比较典型的安全PLC的结构进行探讨。 2.安全PLC 的体系结构 当你构建一个安全系统时,可以有很多方式来安排安全系统部件。有些安排考虑的是对成功操作有效性的最大化。(可靠性或可用性)。有些安排考虑的是防止特殊失效的发生(失效安全,失效危险)。 控制系统部件的不同安排可以从它们的体系结构中看出来。这节内容将介绍市场上几款常见的可编程电子系统(PES)的体系结构,了解它们的安全特性,以及在安全和关键控制的应用。它们是已经在实践中存在的多种结构的代表,真正现场使用的系统就是这些结构的不同组合。 下面的内容将用N选X (比如2选1) 的方式:XooN 来介绍系统。在每个类型中,X 代表需要执行安全功能的通道数,而N 代表整个可用的通道数。. 2.1.1oo1 单通道系统 单控制器带有单个逻辑解算器和单个I/O 代表了一个最小化的系统,见下图(图1)。这个系统没有提供冗余,也没有失效模式保护。电子电路可以失效安全(输出断电,回路开路)或者失效危险(输出粘连或给电,短路)。这种安排方式是典型的非安全-常规PLC系统结构。

S7-400系列PLC的硬件组成

2.5 S7-400系列PLC 的硬件组成 模块的尺寸为25(宽)×290(高)×210(深)mm 。 I/O 模块 机架 图2-18 S7-400模块式PLC 图2-15 S7-400 PLC I M 6 I M 5I M 4I M 3I M 2I M 1P S C P U I M I/O I M I/O I M I/O I M I/O I M I/O I M I/O CP, FM CP, FM … … … 图2-16 S7-400的多机架连接 CC EU EU 集中式扩展方式适用于小型配置或一个控制柜中的系统。CC 和EU 的最大距离为1.5m (带5V 电源)或3m (不带5V 电源)。 分布式扩展适用于分布围广的场合,CC 与最后一个EU 的最大距离为100m (S7 EU )或600m (S5 EU )。 用ET 200分布式I/O 可以进行远程扩展,用于分布围很广的系统。通过CPU 中的PROFIBUS-DP 接口,最多连接125个总线节点。使用光缆时CC 和最后一个节点的距离为23km 。

2.S7-400的特点 (1)运行速度高,S7 416执行一条二进制指令只要0.08 s。 (2)存储器容量大,例如CPU 417-4的RAM可以扩展到16MB,装载存储器(FEPROM或RAM)可以扩展到64MB。 (3)I/O扩展功能强,可以扩展21个机架,S7 417-4最多可以扩展262144个数字量I/O点和16384个模拟量I/O。 (4)有极强的通信能力,集成的MPI能建立最多32个站的简单网络。大多数CPU集成有PROFIBUS-DP主站接口,用来建立高速的分布式系统, 通信速率最高12M bit/s。 (7)集成的HMI服务,只需要为HMI服务定义源和目的地址,自动传送信息。 2.5.2 机架与接口模块 (1)通用机架UR1/UR2 (2)中央机架,CR2是18槽,一个电源模块和两个CPU模块。 CR3是4槽的中央机架,有I/O总线和通信总线。 图2-17 机架与总线 (3)扩展机架ER1/ER2 ER1和ER2是扩展机架,分别有18槽和9槽,只有I/O总线。 (4)UR2-H机架 UR2-H机架用于在一个机架上配置一个完整的S7-400H冗余系

