西門子1500系CPU  6ES7516-3AN02-0AB0

西門子1500模塊

CPU 1517-3 PN/DP,，2 MB 程序,，8 MB 數(shù)據(jù)；2 ns,；集成 X1: 2x PN接口 ,X2: 1x PN接口,，X3:1x DP 接口

在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備,。目前,，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應用在汽車（23%）,、糧食加工（16.4%）,、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）,、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè),。為了使各位初學者更方便地了解PLC，本文對PLC的發(fā)展,、基本結(jié)構(gòu),、配置、應用等基本知識作一簡介,，以期對各位網(wǎng)友有所幫助,。

西門子1500系CPU  6ES7516-3AN02-0AB0

一、PLC的發(fā)展歷程
　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，大量的開關(guān)量順序控制,，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制,，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集,。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的,。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求,，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置,，*采用程序化的手段應用于電氣控制,，這就是一代可編程序控制器,，稱Programmable Controller（PC）。
　　個人計算機（簡稱PC）發(fā)展起來后,，為了方便,，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）,，現(xiàn)在,，仍常常將PLC簡稱PC。
　 PLC的定義有許多種,。電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器,，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算,、順序控制、定時,、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程,。可編程序控制器及其有關(guān)設備,，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體,，易于擴充其功能的原則設計。
　　上世紀80年代至90年代中期,，是PLC發(fā)展快的時期,，年增長率一直保持為30~40%。在這時期,，PLC在處理模擬量能力,、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高,，PLC逐漸進入過程控制領域,，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。
　 PLC具有通用性強,、使用方便,、適應面廣、可靠性高,、抗*力強,、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位,，在可預見的將來,，是無法取代的,。

二、PLC的構(gòu)成
　　從結(jié)構(gòu)上分,，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種,。固定式PLC包括CPU板、I/O板,、顯示面板,、內(nèi)存塊、電源等,，這些元素組合成一個不可拆卸的整體,。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊,、內(nèi)存、電源模塊,、底板或機架,，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

三,、CPU的構(gòu)成
　　CPU是PLC的核心,，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU,，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù),，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中,，同時,，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路,。
　　CPU主要由運算器,、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù),、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成,，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路,。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù),，是PLC*的組成單元。
　　在使用者看來,，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路,，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解,。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令,、解釋指令及執(zhí)行指令,。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算,，在控制器指揮下工作,。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果,，它也是在控制器指揮下工作,。
　　CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度,，IO數(shù)量及軟件容量等,，因此限制著控制規(guī)模。

四,、I/O模塊
　　PLC與電氣回路的接口,，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路,，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài),，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng),，輸出模塊相反,。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO）,，模擬量輸入（AI）,，模擬量輸出（AO）等模塊。
　　開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號,，模擬量是指連續(xù)變化的量,。常用的I/O分類如下：
　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC,、110VAC,、24VDC，按隔離方式分,，有繼電器隔離和晶體管隔離,。
　　模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）,、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等,，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。
　　除了上述通用IO外,，還有特殊IO模塊,，如熱電阻、熱電偶,、脈沖等模塊,。
　　按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少,，但其大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力,，即受大的底板或機架槽數(shù)限制。

五,、電源模塊
　　PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源,。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源,。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）,，直流電源（常用的為24VAC）。

六,、底板或機架
　　大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架,，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系,，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上,，實現(xiàn)各模塊間的連接,，使各模塊構(gòu)成一個整體。