电工：PLC数字信号和模拟信号输入和控制是怎么回事？你知道吗？

随着自动化技术的发展，近年来，PLC在工业技术和电力控制中的应用相当的普遍，广泛的被大家所熟悉。

PLC是在逻辑控制和顺序控制的基础上发展而来的，作为繁重的继电器控制柜，交流接触器控制柜的替代者，较好的实现着工业控制的自动化，智能化。

传感器：本身就是一种前端采集模块，将现场设备的运行状态，所处的压力，液位等信号转化为标准的PLC可控信号，用来提供PLC的输入控制。

一，传感器的信号类型：

1，模拟量信号：电压信号或者电流信号！用来给PLC等设备提供模拟量输入信号。

例如：压力变送信号，液位变送信号，温度变送信号，差压变送信号，阀门开度反馈信号等等都属于模拟量信号。

补充：标准的电压信号一般为：1v-5v，标准的电流信号一般为：4mA-20mA。当然还有其他的非标准的电压电流信号。

2，数字量信号。

数字量信号传感器类型：阀开信号，阀关信号，接近开关通断信号，红外线感应信号等等。

数字量信号一般为两个状态0和1，通或者断，用来给PLC等设备提供通断信号。

二，相应的PLC也有不同的输入输出端口：

1，模拟量输入端口： 接受传感器等设备的模拟量信号。

2，数字量输入端口： 接受传感器等设备的数字量信号。

3，模拟量输出端口： 用来控制模拟量输出等。例如：控制阀的开度。

4，数字量输出端口： 用来控制电路的通断等。

三，工业自动化控制中：传感器属于前端信号测量设备，PLC集中处理控制信号，还有输出执行器等。

1，模拟量传感器和PLC模拟量输入端口相连，对应的输出端口可以是模拟信号也可以是数字控制信号。

2，数字量传感器和PLC数字量输入端口相连，对应的输出端口一般为数字信号。

四，传感器和PLC相连注意事项：

1，传感器信号类型需要和PLC输入端口类型相同。

2，PLC种类很多，一般PLC都有数字输入端口可以直接接数字信号。

3，如果PLC没有模拟量输入端口，需要配备相同型号的模拟量拓展模块。一般PLC都会配1-2套模拟量端口。

4，传感器使用过程中要注意电源和信号，不要弄反，不然可能会损坏PLC。

5，传感器类型很多，有二线制，三线制，四线制等等，接线的时候一定要分清，必要的时候需要加装信号隔离器。

6，PLC使用过程中应注意电源的输入输出端，信号的输入输出端，安全使用。

这里只是在信号上重点说明了传感器和PLC的工作信号类型，还有很多其他的PLC相关知识，欢迎关注，大家一起交流学习PLC电气电工知识！

PLC编程：IO(输入输出)控制方式

数据, 方式, 设备, 中断, 内存 设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或处理机之间的数据传送，外围设备和内存之间的输入/输出控制方式有四种，下面分别介绍。程序直接控制方式如图5-1...

数据, 方式, 设备, 中断, 内存

设备管理的主要任务之一是控制设备和内存或处理机之间的数据传送，外围设备和内存之间的输入/输出控制方式有四种，下面分别介绍。

程序直接控制方式

如图5-1(a)所示，计算机从外部设备读取数据到存储器，每次读一个字的数据。对读入的每个字，CPU需要对外设状态进行循环检查，直到确定该字已经在I/O控制器的数据寄存器中。在程序直接控制方式中，由于CPU的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成了 CPU资源的极大浪费。在该方式中，CPU之所以要不断地测试I/O设备的状态，就是因为在CPU中没有釆用中断机构，使I/O设备无法向CPU报告它已完成了一个字符的输入操作。

程序直接控制方式虽然简单易于实现，但是其缺点也是显而易见的，由于cpu和I/O设备只能串行工作，导致CPU的利用率相当低。

中断驱动方式

中断驱动方式的思想是，允许I/O设备主动打断CPU的运行并请求服务，从而“解放”CPU，使得其向I/O控制器发送读命令后可以继续做其他有用的工作。如图5-1(b)所示，我们从I/O控制器和CPU两个角度分别来看中断驱动方式的工作过程：