PLC

第二章可编程控制器基础知识 2-1 什么是PLC?它与电气控制、微机控制相比主要优点是什么? 答:可编程控制器简称PLC,是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的,并逐渐发展成为以微处理器为核心,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。 定义:可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,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,并通过数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备,都应按易于与工业系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 PLC可直接应用于工业环境,具有很强的抗干扰能力、广泛的适应能力和广阔的应用范围,这是区别于一般微机控制系统的重要特征;PLC采用软件方式实现“可编程”与传统电气控制装置通过硬件或硬接线的变更来改变程序有本质区别。 2-2 为什么PLC软继电器的触点可无数次使用? 答:由于PLC所谓的“软继电器”实际上是存储器单元的状态,单元状态为“1”,相当于继电器接通,单元状态为“0”,相当于继电器断开,所以“软继电器”的触点数量是无限的,可无数次使用。 2-3 PLC的硬件由哪几部分组成?各有什么作用?PLC主要有哪些外部设备?各有什么作用? 答:PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等部分组成。其中CPU是PLC的核心,按照系统程序赋予的功能,指挥PLC有条不紊地进行工作;存储器主要用来存放系统程序、用户程序及工作数据;输入单元和输出单元是连接现场输入/输出设备与CPU之间的接口电路,通过输入接口可以检测被控对象的各种数据,以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据,同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象,以实现控制目的;通信接口用于与监视器、打印机、其它PLC、编程器、上位机等外设连接;扩展接口用于连接扩展单元;PLC配有开关电源,以供内部电路使用。 PLC主要的外部设备很多,如:EPROM写入器、外存储器、人机接口装置等。EPROM写入器是用来将用户程序固化到EPROM存储器中;外存储器主要是用外部的磁带、磁盘及用半导体存储器做成的存储盒等来存储PLC的用户程序;人机接口装置是用来实现操作人员与PLC控制系统的对话。 2-4 PLC的软件由哪几部分组成?各有什么作用? 答:PLC的软件主要由系统程序和用户程序组成。系统程序由PLC制造厂商设计编写,并存入PLC的系统存储器中,用户不能直接读写与更改,系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、信息传送程序、监控程序等;PLC 的用户程序是用户利用PLC的编程语言,根据控制要求编制的程序,用以实现控制目的。 2-5 PLC主要的编程语言有哪几种?各有什么特点? 答:PLC编程语言主要由两大类:一是采用字符表达方式的编程语言,二是采用图形符号表达方式的编程语言。常见的PLC编程语言主要由: 1)梯形图语言:以图形方式表达触点和线圈以及特殊指令块的梯级。

PLC的硬件基础知识

第1章 PLC 的硬件详细介绍 目前市场上主要有德国西门子(SIEMENS);日本三菱(MITSUBISHI)、欧姆龙(OMRON )、富士电机(FUJI )、松下电工;法国施耐德(SCHNEIDER 、MODICON ),韩国三星(SAMSUNG )、ABB 、GE 、日立等公司生产的PLC ,虽然厂商不一样,但其PLC 的原理基本一致。 1.1 PLC 硬件结构和电路 PLC 主要由中央处理器(CPU )、存储器(RAM 、ROM )、输入输出单元(I/O )、电源、I/O 扩展接口、外设接口以及外围编程设备等几大部分组成。其硬件结构图如图1.1所示。 图1.1.1 PLC 硬件结构图 外部设备 输出设备 微处理器(CPU ) 运算器 控制器 输 出 部 件 输入 部 件 系 统 存 储 器 用 户 存 储 器 I I/O 扩 展 接 口 通讯 及 编 程 接 口 编程设备 计算机 打印机等 传感器 按钮、开关 现场信号 电磁阀 中间继电器 执行器 输入设备 扩展设备 扩展单元 通讯模块 功能模块 电源变换器 ~110V/220V 市电 PLC 基本单元

1.1.1 中央处理器(CPU) 中央处理单元(CPU)一般由控制器、运算器和寄存器组成,这些电路都集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储器、输入输出接口电路连接。CPU常用的微处理器通常有通用型微处理器(Intel公司的8086、80186、奔腾等系列芯片)、单片机(Intel公司的MCS-96系列单片机等)和位片式微处理器(AMD2900系列微处理器)等三类。小型PLC多采用单片机或专用CPU,中型PLC大多采用16/32位微处理器或单片机,大型和超大型PLC 大多采用高速位片式处理器,具有高速处理能力。 CPU的主要功能: 1) 从存储器中读取指令 2) 执行指令 3) 顺序取指令 4) 处理中断、数据传送、逻辑运算、算术运算等 1.1.2 存储器(RAM、ROM) PLC的存储器(内部存储器)包括系统存储器和用户存储器。系统存储器用来存放由PLC厂家编写的系统程序(机械源代码、BIOS程序等),系统存储器一般是ROM存储器,用户一般不能更改。用户存储器包括用户程序存储区和数据存储区两部分,用户存储器一般是ROM、EPROM或EEPROM存储器。用户程序存储区用来存放用户用编程软件编写的程序,用户根据具体的情况可以更改;数据存储区用来存放用户程序中所使用器件的ON/OFF状态、数值和数据等中间运算结果。 PLC的存储器由随机存储器RAM、只读存储器ROM、可擦写存储器EEPROM3大部分构成。ROM用于存放系统程序,用户不可以改变,其数据断电后不会消失,PLC在生产过程中就已经将程序固化在其程序中。RAM用于存储用户程序和中间运算数据,其数据断电后消失,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(目前已经采用更先进的技术保存其数据)。EEPROM皆有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点,用于存放需要长期保存的重要数据。

