西門(mén)子S7-1500PLC模塊江蘇代理商

  (1) CPU自檢階段

    CPU自檢階段包括CPU自診斷測(cè)試和復(fù)位監(jiān)視定時(shí)器。

    在自診斷測(cè)試階段，CPU檢測(cè)PLC各模塊的狀態(tài)，若出現(xiàn)異常立即進(jìn)行診斷和處理，同時(shí)給出故障信號(hào)，點(diǎn)亮CPU面板上的LED指示燈。當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，停止執(zhí)行程序。CPU的自診斷測(cè)試將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。

    監(jiān)視定時(shí)器又稱看門(mén)狗定時(shí)器WDT(Watch Dog Timer)，它是CPU內(nèi)部的一個(gè)硬件時(shí)鐘，是為了監(jiān)視PLC的每次掃描時(shí)間而設(shè)置的。CPU運(yùn)行前設(shè)定好規(guī)定的掃描時(shí)間，每個(gè)掃描周期都要監(jiān)視掃描時(shí)間是否超過(guò)規(guī)定值。這樣可以避免由于PLC在執(zhí)行程序的過(guò)程中進(jìn)入死循環(huán)，或者由于PLC執(zhí)行非預(yù)定的程序造成系統(tǒng)故障，從而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。如果程序運(yùn)行正常，則在每次掃描周期的內(nèi)部處理階段對(duì)WDT進(jìn)行復(fù)位（清零）。如果程序運(yùn)行失常進(jìn)入死循環(huán)，則WDT得不到按時(shí)清零而觸發(fā)超時(shí)溢出，CPU將給出報(bào)警信號(hào)或停止工作。采用WDT技術(shù)也是提高系統(tǒng)可靠性的一個(gè)有效措施。

    (2)通信處理階段

    在通信處理階段，CPU檢查有無(wú)通信任務(wù)，如果有則調(diào)用相應(yīng)進(jìn)程，完成與其他設(shè)備（例如，帶微處理器的智能模塊、遠(yuǎn)程I/O接口、編程器、HMI裝置等）的通信處理，并對(duì)通信數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理。

    (3)讀取輸入

    在讀取輸入階段，PLC掃描所有輸入端子，并將各輸入端的“通”/“斷”狀態(tài)存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中，刷新輸入映像寄存器的值。此后，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論外設(shè)輸人情況如何變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入端狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)循環(huán)掃描周期的讀取輸入階段才被拾取。這樣可以保證在一個(gè)循環(huán)掃描周期內(nèi)使用相同的輸入信號(hào)狀態(tài)。因此，要注意輸入信號(hào)的寬度要大于一個(gè)掃描周期，否則很可能造成信號(hào)的丟失。

    (4)執(zhí)行程序階段

    可編程控制器的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲(chǔ)器中按順序排列。當(dāng)PLC處于運(yùn)行模式執(zhí)行程序時(shí)，CPU對(duì)用戶程序按順序進(jìn)行掃描。如果程序用梯形圖表示，則按先上后下、從左至右的順序逐條執(zhí)行程序指令。每掃描到一條指令，所需要的輸入信號(hào)的狀態(tài)均從輸入映像寄存器中讀取，而不是直接使用現(xiàn)場(chǎng)輸入端子的“通”/“斷”狀態(tài)。在執(zhí)行用戶程序過(guò)程中，根據(jù)指令做相應(yīng)的運(yùn)算或處理，每一次運(yùn)算的結(jié)果不是直接送到輸出端子立即驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，而是將結(jié)果先寫(xiě)入輸出映像寄存器中。輸出映像寄存器中的值可以被后面的讀指令所使用。

    (5)刷新輸出階段

    執(zhí)行完用戶程序后，進(jìn)入刷新輸出階段。可編程控制器將輸出映像寄存器中的“通”/“斷”狀態(tài)送到輸出鎖存器中，通過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備或負(fù)載，實(shí)現(xiàn)控制功能。輸出鎖存器的值一直保持到下次刷新輸出。

    在刷新輸出階段結(jié)束后，CPU進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)掃描周期。

  PLC的存儲(chǔ)空間一般可分為3個(gè)區(qū)域：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)、系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)。

    系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的操作系統(tǒng)，包括監(jiān)控程序、功能子程序、管理程序以及系統(tǒng)診斷程序等，并固化在ROM內(nèi)。它使PLC具有基本的智能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。

    系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)包括I/O映像區(qū)、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等，用于存儲(chǔ)輸入/輸出狀態(tài)、邏輯運(yùn)算結(jié)果和數(shù)據(jù)處理結(jié)果等。

