PLC 控制柜（變頻柜）基本結(jié)構(gòu)
本質(zhì)上，作為工控領(lǐng)域的專用計(jì)算機(jī)，可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller-plc）的硬件結(jié)構(gòu)與微型計(jì)算機(jī)是基本相同，基本結(jié)構(gòu)如下：
一、電源
電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。沒(méi)有良好可靠的供電系統(tǒng)，就無(wú)法正常工作。因此，大部分的制造商都非常重視電源的設(shè)計(jì)和制造。一般情況下，交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，所以PLC可以直接接入交流電網(wǎng)，無(wú)需采取其他措施。
二、處理器(CPU)
中央處理器(CPU)是plc的控制中心。根據(jù)plc系統(tǒng)程序給出的功能，接收并存儲(chǔ)編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、內(nèi)存、I/O和警報(bào)定時(shí)器的狀態(tài)，并診斷用戶程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。plc投入運(yùn)行時(shí)，首先通過(guò)掃描接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存儲(chǔ)在I/O圖像區(qū)。然后，它從用戶程序存儲(chǔ)器中逐個(gè)讀取用戶程序。解釋完命令后，根據(jù)指令進(jìn)行邏輯或算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果被發(fā)送到I/O圖像區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器。在所有用戶程序執(zhí)行完畢后，I/O圖像區(qū)的每個(gè)輸出狀態(tài)或輸出寄存器中的數(shù)據(jù)最終被傳送到相應(yīng)的輸出設(shè)備，并重復(fù)該操作直到操作停止。
為了進(jìn)一步提高plc的可靠性，近年來(lái)，大規(guī)模plc采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或稱三CPU表決系統(tǒng)。這樣，即使一個(gè)CPU出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍然可以正常運(yùn)行。
三、存儲(chǔ)
存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。
存儲(chǔ)應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。
四、輸入輸出接口電路
1.現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦電路和微機(jī)輸入接口電路組成，作為plc和現(xiàn)場(chǎng)控制器之間接口的輸入通道。
2.現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、門電路和中斷請(qǐng)求電路集成而成，功能plc通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。
五、功能
如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。
六、通信
工作原理:
plc投入運(yùn)行時(shí)，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。上述三個(gè)階段的完成稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，plc的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。
1.輸入采樣級(jí)
在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在I/O圖像區(qū)的相應(yīng)單元中。輸入采樣后，進(jìn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映射區(qū)中相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)發(fā)生變化。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，以確保在任何情況下都可以讀取輸入。
2.用戶程序執(zhí)行階段
在用戶程序執(zhí)行階段，plc總是從上到下掃描用戶程序(梯形圖)。掃描每個(gè)梯形圖時(shí)，總是先掃描梯形圖左側(cè)觸點(diǎn)組成的控制電路，按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ|點(diǎn)組成的控制電路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果刷新系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中邏輯線圈對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新I/O圖像區(qū)中輸出線圈對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者是否執(zhí)行梯形圖中指定的特殊功能指令。
即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有I/O映像區(qū)中輸入點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而I/O映像區(qū)或系統(tǒng)ram存儲(chǔ)區(qū)中其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備的狀態(tài)和數(shù)據(jù)可能會(huì)發(fā)生變化，頂層梯形圖的程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)在底層使用這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖中發(fā)揮作用；相反，在底部的梯形圖中，邏輯線圈的刷新狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能在下一個(gè)掃描周期作用于它上面的程序。
在程序執(zhí)行過(guò)程中，如果使用立即I/O指令，可以直接訪問(wèn)I/O點(diǎn)。也就是說(shuō)，如果使用I/O指令，輸入進(jìn)程映像寄存器的值不會(huì)更新，程序會(huì)直接從I/O模塊取值，輸出進(jìn)程映像寄存器會(huì)立即更新，這和立即輸入有些不同。
3.輸出刷新階段
掃描用戶程序后，plc進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU根據(jù)I/O鏡像區(qū)中相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，然后通過(guò)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是plc的真正輸出。