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国内各家航空公司所使用的乘务员训练设备中，其中有很大部分是使用的西安飞豹公司设计生产的设备。现深圳航空公司所使用的乘务培训设备，就是一套完全由西安飞豹空港公司生产的。整套设备供5台，每台设备其控制核心都是有德国西门子公司生产的S7-200系列的PLC。 作为乘务训练设备的日常维修和保养时，经常会遇到关于PLC控制的相关内容。接下来，对PLC的工作原理做简单的介绍。 PLC的基本结构框图
PLC其基本结构总体归纳有CPU模块、I/O模块、编程器、电源、接口这几部分组成。 PLC的CPU模块 1、中央处理单元CPU CPU是PLC的核心部件，由运算器和控制器组成。主要用于：接收并存储从编程器输入的用户程序；检查编程过程是否出错；进行系统诊断；解释并执行用户程序；完成通信及外设的某些功能。 2、存储器 存储器有三种 。 • 系统程序存储器。用于存放系统程序，这些程序在PLC出厂前就已经固化到只读存储器ROM中。第一部分为系统管理程序；第二部分为用户指令解释程序；第三部分为标准程序模块与系统调用程序。 • 用户程序存储器。用于存储PLC用户的应用程序，在调试阶段，用户程序存放在读写存储器RAM中，可由备用电池（一般为锂电池）保存2～3年。 工作数据存储器 。工作数据存储器用来存储工作数据，即用户程序中使用的 ON/OFF 状态、数值数据等 PLC的I/O模块 输入 / 输出接口是 PLC 与外界连接的接口。 • 输入接口用来接收和采集两种类型的输入信号，一类是由按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等的开关量输入信号。另一类是由电位器、测速发电机和各种变送器等来的模拟量输入信号。 • 输出接口用来连接被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀（模拟量）、调速装置（模拟量）等。 输入模块
直流输入接口单元电路 输入模块
交 / 直流输入接口单元电路
交流输入电路
输出模块
数字（开关）量输出电路 编程器 编程器是PLC最重要的外围设备，是PLC不可缺少的部分。编程器的作用是输入和编辑用户程序、调试程序和监控程序的执行过程。 编程器一般有两种类型：简易编程器和图形编程器。简易编程器体积小，便宜，使用方便，适合小型PLC，缺点是需联机编程；图形编程器是指带有显示屏的编程器，有液晶显示（LCD）和阴极射线式（CRT）两种，可用指令语句编程，也可用梯形图编程，可联机编程也可脱机编程，操作方便，功能强大，还可与打印机、绘图仪等设备相连，但价格较高，适用于大型PLC。 随着PLC联网功能增强，出现了第三种编程方式，即计算机辅助编程。由于计算机的参与，用PLC编程软件编程的工作效率和编程量远非前两种编程器可比，因此，越来越多的用户更愿意采用这种编程方式。 PLC的电源模块 PLC内部配有开关式稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转变成供PLC内部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源。 另外，为防止在外部电源发生故障的情况下，PLC内部程序和数据等重要信息的丢失，PLC还带有锂电池作为后备电源。 PLC的I/O模块的外部接线方式 外部接线方式有汇点式、分组式和分隔式三种。 PLC的工作原理 PLC有两种工作状态，即运行（RUN）状态和停止（STOP）状态。 在运行状态，PLC通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使PLC的输出及时地响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到PLC停机或切换到STOP工作状态。 除了执行用户程序外，每次循环过程中，PLC不还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5 个阶段，如右图所示。 PLC的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。  扫描周期 在工作状态下，执行一次上图所示的扫描操作所需的时间称为扫描周期。其典型值为1-100ms。 1.输入采样阶段。 PLC 首先扫描所有输入端子，并将各输入状态存入内存中各对应的输入映像寄存器中。此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，此时输入影响寄存器与外界隔离，无论输入信号如何变化，其内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。 2 ．程序执行阶段。 根据 PLC 梯形图程序”先左后右，先上后下”扫描原则进行逐句扫描。但遇到程序跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。当指令中涉及输入、输出状态时， PLC 就从输入映像寄存器“读入”上一阶段采入的对应输入端子状态，从元件映像寄存器“读入”对应元件 ( “软继电器” ) 的当前状态。然后，进行相应的运算，运算结果再存入元件映像寄存器中。对元件映像寄存器来说，每一个元件 ( “软继电器” ) 的状态会随着程序执行过程而变化。 3 ．输出刷新阶段。 在所有指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态（接通 / 断开）在输出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。 输入输出滞后时间 输入输出滞后时间又称系统响应时间，是指PLC的外部输入信号发生变化的时间到它的控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路的滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式的滞后时间三部分组成。 滞后时间与模块的类型有关。继电器输出电路的滞后时间一般在10ms左右，双向可控硅型输出电路在负载接通时的滞后时间为1ms，负载断开时的最大滞后时间为10ms，晶体管型输出电路的滞后时间一般在1ms左右。 由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达2个扫描周期。 可编程控制器的主要性能指标 可编程控制器的性能指标较多，不同厂家的可编程控制器产品技术性能各不相同，各有特色。通常可以用以下几种性能指标进行描述。 1 ．I / O点数 I / O点数是指可编程控制器组成控制系统时所能接入的输入输出信号的最大数量，即可编程控制器外部输入、输出端子数。通常，在总点数中，输入点数大于输出点数，且输入与输出点不能相互替代。 2 ．扫描速度 一般以执行 1000 步指令所需的时间来衡量，单位为毫秒 / 千步。也有以执行一步指令时间计，单位为微秒 / 步。 3 ．存储器容量 可编程控制器中程序指令是按“步”存放的，一“步”占用一个地址单元，一个地址单元一般占用两个字节。如存储容量为 1000 步的可编程控制器，其存储容量为 2K 字节。 4 ．编程语言 可编程控制器采用梯形图、布尔助记符、菜单图、功能模块图和语言描述等编程语言。不同的可编程控制器产品可能拥有其中一种、两种或全部的编程方式。常用三种编程方式：梯形图（ LAD ），布尔助记符（ STL ），功能模块图（ SFC ）。 5 ．指令功能 可编程控制器的指令种类越多，则其软件的功能就越强，使用这些指令完成一定的控制目标的就越容易。 | 
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发表于 2011-7-4 17:36:42
