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PLC的基本組成
PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出接口(縮寫為I/O,包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成,見圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接,外部則根據(jù)實際控制對象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。
1. 中央處理器
中央處理器(CPU)由控制器、運算器和寄存器組成并集成在一個芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線總線、地址總線、控制總線和電源總線與存儲器、輸入輸出接口、編程器和電源相連接。
小型PLC的CPU采用8位或16位微處理器或單片機(jī),如8031、M68000等,這類芯片價格很低;中型PLC的CPU采用16位或32位微處理器或單片機(jī),如8086、96系列單片機(jī)等,這類芯片主要特點是集成度高、運算速度快且可靠性高;而大型PLC則需采用高速位片式微處理器。
CPU按照PLC內(nèi)系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC控制系統(tǒng)完成各項工作任務(wù)。
2. 存儲器
PLC內(nèi)的存儲器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)等。
1)系統(tǒng)程序存儲器
PLC系統(tǒng)程序決定了PLC的基本功能,該部分程序由PLC制造廠家編寫并固化在系統(tǒng)程序存儲器中,主要有系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用等部分。
系統(tǒng)管理程序主要控制PLC的運行,使PLC按正確的次序工作;用戶指令解釋程序?qū)?/font>PLC的用戶指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器語言指令,傳輸?shù)?/font>CPU內(nèi)執(zhí)行;功能程序與系統(tǒng)程序調(diào)用則負(fù)責(zé)調(diào)用不同的功能子程序及其管理程序。
系統(tǒng)程序?qū)儆谛栝L期保存的重要數(shù)據(jù),所以其存儲器采用ROM或EPROM。ROM是只讀存儲器,該存儲器只能讀出內(nèi)容,不能寫入內(nèi)容,ROM具有非易失性,即電源斷開后仍能保存已存儲的內(nèi)容。
EPEROM為可電擦除只讀存儲器,須用紫外線照射芯片上的透鏡窗口才能擦除已寫入內(nèi)容,可電擦除可編程只讀存儲器還有E2PROM、FLASH等。
2)用戶程序存儲器
用戶程序存儲器用于存放用戶載入的PLC應(yīng)用程序,載入初期的用戶程序因需修改與調(diào)試,所以稱為用戶調(diào)試程序,存放在可以隨機(jī)讀寫操作的隨機(jī)存取存儲器RAM內(nèi)以方便用戶修改與調(diào)試。
通過修改與調(diào)試后的程序稱為用戶執(zhí)行程序,由于不需要再作修改與調(diào)試,所以用戶執(zhí)行程序就被固化到EPROM內(nèi)長期使用。
3)數(shù)據(jù)存儲器
PLC運行過程中需生成或調(diào)用中間結(jié)果數(shù)據(jù)(如輸入/輸出元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)、定時器、計數(shù)器的預(yù)置值和當(dāng)前值等)和組態(tài)數(shù)據(jù)(如輸入輸出組態(tài)、設(shè)置輸入濾波、脈沖捕捉、輸出表配置、定義存儲區(qū)保持范圍、模擬電位器設(shè)置、高速計數(shù)器配置、高速脈沖輸出配置、通信組態(tài)等),這類數(shù)據(jù)存放在工作數(shù)據(jù)存儲器中,由于工作數(shù)據(jù)與組態(tài)數(shù)據(jù)不斷變化,且不需要長期保存,所以采用隨機(jī)存取存儲器RAM。
RAM是一種高密度、低功耗的半導(dǎo)體存儲器,可用鋰電池作為備用電源,一旦斷電就可通過鋰電池供電,保持RAM中的內(nèi)容。
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