    用戶程序存儲(chǔ)區(qū)用于存放用戶自行編制的用戶程序。該區(qū)一般采用EPROM、E2 PROM或Flash Memory（閃存）等存儲(chǔ)器，也可以有帶備用電池支持的RAM。

    系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)和用戶程序存儲(chǔ)區(qū)容量的大小關(guān)系到PLC內(nèi)部可使用的存儲(chǔ)資源的多少和用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。 輸入/輸出單元是PLC與外部設(shè)備連接的接口。根據(jù)處理信號(hào)類(lèi)型的不同，分為數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入/輸出單元和模擬量的輸入/輸出單元。數(shù)字量信號(hào)只有“接通”（“1”信號(hào)）和“斷開(kāi)”（“0”信號(hào)）兩種狀態(tài)，而模擬量信號(hào)的值則是隨時(shí)間連續(xù)變化的量。

    (1)數(shù)字量輸入/輸出單元

    數(shù)字量輸入單元用來(lái)接收按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)以及壓力繼電器等開(kāi)關(guān)量傳感器的輸入信號(hào)。

    數(shù)字量輸出單元用來(lái)控制接觸器、繼電器、電磁閥、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備。

    常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)量輸入單元有直流輸入單元和交流輸入單元。圖1-4所示為開(kāi)關(guān)量直流輸入單元的典型電路，圖1-5所示為開(kāi)關(guān)量交流輸入單元的典型電路。圖1-4和圖1-5中點(diǎn)劃線框中的部分為PLC內(nèi)部電路，框外為用戶接線。從圖1-4和圖1-5中可以看到直流和交流輸入電路中均采用光耦合器件將現(xiàn)場(chǎng)與PLC內(nèi)部在電氣上隔離開(kāi)。當(dāng)輸入開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，光耦合晶體管從截止?fàn)顟B(tài)變?yōu)轱柡蛯?dǎo)通狀態(tài)，從而使PLC的輸入數(shù)據(jù)發(fā)生改變，同時(shí)輸入指示燈LED亮。

    圖1-4    開(kāi)關(guān)量直流輸入單元

    圖1-5    開(kāi)關(guān)量交流輸入單元

    圖1-4和圖1-5中電路是對(duì)應(yīng)于一個(gè)輸入點(diǎn)的電路，同類(lèi)的各點(diǎn)電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，每點(diǎn)分輸入端和公共端(COM)，輸入端接輸入設(shè)備，公共端接電源一極。

    常見(jiàn)的開(kāi)關(guān)量輸出單元有晶體管輸出型、雙向晶閘管輸出型和繼電器輸出型。圖1-6所示為晶體管輸出型的典型電路，圖1-7所示為雙向晶閘管輸出型的典型電路，圖1-8所示為繼電器輸出型的典型電路。圖中點(diǎn)劃線框中的電路是PLC的內(nèi)部電路，框外是PLC輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載電路，各種輸出電路均帶有輸出指示燈LED。晶體管型和雙向晶閘管型為無(wú)觸點(diǎn)輸出方式，它們可靠性高，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是負(fù)載能力有限。晶體管型適用于高頻小功率直流負(fù)載，雙向晶閘管型適用于高速大功率交流負(fù)載。繼電器型為有觸點(diǎn)輸出方式，既可帶直流負(fù)載又可帶交流負(fù)載，電壓適用范圍寬，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但動(dòng)作速度較慢，壽命較短，適用于低頻大功率直流或交流負(fù)載。

    (2)模擬量輸入/輸出單元

    模擬量輸入單元用來(lái)接收壓力、流量、液位、溫度以及轉(zhuǎn)速等各種模擬量傳感器提供的連續(xù)變化的輸入信號(hào)。常見(jiàn)的模擬量輸入信號(hào)有電壓型、電流型、熱電阻型和熱電偶型等。

    模擬量輸出單元用來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行設(shè)備，進(jìn)行溫度、流量、壓力及速度等PID回路調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。常見(jiàn)的模擬量輸出信號(hào)有電壓型和電流型。

  與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相同，CPU是PLC的控制中樞。PLC在CPU的控制下有條不紊地協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。CPU的主要任務(wù)如下：

    1)接收與存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)。

    2)以掃描的方式通過(guò)輸入單元接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)。

    3)診斷PLC的硬件故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。

    4)執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的處理、傳送和存儲(chǔ)等功能。

    5)根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，通過(guò)輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

西門(mén)子S7-1500PLC模塊江蘇代理商