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编程逻辑器有哪些

发布时间:2024-06-10 21:50:07

① PLC 和PLD分别表示什么他们之间有什么关系

1、"PLD"-可编程逻辑器件:

它是做为一种通用集成电路生产的,逻辑功能按照用户对器件编程来设计。

目前使用的PLD产品主要有:

①现场可编程逻辑阵列FPLA。

②可编程阵列逻辑PAL。

③通用阵列逻辑GAL。

④可擦除的可编程逻辑器件EPLD。

⑤现场可编程门阵列FPGA.其中EPLD和FPGA的集成度比较高。有时又把这两种器件称为高密度PLD。


2、"PLC"-可编程逻辑控制器:

是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。


3、PLC 和PLD的关系:PLC可编程控制器也是计算机家族中的一员,它是为工业控制应用而设计制造的 。


(1)编程逻辑器有哪些扩展阅读:


1、PLC 工作原理:


当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。


①输入采样:


在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。


②用户程序执行:


在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。

在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。

或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。


③输出刷新:


当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。


2、PLD分类:


①按集成度划分:


(1)低集成度芯片。早起出现的PROM、PAL、可重复编程的GAL都属于这类,可重构使用的逻辑门数大约在500门以下,称为简单PLD。


(2)高集成度芯片。如现在大量使用的CPLD、FPGA器件,称为复杂PLD。


②按结构划分:


(1)乘积项结构器件。其基本结构为“与-或”阵列的器件,大部分简单PLD和CPLD都属于这个范畴。


(2)查找表结构器件。由简单的查找表组成可编程门,再构成阵列形式。大多数FPGA是属于此类器件。


③按编程工艺划分:


(1)熔丝型器件。早期的PROM器件就是采用熔丝结构的,编程过程是根据设计的熔丝图文件来烧断对应的熔丝,达到编程和逻辑构建的目的。


(2)反熔丝型器件。是对熔丝技术的改进,在编程处通过击穿漏层使得两点之间获得导通,这与熔丝烧断获得开路正好相反。


(3)EPROM型。称为紫外线擦除电可编程逻辑器件,是用较高的编程电压进行编程,当需要再次编程时,用紫外线进行擦除。


(4)EEPROM型。即电可擦写编程软件,现有部分CPLD及GAL器件采用此类结构。它是对EPROM的工艺改进,不需要紫外线擦除,而是直接用电擦除。


(5)SRAM型。即SRAM查找表结构的器件,大部分FPGA器件都采用此种编程工艺,如Xilinx和Altera的FPGA器件。

这种方式在编程速度、编程要求上要优于前四种器件,不过SRAM型器件的编程信息存放在RAM中,在断电后就丢失了,再次上电需要再次编程(配置),因而需要专用的器件来完成这类配置操作。


(6)Flash型。Actel公司为了解决上述反熔丝器件的不足之处,推出了采用Flash工艺的FPGA,可以实现多次可编写,同时做到掉电后不需要重新配置,现在Xilinx和Altera的多个系列CPLD也采用Flash型。

② PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器是具体做什么的

PLC基础知识简介

Programmable Logic Controller(PLC)
在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。目前,世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品,应用在汽车(23%)、粮食加工(16.4%)、化学/制药(14.6%)、金属/矿山(11.5%)、纸浆/造纸(11.3%)等行业。为了使各位初学者更方便地了解PLC,本文对PLC的发展、基本结构、配置、应用等基本知识作一简介,以期对各位网友有所帮助。

一、PLC的发展历程
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC)。
个人计算机(简称PC)发展起来后,为了方便,也为了反映可编程控制器的功能特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC),现在,仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为30~40%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。

二、PLC的构成
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。

三、CPU的构成
CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
在使用者看来,不必要详细分析CPU的内部电路,但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作,由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算,在控制器指挥下工作。寄存器参与运算,并存储运算的中间结果,它也是在控制器指挥下工作。
CPU速度和内存容量是PLC的重要参数,它们决定着PLC的工作速度,IO数量及软件容量等,因此限制着控制规模。

四、I/O模块
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
开关量是指只有开和关(或1和0)两种状态的信号,模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下:
开关量:按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量:按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。

五、电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有:交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VAC)。