FX系列PLC的硬件组成

2011年9月4号第2周星期6第3、4节 教学课题:FX系列PLC的硬件组成课型:新授 知识与技能:熟悉FX系列PLC的硬件组成。 过程与方法:讲解、演示。 情感态度价值观:培养学生科学的情感态度和价值观。 教学重点:FX系列PLC的基本单元介绍 教学难点:怎样让学生理解各个参数含义,各文字符号含义。 教具准备:投影仪、计算机。 教学过程: 一、复习: 1、FX系列PLC型号如下:说明FX系列PLC的型号含义 FX2N-48MR-D 答:FX2N表示PLC系列,48表示该机型有24个输入点,24个输出点。M表示基本模块,R表示继电器输出,D表示直流24V输入。 2、说出FX系列PLC的特点 答:①体积小; ②外部结构美观; ③用户选用的子系列多; ④系统配置灵活多变; ⑤功能强、使用方便; 二、新授: 1.FX系列PLC的硬件包括基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元。 基本单元由CPU( 中央处理器) 、存储器、输入/ 输出(I/O )接口电路、电源、外设接口、输入/ 输出(I/O )扩展接口。扩展模块用于增加PLC的I/O点数,内部无电源。反有电源由基本单元或扩展单元供电。扩展单元或扩展模块无CPU,所以它们必须和基本单元一起使用。特殊功能单元是一些专门用途的装置。 2.FX2N系列的PLC FX2N系列的PLC是FX系列的PLC中功能最强、速度最高的微型PLC,它的基本指令执行时间可达0.08us,内置用户程序为8000步,也可扩展到16000步,I/O总点数最多可达256点,有多种特殊功能模块和扩展功能模块。可以实现多轴定位控制。机内有烊时时钟,且其PID指令能用于模拟量的控制,有很强的数学指令集,如浮点数运算,开平方和三角函数等,每个FX2N基本单元可扩展人8个特殊单元。 通过通信扩展板或适配器可实现通信和数据连接。

