西門子6ES7288-5CM01-0AA0

時間：2023-03-13作者：潯之漫智控技術(shù)(上海)有限公司瀏覽：39

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可編程序控制器(PLC)的工作方式及工作原理

1.工作方式

可編程序控制器有兩種工作方式,即RUN(運(yùn)行)方式與STOP(停止)方式。

在RUN方式,通過執(zhí)行反晚控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。在CPU模塊的面板上用“RUN"LED顯示當(dāng)前的工作方式。

在STOP方式.CPI不執(zhí)行用戶程序,可用編程軟件創(chuàng)建和編輯用戶程序.設(shè)置可編和p控制器的硬件功能,并將用戶程序和硬件設(shè)置信息下載到可編程序控制器。

如果有致命錯誤,在它之前不允許從停止方式進(jìn)入運(yùn)行方式。可編程序控制器操形系統(tǒng)儲存非統(tǒng)命錯誤供用戶檢查,但不會從運(yùn)行方式自動進(jìn)人停止方式。







2.用方式開關(guān)改變工作方式

CPU模塊上的方式開關(guān)在STOP位置時將停止用戶程序的運(yùn)行;在RUN位置時,將啟可用戶程序的運(yùn)行。方式開關(guān)在STOP或TERM(terminal,終端)位置時,電源通電后CPU自動進(jìn)入STOP方式;在RUN位置時,電源通電后自動進(jìn)人RUN方式。

3.用STEP7-Micro/WIN32編程軟件變工作方式

在用編程軟件控制CPU的工作方式之前;首先應(yīng)在編程軟件與可編程序控制器之間走立起通信連接,并將方式開關(guān)設(shè)置在RUN或TERM位置。允許用編程軟件政變CPU的工作方式。在軟件中單擊1具條上的運(yùn)行按鈕可進(jìn)人運(yùn)行方式,單擊停止按鈕可進(jìn)人停止方式選擇“PLC-運(yùn)行"菜單命令可進(jìn)人運(yùn)行方式,選擇“PLC一停止"菜單命令可進(jìn)人停止方式。

4.在程序中改變工作方式

在程序中插人STOP指令，可使CPU由RUN方式進(jìn)人STOP方式。

可編程序控制器的工作原理

可編程序控制器通電后,需要對硬件和軟件做一些初始化的工作。為了使可編程序控制器的輸出及時地響應(yīng)各種輸人信號,初始化后反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任子(見圖2-9),這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。

1.讀取輸入

在可編程序控制器的存儲器中,設(shè)置了一片區(qū)域來存放輸人信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸人映像寄存器和輸出映像寄存器。CPU以字節(jié)(8位)為單位來讀寫輸人/輸出(L/O)映像寄存器。

在讀取輸人階段,可編程序控制器把所有外部數(shù)字量輸人電路的ON/OFF(1/0)狀態(tài)讀人輸人映像寄存器。外接的輸人電路閉合時,對應(yīng)的輸人映像寄存器為樣1狀態(tài),梯形圖中對應(yīng)的輸人點(diǎn)的常開觸點(diǎn)接通,常閉觸圖2-9掃描過程點(diǎn)斷開。外接的輸人電路斷開時,對應(yīng)的輸人映像寄存器為0狀態(tài),梯形圖中對應(yīng)的輸人點(diǎn)的常開觸點(diǎn)斷開,常閉觸點(diǎn)接通。

圖2-9掃描過程

2.執(zhí)行用戶程序

可編程序控制器的用戶程序由若干條指令組成,指令在存儲器*順序排列。在RUN序工作方式的程序執(zhí)行階段,在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU從一條指令開始,逐條順序地執(zhí)行用戶程序,直至遇到結(jié)束(END)指令，遇到結(jié)束指令時,CPU檢查系統(tǒng)的智能模塊是否雷要服務(wù)。

在執(zhí)行指令時,從VO映像寄存器或別的位元件的映像寄存器讀出其0/1狀態(tài),并根抑指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算,達(dá)算的結(jié)果寫人到相應(yīng)的映像寄存器中。因此,各映像寄存器(只讀的輸人映像寄存器除外)的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而變化。