六、底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。

七、PLC系统的其它设备
1、编程设备:编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。
2、人机界面:最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。
3、输入输出设备:用于永久性地存储用户数据,如EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器,输入模拟量的电位器,打印机等。

八、PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。
PLC的通信,还未实现互操作性,IEC规定了多种现场总线标准,PLC各厂家均有采用。
对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统)来讲,选择网络非常重要的。首先,网络必须是开放的,以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展;其次,针对不同网络层次的传输性能要求,选择网络的形式,这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行;再次,综合考虑系统成本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题,确定不同层次所使用的网络标准。

③ 可编程逻辑控制器( plc)是什么

PLC就是可编程逻辑控制,是一种控制器,可以使用电脑进行编程。
设计一个常规电路需要按钮,需要时间继电器,中历庆改间继电器。设计到复杂电路还需要有模拟量控制器,智能控制仪。而使用PLC之后这些问题都可以轻松解决,省去了设计复杂的外部电路,并肢判且还可以轻松的实现在差滑触摸屏,电脑上面对设备进行操控。

④ 可编程逻辑器件的发展史

早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可按除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)三种。由于结构的限制,它们只能完成简单的数字逻辑功能。

其后,出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片,即可编程逻辑器件(PLD),它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成,而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述,所以, PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。

这一阶段的产品主要有PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑)。 PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成,或门的输.出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。 PAL器件是现场可编程的,它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA),它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成,但是这两个平面的连接关系是可编程的。 PLA器件既有现场可编程的,也有掩膜可编程的。 在PAL的基础上,又发展了一种通用阵列逻辑GAL (Generic Array Logic),如GAL16V8,GAL22V10 等。它采用了EEPROM工艺,实现了电可按除、电可改写,其输出结构是可编程的逻辑宏单元,因而它的设计具有很强的灵活性,至今仍有许多人使用。 这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能,但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。

为了弥补这一缺陷,20世纪80年代中期。 Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型 CPLD(Complex Programmab1e Logic Dvice)和与标准门阵列类似的FPGA(Field Programmable Gate Array),它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。 这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点,可实现较大规模的电路,编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比,它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点,因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。

⑤ 什么是可编程逻辑器件目前常见的有哪些可编程逻辑器件

逻辑器件可分为两大类 - 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。 一如其名,固定逻辑器件中的电路是永久性的,它们完成一种或一组功能 - 一旦制造完成,就无法改变。 另一方面,可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑能力、特性、速度和电压特性的标准成品部件 - 而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。
对于固定逻辑器件,根据器件复杂性的不同,从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。 而且,如果器件工作不合适,或者如果应用要求发生了变化,那么就必须开发全新的设计。 设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的“非重发性工程成本”,或NRE。 NRE表示在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本,这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩模组,以及初始原型器件的生产成本。 这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元。
对于可编程逻辑器件,设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。 然后,可快速将设计编程到器件中,并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。 原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备(如网络路由器、ADSL调制解调器、DVD播放器、或汽车导航系统)时所使用的PLD完全相同。 这样就没有了NRE成本,最终的设计也比采用定制固定逻辑器件时完成得更快。
采用PLD的另一个关键优点是在设计阶段中客户可根据需要修改电路,直到对设计工作感到满意为止。 这是因为PLD基于可重写的存储器技术--要改变设计,只需要简单地对器件进行重新编程。 一旦设计完成,客户可立即投入生产,只需要利用最终软件设计文件简单地编程所需要数量的PLD就可以了。
可编程逻辑器件的两种主要类型是现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(PLD)。 在这两类可编程逻辑器件中,FPGA提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。 现在最新的FPGA器件,如Xilinx Virtex系列中的部分器件,可提供八百万"系统门"(相对逻辑密度)。 这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器(如IBM Power PC)、大容量存储器、时钟管理系统等特性,并支持多种最新的超快速器件至器件(device-to-device)信号技术。 FPGA被应用于范围广泛的应用中,从数据处理和存储,以及到仪器仪表、电信和数字信号处理等。
与此相比,PLD提供的逻辑资源少得多 - 最高约1万门。 但是,PLD提供了非常好的可预测性,因此对于关键的控制应用非常理想。 而且如Xilinx CoolRunner系列PLD器件需要的功耗极低。

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