计算机系统主要由哪两部分组成

1.计算机系统主要由哪两部分组 成?硬件结构主要有哪几大部 分? 答:计算机系统主要由硬件、软件两大部分组成,硬件结构从概念上来说主要由中央处理器(运算器、控制器)、存贮器、输入设备、输出设备等几大部分组成。 2.PLC、DCS的中文全称和英文全 称分别是什么? 答:PLC中文全称:可编程序逻辑控制器,英文全称:ProgrammablepLogicalpController 。DCS中文全称:分散控制系统,英文全称:DistributedpControlpSystem。 3.一体化PLC和模块化PLC各有什 么特点? 答:一体化PLC通常为小型PLC,其I/O点数规模小,I/O、PS、CPU等都集中在一起,适合于单机自动化任务或简单的控制对象。模块化PLC通常为中、大规模PLC,其I/O点数在几百点、几千点甚至上万点,所有I/O 以及PS、CPU、CP等等功能单元均做成独立的模块形式,根据需要以总线形式连接组合在一起,构成一个完整的系统,以实现复杂的自动控制任务。 4.PLC由哪几个部分组成? 答:PLC的基本组成部分有:电源模块、CPU模块、I/O模块、编程器、编程软件工具包等,根据不同类型的系统,一般还会有安装机架(底板)、通讯模板、智能模板、接口模板等5.一般而言,PLC的I/O点数要冗 余10%。 6.PLC设计规范中,RS232通讯的 距离是为15m。 7.PLC的RS485专用通讯模块的通 讯距离500m。 8.PLC采用典型的计算机结构,由中央处理器、存储器、输入输出接口电路和其它一些电路组成。 9.PLC的输入信号模式中,交流输入的电压大多采用AC110V或 AC220V ,直流输入额定电压为 DC24~48V。 10.PLC中CPU的主要作用是什么?答:CPU是PLC的主要部分,是系统的控制中枢,它接收并存储从编程器 键入的用户程序和数据;检查电源、 存储器、I/O以及警戒定时器的状态, 并诊断用户程序的语法错误。 11.PLC在循环扫描周期内,将所需 要输入输出信息存到预先准备 好的一定区域,这个区域称为 I/O镜像区。 12.控制系统的各类模块中,PS、 CPU、CP、AI、AO、DI、DO、IM分别 指的是哪些类型的模块? 答:PS-电源模块,CPU-中央处理 器模块,CP-通讯处理器模块,AI -模拟量输入模块,AO-模拟量输出 模块,DI-数字量输入模块,DO-数 字量输出模块,IM-接口模块。 13.在西门子系统中常用的模块类 型的含义,PS是电源模块,IM 是接口模块,SM是信号模块,FM 是功能模块,CP是通讯模块。 14.在昆腾系统中 CRP是远程I/O 主站接口模块,CRA是远程I/O 从站接口模块,ATI是热电偶输 入模块、ACI模拟量电流输入模 块,ARI是热电阻输入模块、 NOE以太网网络接口模块。 15.SIEMENS S7-300/400之PLC采 用的编程语言主要有哪些? 答:梯形图(LAD),语句表(STL), 逻辑功能图(FD) 16.现有一个16点24VDC的开关量 输入模块,如何用它来输入无源接点 信号和220VAC开关量输入信号? 答:这块模板要输入入220AC开关量 信号,须经过中间继电器转换(中间 继电器线圈供电为220VAC),即 220VAC开关量输入信号检测元件与 中间继电器线圈构成回路,中间继电 器接点以及它的无源干接点可以直 接拉入模板输入点,构成24VDC信号 输入回路。 17.现有一个16点24VDC的开关量 输出模块,如何用它来输入无源接点 信号和220VAC开关量输出信号? 答:这块模板要输出无源接点信号和 220VAC开关量信号,须经过中间继 电器在转换(中间继电器线圈供电为 24VDC),即模板24VDC开关量信号 输出点与中间继电器线圈构成回路, 中间继电器接点或作为干接点信号 提供或与其它220VAC电气元件构成 220VAC信号输出回路 18.描述一个典型的计算机控制系 统的组成。 答:一个典型的计算机控制系统通常 由上位监控系统和下位PLC/DCS控 制系统组成,上位监控系统主要由工 业PC及其相关的软件组成,是一套 完整的计算机系统,下位PLC/DCS控 制系统是一套以PLC/DCS控制器为 核心构成的,通常包含PLC的基本组 成模板、I/O模板及其接口通道设备 元件等。上位监控系统与下位 PLC/DCS控制系统之间通过通讯实现 数据交换,完成对对象的过程监控 19.你所知道的上位监控系统应用 控制程序编程工具软件有哪 些? 答:目前用的比较多的监控系统应用 程序编程工具软件,国外的有WINCC、 FIX、INTOUCH等。国内的有组态王 等。 20.通常仪表提供给PLC/DCS控制 系统的标准信号主要有哪几 种? 答:通常仪表提供给控制系统的标准 主要有:热电偶信号(±50mV)、热 电阻信号(Pt100)、4-20mA信号、 1-5V信号等。 001.UPS的主要功能是什么? 答:稳压;稳频;不间断供电。 002.同步串行和异步串行通讯 有什么不同? 答:同步串行传送方式除需传 送信号外,还需传送用于位指示的时 针同步信号。而异步方式不需要,但 需事 先规定,双方采用相同的 数据格式及波特率。 003.计算机运行环境的主要指 标是什么? 答:电源:220V±5%或110V ±10% 温度:15-35℃湿度: 30%-80% 004.工控机的接地要求是什 么? 答:对于工控机系统,整个系 统必须有良好的接地,接地电阻应小 于4欧,接地导线宜崐采用截面大于 1.5