从I/O控制器的角度来看，I/O控制器从CPU接收一个读命令，然后从外围设备读数据。一旦数据读入到该I/O控制器的数据寄存器，便通过控制线给CPU发出一个中断信号，表示数据已准备好，然后等待CPU请求该数据。I/O控制器收到CPU发出的取数据请求后，将数据放到数据总线上，传到CPU的寄存器中。至此，本次I/O操作完成，I/O控制器又可幵始下一次I/O操作。

图5-1 I/O控制方式

从CPU的角度来看，CPU发出读命令，然后保存当前运行程序的上下文（现场，包括程序计数器及处理机寄存器），转去执行其他程序。在每个指令周期的末尾，CPU检查中断。当有来自I/O控制器的中断时，CPU保存当前正在运行程序的上下文，转去执行中断处理程序处理该中断。这时，CPU从I/O控制器读一个字的数据传送到寄存器，并存入主存。接着， CPU恢复发出I/O命令的程序（或其他程序）的上下文，然后继续运行。

中断驱动方式比程序直接控制方式有效，但由于数据中的每个字在存储器与I/O控制器之间的传输都必须经过CPU,这就导致了中断驱动方式仍然会消耗较多的CPU时间。

DMA方式

在中断驱动方式中，I/O设备与内存之间的数据交换必须要经过CPU中的寄存器，所以速度还是受限，而DMA（直接存储器存取）方式的基本思想是在I/O设备和内存之间开辟直接的数据交换通路，彻底“解放” CPU。DMA方式的特点是：

基本单位是数据块。所传送的数据，是从设备直接送入内存的，或者相反。仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需CPU干预，整块数据的传送是在 DMA控制器的控制下完成的。

图5-2列出了 DMA控制器的组成。

图5-2 DMA控制器的组成

为了实现在主机与控制器之间成块数据的直接交换，必须在DMA控制器中设置如下四类寄存器：

命令/状态寄存器(CR)：用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制信息，或设备的状态。

内存地址寄存器(MAR)：在输入时，它存放把数据从设备传送到内存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。

数据寄存器(DR)：用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。

数据计数器(DC)：存放本次CPU要读或写的字（节）数。

如图5-1(c)所示，DMA方式的工作过程是：CPU读写数据时，它给I/O控制器发出一条命令，启动DMA控制器，然后继续其他工作。之后CPU就把控制操作委托给DMA控制器，由该控制器负责处理。DMA控制器直接与存储器交互，传送整个数据块，每次传送一个字，这个过程不需要CPU参与。当传送完成后，DMA控制器发送一个中断信号给处理器。因此只有在传送开始和结束时才需要CPU的参与。DMA控制方式与中断驱动方式的主要区别是中断驱动方式在每个数据需要传输时中断CPU，而DMA控制方式则是在所要求传送的一批数据全部传送结束时才中断CPU；此外，中断驱动方式数据传送是在中断处理时由CPU控制完成的，而DMA控制方式则是在DMA 控制器的控制下完成的。

通道控制方式

I/O通道是指专门负责输入/输出的处理机。I/O通道方式是DMA方式的发展，它可以进一步减少CPU的干预，即把对一个数据块的读（或写）为单位的干预，减少为对一组数据块的读（或写）及有关的控制和管理为单位的干预。同时，又可以实现CPU、通道和I/O设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。

例如，当CPU要完成一组相关的读（或写）操作及有关控制时，只需向I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首地址和要访问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定的I/O任务，数据传送结束时向CPU发中断请求。I/O通道与一般处理机的区别是：通道指令的类型单一，没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的，也就是说通道与CPU共享内存。

I/O通道与DMA方式的区别是：DMA方式需要CPU来控制传输的数据块大小、传输的内存位置，而通道方式中这些信息是由通道控制的。另外，每个DMA控制器对应一台设备与内存传递数据，而一个通道可以控制多台设备与内存的数据交换。

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