在程序執(zhí)行階段,即使外部輸人信號的狀態(tài)發(fā)生了變化,輸人映像寄存器的狀態(tài)也不會隨之而變,輸人信號變化了的狀態(tài)只能在下一個掃描周期的讀取輸人階段被讀人。執(zhí)行程序時，對輸人/輸出的存取通常是通過映像寄存器,而不是實(shí)際的O點(diǎn),這樣做有以下好處:

(1)程序執(zhí)行階段的輸人值是固定的,程序執(zhí)行完后再用輸出映像寄存器的值新輸出點(diǎn),使系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

(2)用戶程序讀寫DO映像寄存器比讀寫I0點(diǎn)快得多,這樣可以提高程序的執(zhí)行速度。

(3)I/0點(diǎn)必須按位來存取.而映像寄存器可按位、字節(jié)、字或雙字來存取,靈括性好。

3.通信處理

在智能模塊通信處理階段,CPL模塊檢查智能模塊是否需要服務(wù),如果需要,讀取智能模塊的信息并存放在緩沖區(qū)中,供下一掃描周期使用。在通信信息處理階段,CPU處理通信口接收到的信息,在適當(dāng)?shù)臅r候?qū)⑿畔魉徒o通信請水方。

4.CPU自診斷測試

自診斷測試包括定期檢查EEPROM、用戶程序存儲器、L0模塊狀態(tài)以及IO擴(kuò)展總線的一致性,將監(jiān)控定時器復(fù)位,以及完成些別的內(nèi)部工作。

5.修改輸出

CPU執(zhí)行完用戶程序后,將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出模塊并鎖存起來。柳形圖中某一輸出位的線圈“通電"時.對應(yīng)的輸出映像寄存器為1狀態(tài)。信號經(jīng)輸出模塊隔離和功率放大后,繼電器型輸出模塊中對應(yīng)的硬件繼電器的線圈通電,其常開觸點(diǎn)閉合,使外部負(fù)載通電工作。若梯形圖中輸出點(diǎn)的線圈“斷電",對應(yīng)的輸出映像寄存器中存放的二述制數(shù)為0,將它送到繼電器型輸出模塊,對應(yīng)的硬件維電器的線圓斷電,其常開觸點(diǎn)斷開,外部負(fù)載斷電.停止工作。

當(dāng)CPU的工作方式從RLN變?yōu)镾TOP時,數(shù)字量輸出被置為系統(tǒng)塊中的輸出表定義的狀態(tài),或保持當(dāng)時的狀態(tài)(見8.2節(jié))。默認(rèn)的設(shè)置是將數(shù)字輸出清零,模擬量輸出保持后寫的值。

6，中斷程序的處理

如果在程序中使用了中斷,中斷事件發(fā)生時立即執(zhí)行中新程序,中斷程序可能在掃描周期的任意點(diǎn)上被執(zhí)行:

7.立即1/O處理

在程序執(zhí)行過程中使用立即1/O指令可以直接存取VO點(diǎn):用立即/O指令讀輸人點(diǎn)的值時,相成的輸人映像寄存器的值未被新。用立即O指令來西寫輸出占時葉,相應(yīng)的出映像寄存器的值被新。

下面用一個簡單的例子來進(jìn)一步說明可編程序控制器的掃捕工作過程,圖2-10中的可能程序控制著控制系統(tǒng)與圖2-8中的綜電器拉制電路的功能相同，起動按鈕SBI和停止共與SB2的常開觸點(diǎn)分別接在編號為0.1和0.2的輸人端,接觸器KM的線圖接在編號為0.0日輸出端。如果熱繼電器R動作其常閉觸點(diǎn)斷開后需于動復(fù)位,可將FR的常閉觸點(diǎn)與接觸器KM的線圈申聯(lián),這樣可以少用一個可編程序控制器的輸人點(diǎn)。

圖2-10梯形圖中的10.1與10.2是輸人變量,00.0是輸出變量,它們都是梯形圖中的答程元件。10.1與接在輸人端子0.1的SB1的常開觸點(diǎn)和輸人映像寄存器I0.1相對應(yīng),Q0.0與接在輸出端子0.0的可編程序控制器內(nèi)的輸出電路和輸出映像寄存器Q0.0相對應(yīng)。