通用型PLC的硬件的五大组成部分

(1)中央处理单元CPU PLC 的CPU与通用微机的CPU一样,是PLC的核心部分,它按PLC中系统程序赋予的功能,接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;用扫描方式查询现场输入装置的各种信号状态或数据,并存入输入过程状态寄存器或数据寄存器中;诊断电源及PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误等;在PLC 进入运行状态后,从存储器逐条读取用户程序,经过命令解释后,按指令规定的任务产生相应的控制信号,去启闭有关的控制电路;分时、分渠道地去执行数据的存取、传送、组合、比较和变换等动作,完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务;根据运算结果,更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容,再由输出状态寄存器的位状态或数据寄存器的有关内容实现输出控制、制表打印、数据通信等功能。以上这些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机或双极型位片式微处理器。 (2)存储器 存储器(简称内存),用来存储数据或程序。它包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。 PLC 配有系统程序存储器和用户程序存储器,分别用以存储系统程序和用户程序。系统程序存储器用来存储监控程序、模块化应用功能子程序和各种系统参数等,一般使用EPROM;用户程序存储器用作存放用户编制的梯形图等程序,一般使用RAM,若程序不经常修改,也可写入到EPROM中;存储器的容量以字节为单位。系统程序存储器的内容不能由用户直接存取。因此一般在产品样本中所列的存储器型号和容量,均是指用户程序存储器。 (3)输入/输出(I/O)模块 I/O模块是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平和输出驱动能力的I/O模块供用户选用。I/O模块要求具有抗干扰性能,并与外界绝缘因此,多数都采用光电隔离回路、消抖动回路、多级滤波等措施。I/O模块可以制成各种标准模块,根据输入、输出点数来增减和组合。I/O模块还配有各种发光二极管来指示各种运行状态。 (4)电源 PLC配有开关式稳压电源的电源模块,用来对PLC的内部电路供电。 (5)编程器 编程器用作用户程序的编制、编辑、调试和监视,还可以通过其键盘去调用和显示PLC的一些内部状态和系统参数。它经过接口与CPU联系,完成人机对话。 编程器分简易型和智能型两种。简易型编程器只能在线编程,它通过一个专

PLC复习题

绪论 【填空】 1.PLC按结构型式分为(整体式)、(模块式)、(叠装式)三种类型。 2.PLC按用途分为(通用型)、(专用型)两种。 3.从系统组成来看,PLC由(硬件系统)和(软件系统)组成。 4.从PLC硬件组成结构来看,PLC主要由(CPU模块)、(输入模块)、(输出模块)、(编程装置)和(电源)等组成。 5.(I/O接口电路)是连接外围设备和CPU模块的桥梁。 6.S7-200系列PLC有(220V AC)电源型(24V DC)电源型两种。 7.(I/O总点数)是衡量PLC接入信号和可输出信号的数量的指标。 8.PLC的输入/输出有开关量和模拟量两种。其中开关量用最(大I/O点数)表示,模拟量用(最大I/O通道数)表示。 9.存储器容量是衡量可存储用户应用程序多少的指标,通常以(字或千字)为单位。10.(内部寄存器)的种类和数量是衡量PLC硬件功能的一个指标。 1.PLC通过(输入接线端子)连接外部控制信号。 2.PLC通过(输出接线端子)连接被控设备。 3.PLC的输入电路采用(光电耦合)隔离方式。 4.PLC中输入接口电路的类型有(直流型)和(交流型)两种。 5.为适应不同类型的输出负载,S7-200 PLC的输出接口类型有(继电器输出型)和(晶体管输出型)两种。 6.在继电器输出电路中,S7-200 PLC由(220V交流)电源供电。 7.在晶体管输出电路中,S7-200 PLC由(24V直流)电源供电。 8.PLC有两种基本的工作状态,即(运行(RUN)状态)与(停止(STOP)状态)。9.PLC执行程序的过程分三个阶段,即(输入采样)、(程序执行)、(输出刷新)阶段。10.PLC采用(循环扫描)方式工作。 11.S7-200系列PLC指令系统的寻址方式有(立即数寻址)、(直接寻址)和(间接寻址)3大类。 1.触点分为(常开)触点和(常闭)触点两种形式。在梯形图中,触点之间可以自由地以(串联或并联)的形式存在。 2.触点指令代表CPU对存储器的(读)操作,常开触点和存储器的位状态(一致),常闭触点和存储器的位状态(相反)。 3.语句表程序的触点指令由(操作码)和(操作数)组成。 4.在语句表程序中,控制逻辑的执行通过CPU中的一个(逻辑堆栈)来实现。 5.线圈指令代表CPU对存储器的(写)操作,若线圈左侧的逻辑运算结果为(“1”),则表示能流能够到达线圈,CPU将该线圈所对应的存储器的位(置“1”);若线圈左侧的逻辑运算结果为“0”,则表示能流不能够到达线圈,CPU将该线圈所对应的存储器的位(写入“0”)。 6.在同一程序中,同一线圈一般只能使用(一)次。 7.A和AN指令用于单个触点与前面的触点(或电路块)的(串联)。 8.O、ON是用于将单个触点与上面的触点(或电路块)(并联)连接的指令。 9.梯形图是PLC形象化的编程手段,梯形图两端的母线并非(实际电源)的两端。10.在梯形图中,能流只能(从左到右)流动,层次改变只能(先上后下)。 11.如果在同一程序中,同一继电器的线圈使用了两次或多次,则称为(“双线圈输出”)。

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