西門子1500系CPU  6ES7511-1FK02-0AB0

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、基本結構,、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  6ES7511-1FK02-0AB0

一,、PLC的發(fā)展歷程
　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中,，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作,，并按照邏輯關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,?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P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的構成
　　從結構上分,，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)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片,、總線接口及有關電路,。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分為開關量輸入（DI）,，開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊,。
　　開關量是指只有開和關（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,，使各模塊構成一個整體,。