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你了解PLC的硬件和软件架构吗?

   日期:2019-09-10     浏览:15    评论:0    
核心提示:在许多方面,可编程逻辑控制器(PLC)的架构类似于具有专用输入/输出(I/O)模块的通用计算机。但是,一些重要的特性将PLC与通用计算机区分开来。最重要的是,PLC更可靠,设计用于以年为单位测量的平均故障间隔时间。其次,PLC可以放置在具有大量电噪声,振动,极端温度和湿度的工业环境中。第三,PLC很容易由工厂技术人员维护。

在许多方面,可编程逻辑控制器PLC)的架构类似于具有专用输入/输出(I/O)模块的通用计算机。但是,一些重要的特性将PLC与通用计算机区分开来。最重要的是,PLC更可靠,设计用于以年为单位测量的平均故障间隔时间。其次,PLC可以放置在具有大量电噪声,振动,极端温度和湿度的工业环境中。第三,PLC很容易由工厂技术人员维护。

基本的PLC硬件架构

PLC的基本架构由主要组件组成——处理器模块,电源和I/O模块。处理器模块由中央处理单元(CPU)和存储器组成。除了微处理器之外,CPU还至少包含到编程设备的接口,并且可以包含到远程I/O和其他通信网络的接口。电源通常是一个单独的模块,I/O模块与处理器分开。I/O模块的类型包括离散(开/关),模拟(连续变量)以及运动控制或高速计数器等特殊模块。现场设备连接到I/O模块。根据I/O的数量和特定的PLC处理器,I/O模块可以与处理器位于同一机箱中和/或位于一个或多个其他机箱中。直到20世纪80年代后期,典型PLC系统中的I/O模块都与PLC处理器分开。在典型的现代PLC中,一些I/O模块存在于包含处理器的机箱中。某些PLC系统允许同一机箱中有多个处理器。较小的PLC通常安装在DIN导轨上。最小的PLC(通常称为微型PLC或纳米级PLC)包括电源,处理器和一个封装中的所有I/O。一些微型PLC包含内置的操作员界面面板。对于许多微型PLC,I/O的数量是有限的,不可扩展。

基本软件,存储器架构(IEC 61131-3)

IEC 61131-3标准定义了遵循现代软件工程概念的存储器和程序模型。该模型包含自顶向下设计,结构化编程,分层组织,正式软件接口和程序封装等功能。幸运的是,没有必要进行广泛的软件工程技术培训才能成为熟练的程序员。如果完全实施,该模型相当复杂。该模型的主要缺点是其复杂性以及与早期PLC的简单性的对比。

描述了整体IEC 61131-3存储器程序和存储器模型。IEC 61131-3内存模型(标准称之为软件模型)是分层的——每层隐藏了下面层的许多功能。现在描述每个主要元素。

配置是与PLC系统对应的整个软件(程序和数据)。通常,配置等同于一个PLC的程序和数据。在需要多个协作PLC的大型复杂系统中,每个PLC都有一个单独的配置。配置通过定义的接口(称为访问路径)与控制系统内的其他IEC配置进行通信。术语配置的选择与控制行业中该术语的历史使用相冲突。通常,配置是指指定诸如PLC处理器模型,通信接口,远程I/O连接,存储器分配等项目的过程。因此,生产符合IEC标准的PLC的供应商使用历史意义上的术语配置,指的是带有其他术语的整个软件,例如项目。

资源为程序的执行提供支持功能。一个或多个资源构成配置。通常,PLC中存在资源,但它可能存在于个人计算机中以支持程序测试。资源的主要功能之一是在程序和PLC的物理I/O之间提供接口。

程序通常由功能块的互连组成,每个功能块可以用任何IEC语言编写。功能块或程序也称为程序组织单元。除了功能块之外,程序还包含物理输入/输出的声明以及程序本地的任何变量。

任务控制一个或多个程序和/或功能块来执行。程序的执行意味着程序中的所有功能块都被处理一次。功能块的执行意味着功能块的所有软件元素都被处理一次。程序执行没有隐含的机制。为了执行程序,必须将其分配给任务,并且必须将任务配置为连续,定期或使用触发器执行。

变量在模型的不同软件元素中声明。局部变量在软件元素处定义,并且只能由软件元素访问。可以为功能块,程序,资源或配置定义局部变量。

为配置,资源或程序定义的全局变量可供其中包含的所有元素访问。例如,配置中的所有软件元素都可以访问全局配置变量。程序中的所有功能块都可以访问全局程序变量。

直接表示的变量是PLC中的存储器和I/O位置。IEC 61131-3定义了对这些数据的引用的格式。但是,该标准的许多实施者使用他们自己的格式,这与IEC标准不一致。

 


 
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