发电机PLC技术的存储器和其他部件的原理
摘要：随着大规模集成电路的迅速发展，微处理器技术和通信技术的迅速提高，PLC技术的发展正逐步成为工业生产自动化三大支柱（PLC技术、机器人技术和CAD/CAM技术）之一，在当前和未来的工业控制中起到重要作用，其在柴油发电机组上的应用日益普遍，已经成为现代柴油发电机组的重要组成部分。本节将介绍PLC一些基本原理和典型结构。
一、存储器
PLC的存储器是用来存放系统程序、用户程序和工作数据的。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器，存放系统程序的存储器称为系统程序存储器。
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图1 整体式PLC的组成示意
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（一）系统程序存储器
PLC厂家根据CPU部件的指令系统编写的程序为系统程序，它固化在ROM和EPROM中。存储在ROM和EPROM中的内容，在断电情况下保持不变。
系统程序存储器存放内容包括系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释程序、功能子程序的调用管理程序、系统诊断程序和系统参数。以上内容都是事先存放在ROM（EPROM）芯片中，开机后便可运行其中程序，但这些内容用户无法直接存取，它和硬件一起决定了该PLC的各项性能。
（二）用户程序存储器
用户根据机器指令编写的程序称为用户程序，一般PLC产品说明书中所列的存储器就是指用户存储器。不同PLC产品的存储容量各不相同。用户程序存储器一般采用加备用电池供电的RAM，存放在RAM中的内容在PLC断电时会消失，所以目前一般采用锂电池在PLC断电时保存其内容，直到用户需要修改时为止。用户程序存储器内容包括用户由编程器键盘输入的程序、各种暂存数据和中间结果等。
（三）ROM和RAM
1．只读存储器 ROM
ROM中的内容一般是由PLC制造厂家写入的系统程序，并且永远驻留，所以运行时，首先将检查的结果显示给操作人员；然后编译程序将用户键入的控制程序转换成由微电脑指令组成的程序，并对用户程序进行语法检查；最后再执行程序。监控程序相当于总控程序，根据用户的需要调用相应的内部程序。例如，用编程器选择了程序工作方式，则监控程序就调入“键盘输入处理程序”，将用户键入的程序送到RAM中；若编程器选择运行工作方式，则监控程序将启动用户程序。ROM的容量与PLC的复杂程序有关。
2．随机存储器RAM
RAM是可读写存储器。读出时，RAM中的内容不被破坏，而写入的信息就会覆盖原来位置上的信息。用户程序是指选择编程工作方式时，用编程工具输入的程序经过预处理后，存放在RAM的低地址区。而逻辑变量则指在RAM的若干个存储单元中用来存放的变量，即输入/输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器、定时器、位移继电器等。一般在PLC还有一定数量的数据区供数值运算、A/D、D/A、高速脉冲计数等功能使用，内部监控、管理程序也要使用部分存储单元存放系统数据。由于不同型号PLC的存储容量是不相同的，所以在技术说明书中，一般都会给出与用户编程和使用存储单元有关的指标，如输入/输出继电器的数量、保持继电器的数量、内部辅助继电器的数量、定时器和计数器的数量、允许用户程序的最大长度等，这些指标都间接地反映了RAM的容量。RAM通常和锂电池配合使用，这样在断电时可起到对用户程序的保存作用。
二、其他部件
（一）电源部件
PLC中一般有开关稳压电源为内部电路供电。开关电源的输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。有的PLC能向外部提供24V直流电源，可给输入单元所连接的外部开关或传感器供电。
（二）I/O扩展端口
当主机上的I/O点数或类型不能满足用户需要时，主机可以通过I/O扩展端口连接I/O扩展单元来增加I/O点。没有I/O扩展端口的PLC是不能进行I/O点扩展的。另外，通过I/O扩展端口还可以连接各种智能单元，扩展PLC的功能。
（三）外设端口
每台PLC都有外设端口，通过外设端口，PLC可与外部设备相连接，如连接编程器输入、修改用户程序或监控程序的运行；有的PLC可以通过外设端口与其他PLC、计算机或终端设备PT等连接进行通信，或连成各种网络等；还可用EPROM写入器，将调试好的用户程序写入EPROM，以免被误改动。
（四）编程工具
编程工具的主要作用是用来编辑程序、调试和监控程序的执行，还可以在线测试PLC内部状态和参数，与PLC进行人-机对话等。编程工具可以是专用编程器，也可以是配有专用编程软件包的通用计算机。
1．专用编程器
专用编程器是生产厂家提供的与该厂家PLC配套的编程工具。专用编程器分为简易编程器和图形编程器两种。
简易编程器不能直接输入梯形图程序，只能输入语句表程序，且必须与PLC相连接。简易编程器有的可以直接插在PLC主机的编程器插座上，如OMRON的P型机等；有的要有专用电缆与PLC相连。
图形编程器分为手持式和台式，可直接输入梯形图程序。台式编程器具有用户程序存储器，可把用户输入的程序存放在自己的存储器中，也可把用户程序下载到PLC中。图形编程器还能提供盒式磁带录音机接口和打印机接口，可将用户程序转存到磁带上或打印出来；有的还带有磁盘驱动器，可将程序转存到磁盘上。图形编程器的优点是屏幕大，显示功能强，但是其价格昂贵。
编程器可以不参与现场运行，所以一台编程器可以供多台PLC使用。
2．计算机辅助编程
当PLC与装有编程软件的计算机连接通信时，可进行计算机辅助编程。编程软件的功能很强，可以编辑和修改用户的程序、监控系统运行、打印文件、采集和分析数据、在屏幕上显示系统运行状况、对工业现场和系统进行仿真、将程序存到磁盘上、实现计算机与PLC之间的程序相互传送等。
（五）智能单元
PLC含有多种智能单元，智能单元本身是一个独立的计算机系统，它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与外界相连的接口。对组合式PLC，智能单元是PLC系统的一个模块，它与CPU单元通过系统总线相连接，并在CPU单元的协调管理下独立地进行工作（不参与循环扫描）。
目前已开发的常用智能单元有A/D单元、D/A单元、高速计数单元、位置控制单元、PID控制单元、温度控制单元和各种通信单元等。
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