梯形圖以指令的形式儲存在可編程序控制器的用戶程序存儲器中,圖2-10中的梯形圖與下面的4條指令相對應(yīng),“//"之后是該指令的注釋。

LD 10.1 //接在左們母線上的10.1的常開觸點(diǎn)

0 Q0.0 //與10.1的常開觸點(diǎn)并聯(lián)的O0.0的常開社點(diǎn)

AN 10.2 //與升聯(lián)電路出聯(lián)的0.2的常閉觸點(diǎn)

= Q0.0 //Q0.0的線圈

圖2-10中的梯形圖完成的理輯運(yùn)算為:

圖2-10 PLC外部接線圖與梯形國

在讀取輸人階段,CPU將SB1.SB2的常開觸點(diǎn)的ON/OFF狀態(tài)讀人相應(yīng)的輸人映像寄存器,外部觸點(diǎn)按通時二進(jìn)制數(shù)1存人寄存器,反之存人0。

執(zhí)行一條指令時,從輸人映像寄存帶101中取山二進(jìn)制數(shù)并存人堆棧的棧**,堆棧是存儲器中的一片特殊的區(qū)域。

執(zhí)行二條指令時,從輸出映像寄存器Q0.0中取出二進(jìn)制數(shù),并與校**中的二進(jìn)制數(shù)相"或”(觸點(diǎn)的并聯(lián)對應(yīng)“或"運(yùn)算),運(yùn)算結(jié)果存人棧**。

執(zhí)行三條指令時,取出輸人映像寄存器T0.2中的二進(jìn)制數(shù),因?yàn)槭浅ｉ]觸點(diǎn)，收反后與的運(yùn)算結(jié)果相"與"(電路的串聯(lián)對應(yīng)“與"運(yùn)算),然后存人棧**。

執(zhí)行四條指令時,將棧**中的二進(jìn)制數(shù)送人Q0.0的輸出映像寄存器。

在修改輸出階段，CPU將各輸出映像寄存器中的二進(jìn)制數(shù)傳送給輸出模塊并鎮(zhèn)存起來，如果輸出映像害存器00.0中存放的是一進(jìn)制數(shù)1.外技的KM線用將通電.反之將斷電。

20I0.1、10.2和Q0.0的波形中的高電平表示按下按鈕或KM線圈通電,當(dāng)t

可編程序控制器在RUN工作狀態(tài)時,執(zhí)行一次圖2-9所示的掃描操作所需的時間稱為掃描周期,其典型值為1-100ms。指令執(zhí)行所需的時間與用戶程序的長短、指令的種類和CPU執(zhí)行指令的速度有很大的關(guān)系。用戶程序較長時,指令執(zhí)行時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。

2.24輸入/輸出滯后時間

輸人/輸出滯后時間又稱系統(tǒng)響應(yīng)時問,是指可編程序控制器的外部輸人信號發(fā)生變化的時刻至它控制的有關(guān)外部輸出信號發(fā)生變化的時刻之間的時間間隔,它由輸人電路濾波時間、輸出電路的滯后時間和因掃描工作方式產(chǎn)生的滯后時間二部分組成。

輸人模塊的RC濾波電路用米濾除由輸人端引人的干擾噪聲,因外接輸人觸點(diǎn)動作時產(chǎn)生的抖動引起的不良影響,濾波電路的時間常數(shù)決定了輸人濾波時間的長短,有的可編程序控制器如S7-200的部分輸人點(diǎn)的輸人延遲時間可以設(shè)置。

輸出模塊的滯后時間與模塊的類型有關(guān),繼電器型輸出電路的滯后時向一般在10mm左右;雙向晶閘管型輸出電路在負(fù)載接通時的滯后時問約為1m,負(fù)載由導(dǎo)通到斷開時的大滯后時間為10ms晶體管型輸出電路的滯后時間小于Ims。

由掃描工作方式引起的滯后時間長可達(dá)兩個多掃描周期。

可編程序控制器總的響成延遲時間一般只有幾十毫秒,對于一般的系統(tǒng)是無關(guān)緊要的。要求輸人和輸出信號之間的滯后時問盡量短的系統(tǒng),可以選用掃描速度快的可編程序控制器或采取其他措施。








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