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可编程逻辑控制器:硬件,软件架构

   日期:2020-01-12     浏览:37    评论:0    
核心提示:在许多方面,可编程逻辑控制器(PLC)的体系结构类似于具有专用输入/输出(I / O)模块的通用计算机。但是,一些重要的特征将PLC与通用计算机区分开来。最重要的是,PLC的可靠性要高得多,其设计的平均故障间隔时间以年为单位。其次,PLC可以放置在具有大量电气噪声,振动,极端温度和湿度的工业环境中。第三,工厂技术人员可以轻松地维护PLC。

在许多方面,可编程逻辑控制器(PLC)的体系结构类似于具有专用输入/输出(I / O)模块的通用计算机。但是,一些重要的特征将PLC与通用计算机区分开来。最重要的是,PLC的可靠性要高得多,其设计的平均故障间隔时间以年为单位。其次,PLC可以放置在具有大量电气噪声,振动,极端温度和湿度的工业环境中。第三,工厂技术人员可以轻松地维护PLC。

基本的PLC硬件架构

PLC的基本体系结构由主要组件-处理器模块,电源和I / O模块组成。处理器模块由中央处理器(CPU)和内存组成。除了微处理器之外,CPU还至少包含与编程设备的接口,并且可以包含与远程I / O和其他通信网络的接口。电源通常是一个单独的模块,而I / O模块与处理器是分开的。I / O模块的类型包括离散量(开/关),模拟量(连续变量)以及特殊模块,例如运动控制或高速计数器。现场设备已连接到I / O模块。

根据I / O和特定PLC处理器的数量,I / O模块可能与处理器位于同一机架中,并且/或者可能位于一个或多个其他机架中。直到1980年代后期,典型的PLC系统中的I / O模块都位于与PLC处理器分开的机架中。在当今更为典型的PLC中,某些I / O模块位于包含处理器的机箱中。某些PLC系统在同一机架中允许多个处理器。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PLC)在一个包装中包含电源,处理器和所有I / O。某些微型PLC包含内置的操作员界面面板。对于许多微型PLC,I / O的数量有限且不可扩展。

基本软件,内存架构(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。该模型具有自顶向下的设计,结构化的编程,分层的组织,正式的软件接口和程序封装等功能。幸运的是,不需要成为一名熟练的程序员就可以对软件工程技术进行广泛的培训。如果完全实施,该模型将相当复杂。该模型的主要缺点是它的复杂性以及与早期PLC的简单性形成对比。

描述了整个IEC 61131-3存储程序和存储模型。IEC 61131-3内存模型(该标准称为软件模型)是分层的,每一层都隐藏了下面各层的许多功能。 。现在描述每个主要元素。

该配置是软件整个身体(程序和数据),其对应于PLC系统。通常,一种配置等同于一个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 ”的选择与控件行业中该术语的历史用法冲突。一般来说,配置指指定诸如PLC处理器型号,通信接口,远程I / O连接,内存分配等项目的过程。因此,生产使用历史意义上的术语“配置”的符合IEC标准的PLC的供应商会使用其他术语(例如项目)来指代整个软件。

一个资源提供了支持功能的程序的执行。一个或多个资源构成一种配置。通常,资源存在于PLC中,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。

甲程序一般包括互连的功能块,其中的每一个可以在任何IEC语言来编写。功能块或程序也称为程序组织单元。除功能块外,程序还包含物理输入/输出的声明以及该程序本地的任何变量。一个程序可以读写I / O通道,全局变量,并可以与其他程序通信。访问路径提供了在配置之间传输信息的方法。任务控制程序或程序部分的执行。

一项任务控制一个或多个程序和/或功能块执行。程序的执行意味着该程序中的所有功能块均被处理一次。功能块的执行意味着功能块的所有软件元素都被处理了一次。没有暗示的程序执行机制。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,定期或通过触发器执行。

变量在模型的不同软件元素中声明。甲局部变量是在软件元素来定义,并且可以仅通过软件元件来访问。可以为功能块,程序,资源或组态定义局部变量。

为配置,资源或程序定义的全局变量可供包含在其中的所有元素访问。例如,全局配置变量可供配置中的所有软件元素访问。程序中的所有功能块均可访问全局程序变量。

直接表示的变量是PLC中的内存和I / O位置。IEC 61131-3定义了引用此类数据的格式。但是,该标准的许多实现者使用其自己的格式,这与IEC标准不一致。


 
标签: 控制器 处理器
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