PLC太阳能热水器自动控制系统设计+流程图+仿真图(4)
电源：可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个性能良好可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和要求都十分关心。一般交流电压的波动范围在-10%到+10%内，可以不使用其他方法而将可编程控制器直接连接到交流电网上去。
中央处理单元：中央处理单元是可编程逻辑控制器的控制枢纽。它按照可编程逻辑控制器系统程序设计的功能接收并存储从编程器键入的程序和数据；检查电源、储存器、I/O接口以及警戒定时器的工作状态，并能诊断出程序中的语法错误和其他错误。当可编程逻辑控制器开始运行时，首先它以扫描的工作方式接收现场的各个输入装置的状态和数据，然后分别存入I/O映象区，从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统不会受到很大的影响。
存储器：系统程序存储器存放系统软件，用户程序存储器存放应用软件。
输入输出接口电路：(1)现场输入接口电路由光耦合电路和计算机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入窗口；(2)现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用是可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出对应的控制信号。
功能模块：如计数、定位等功能模块。
3.2 PLC的基本工作原理
PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式。
(1)每次扫描过程，集中采集输入信号，一起对输出信号进行刷新。
(2)输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序正在执行时，输入端即使有新的状态输入，新状态也不能被接收。只有上个程序执行完毕后进行下一次扫描时，新状态才能被接收。
(3)一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。
(4)元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而不断变化的。
(5)扫描周期的长短由三条决定：1)中央处理单元执行指令的速度；2)指令本身占有的时间；3)指令条数，现在的PLC扫描速度都是非常快的。
(6)由于采用集中采样，集中输出的方式，所以会出现输入/输出滞后的现象，即存在输入/输出响应延迟。
3.2.1 PLC循环顺序扫描过程
用户将用户程序设计和调试后，用编程器输入到PLC的存储器中，并将现场的输入信号和执行元件的状态分别地接在输入模板的输入端口和输出模板的输出端口上，然后用可编程控制器的控制开关使其处于运行工作方式，可编程控制器就以循环扫描的工作方式执行程序。在控制输入信号和用户程序上，产生对应的输出信号，完成预期的控制任务。可编程控制器的典型循环顺序扫描土作过程如图3所示：
图3 PLC顺序扫描工作过程
3.3 PLC的特点
(1)系统构成灵活简单，扩展容易，大部分用开关量控制就能实现功能；也能进行连续过程的PID回路控制；还能与上位机构成复杂的控制系统。
(2)使用方便，编程简单，PLC程序采用简单的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而且不需掌握计算机方面的知识，所以系统开发时间很短，现场调试容易。还有可在线修改PLC的程序，改变控制方案而不改变硬件。