西門子PLC繼電器模塊CPU221

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PLC與集散控制系統(tǒng)DCS的比較

集散控制系統(tǒng)(DCS)又稱為分散控制系統(tǒng)，產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代。它與PLC同樣都是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，專門為工業(yè)過程控制而設(shè)計(jì)的過程控制裝置，但DCS發(fā)展的基礎(chǔ)和方向與PLC有所不同。

??首先，在控制功能方面，DCS是在生產(chǎn)過程儀表控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)控制裝置，控制功能側(cè)重于模擬量處理、回路調(diào)節(jié)、狀態(tài)顯示等方面;而PLC是在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)控制裝置，控制功能側(cè)重于開關(guān)量處理、順序控制、邏輯運(yùn)算方面。

??其次，在發(fā)展趨勢(shì)上，為了擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，作為PLC的重要發(fā)展方向是向功能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。通過具有各種特殊功能的模塊(如溫度測(cè)量與調(diào)節(jié)模塊、模擬量輸入/輸出模塊、PID調(diào)節(jié)模塊等)與網(wǎng)絡(luò)連接手段，當(dāng)代PLC已經(jīng)可以很容易地通過各種現(xiàn)場(chǎng)總線(如CC-link、PROFIBUS等)、工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成完整的分布式PLC控制系統(tǒng)，應(yīng)用范圍不斷向傳統(tǒng)的DCS控制領(lǐng)域拓展。

??PLC與DCS的比較見表1-4。

PLC

目前PLC生產(chǎn)廠家很多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也各不相同，圖1-7為通用PLC的結(jié)構(gòu)框圖，其基本組成部分如圖1-8(整體式)～圖1-10(組合式)所示?？梢钥闯?，PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括CPU、RAM、ROM和1/O接口電路等。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由“輸入變量→PLC→輸出變量”組成。外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)以及傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均可作為PLC的輸入變量;它們經(jīng)PLC 外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算處理后送到輸出端子，它們是PLC的輸出變量;由這些輸出變量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。因此也可以把PLC看作是一個(gè)中間處理器或變換器，它將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種輸入變量轉(zhuǎn)換為能控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種輸出變量。

??下面結(jié)合圖1-8～圖1-10，具體介紹各部分的作用。

??圖1-7 通用PLC的結(jié)構(gòu)框圖

??CPU是PLC的核心部件，整個(gè)PLC的工作過程都是在CPU的統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。它的主要任務(wù)是按一定的規(guī)律或要求讀入被控對(duì)象的各種工作狀態(tài)，然后根據(jù)用戶所編制的應(yīng)用程序的要求去處理有關(guān)數(shù)據(jù)，再向被控對(duì)象送出相應(yīng)的控制(驅(qū)動(dòng))信號(hào)。它與被控對(duì)象之間的聯(lián)系是通過各種I/O接口實(shí)現(xiàn)的。

??①中央處理模板PLC中的中央處理模板通常是指PLC中的主控板，它與一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的CPU概念不同，后者常用CPU表示一個(gè)中央處理器，即它是一塊芯片。事實(shí)上，在一個(gè)中型或大型PLC的中央處理模板上，不僅有CPU集成芯片(可能還不止一塊)，還有一定數(shù)量的ROM或EPROM(儲(chǔ)存系統(tǒng)的操作系統(tǒng))和RAM(儲(chǔ)存少量的數(shù)據(jù)或用戶程序)。

??②字處理器和位處理器 在中型或大型規(guī)模的PLC中常裝有兩個(gè)中央處理器∶字處理器和位處理器。其中字處理器是主處理器，它完成字節(jié)(Byte，B)指令的處理，并實(shí)現(xiàn)各種控制作用(包括對(duì)位處理器的控制)。而位處理器是輔助處理器，它主要處理位(bit)信息，其主要特點(diǎn)是它在處理位信息時(shí)，速度可以很高。在小型PLC中，往只用一個(gè)處理器同時(shí)完成這兩方面的工作。

??③CPU的主要功能

??a.接收用戶從編程器輸入的用戶程序，并將它們存入用戶存儲(chǔ)區(qū)。

??b. 用掃描方式接收源自被控對(duì)象的狀態(tài)信號(hào)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)(輸入映射區(qū))。

??C. 用戶程序的語法錯(cuò)誤檢查，并給出錯(cuò)誤信息。

??D. 系統(tǒng)狀態(tài)及電源系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)。

??e.執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)的處理、傳輸和存儲(chǔ)等功能。

??E.根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，刷新輸出狀態(tài)表，以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種外部設(shè)備的實(shí)時(shí)控制和其他輔助工作(如顯示和打印等)。

??目前PLC中所用的CPU多為單片機(jī)，在高檔機(jī)中現(xiàn)已采用16位甚至32位的CPU。