【图】plc输入输出过程与工作原理

来源:电工天下时间:2019-12-10 09:20:13 作者:老电工手机版>>

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plc输入输出过程与工作原理

一、可编程序控制器的工作过程

plc上电后,就在系统程序的监控下,周而复始地按固定顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行,这个过程实质上是一个不断循环的顺序扫描过程。一个循环扫描过程称为扫描周期。

plc在一个扫描周期内需要执行以下六个任务:

(1)、运行监控任务。为了保证系统可靠工作,plc内部设置了系统监视定时器wdt,wdt的时间设定值一般为扫描周期的2~3倍,通常为100~200 ms。

(2)、与编程器交换信息任务。编程器在plc的外部设备中占有非常重要的地位,用户把应用程序输入到plc中,或对应用程序进行在线运行监视和修改都要用到它。编程器在完成处理任务或达到信息交换的规定时间后,就把控制权交还给plc。

(3)、与数字处理器(dpu)交换信息任务。一般大中型plc多为双处理器系统,一个是字节处理器(cpu),另一个是数字处理器(dpu) ,在一般小型plc中是没有这个任务的。

(4)、与外部设备交换信息任务。如果没有连接外部设备,则该任务跳过。

(5)、执行用户程序任务。系统的全部控制功能都在这一任务中实现。

(6)、输入/输出信息处理任务。

plc的工作过程

plc输入输出过程

plc i/o处理示意图

二、plc的输入/输出过程

1、plc的工作方式是周期扫描方式,所以其输入/输出过程是定时进行的。对用户程序而言,要处理的输入信号是输入信号状态暂存区的信号,而不是实际的信号。运算处理后的输出信号被放入输出信号状态暂存区中,而不是直接输出到现场的。

2.扫描循环时间循环时间( cycle time )是指操作系统执行一次循环操作所需的时间,包括执行 程序段和中断该循环的系统操作的时间,循环时间又称为扫描循环时间( scan cycle time )或扫描周期。
循环时间与用户程序的长短、指令的种类和 cpu 执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时,指令执行时间在循环时间中占相当大的比例。循环时间会因为下述事件而延长:中断处理、诊断和故障处理、测试和调试功能、通信、传送和删除块、压缩用户程序存储器、读/写微存储器卡 mmc 等。

3.输入/输出滞后时间

输入愉出滞后时间又称为系统响应时间,是指plc的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔,它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。

输入模块的rc滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声,消除因外接输入触点动作时产生的抖动引起的不良影响,滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短,其典型值为l0ms左右。

输出模块的滞后时间与模块的类型有关,继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右;双向晶闸管型输出电路在负载通电时的滞后时间约为lms,负载由通电到断电时的最大 滞后时间为l0ms;

晶体管型输出电路的滞后时间一般在lms以下。

由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两三个扫描周期。

plc总的响应延迟时间一般只有几毫秒到几十毫秒,plc周期性的输入/输出处理方式对一般控制对象而言是能够满足的,但是对那些要求响应时间小于扫描周期的控制系统则不能满足,这时可以用智能型输入/输出单元或专门的软件指令,通过与扫描周期脱离的方式来解决。

三、plc的中断输入处理过程

plc的中断输入处理方法同一般计算机系统是基本相同的,即当有中断申请信号输入后,系统要中断正在执行的相关程序而转向执行中断子程序;当有多个中断源时,它们将按中断的优先级有一个先后顺序的排队处理。系统可以通过程序设定允许中断或禁止中断。

plc的中断源信息是通过输入单元进入系统的。

plc的中断源有优先顺序,一般无嵌套关系。

四、plc的工作原理

1、plc的工作原理与计算机的工作原理是基本一致的。plc执行的任务是串行的,与继电器逻辑控制系统中控制任务的执行有所不同。

2、从plc的工作过程可以看到,整个工作过程是以循环扫描的方式进行的。循环扫描方式是指在程序执行过程的周期中,程序对各个过程输入信号进行集中采样,对采样的信号进行运算和处理,并把运算结果输出到生产过程的执行机构中。

3、逻辑运算

在数字量(开关量)控制系统中,变量仅有两种状态。可以分别用逻辑代数中的0和1表示。 使用继电器电路或plc的梯形图都可以实现数字量的逻辑运算。下面是plc的梯形图对应的数字门电路。

以下内容,对plc不了解的朋友,可以参阅:

plc是基于电子计算机,且适用于工业现场工作的电控制器。

它源于继电控制装置,但它不像继电装置那样,通过电路的物理过程实现控制,而主要靠运行存储于plc内存中的程序,进行入出信息变换实现控制。

plc基于电子计算机,但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换,多只考虑信息本身,信息的入出,只要人机界面好就可以了。而plc则还要考虑信息入出的可靠性、实时性,以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境,如便于安装,抗干扰等问题。

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