6.2PCL的工作原理及组成（课件）-《工厂电气控制设备》同步教学（高教版）

PLC的工作原理及组成 目 录 PLC的硬件组成 PLC的工作原理 可编程逻辑控制器的组成 FX系列PLC 特殊功能模块 扩展模块 扩展单元 基本单元 CPU、存储器、I/O单元和电源 扩展I/O点数的装置，内部有电源 用于增加 I/O点数和改变I/O点数的比例，内部无电源 一些特殊用途的装置 一、PLC的硬件组成 PLC硬件主要由中央处理单元、存储器、输入单元、输出单元、电源单元、编程器、扩展接口、编程器接口和存储器接口组成 一、PLC的硬件组成 CPU是整个PLC的运算和控制中心，它在系统程序的控制下，完成各种运算和协调系统内部各部分的工作等。主要采用微处理器（如Z80A、8080、8086、80286、80386等）、单片机（如8031、8096等）、位片式微处理器（如AM2900、AM1902、AM2903等）构成。 1.中央处理单元（CPU） 一、PLC的硬件组成 （1）存储器用于存放程序和数据。 （2）PLC配有系统存储器和用户存储器。 系统存储器：存放系统的各种管理监控程序。 用户存储器：存放用户编制的程序 （3）PLC的用户程序和参数的存储器有RAM、EPROM和 EEPROM 3种类型 2.存储器 RAM一般由 CMOSRAM构成，采用锂电池作为后备电源，停电后RAM中的数据可以保存l～5年。EPROM的缺点是写入时必须用专用的写入器，擦除时要用专用的擦除器。 EEPROM采用电可擦除的只读存储器，它不仅具有其他程序存储器的性能，还可以在线改写，而且不需要专门的写入和擦除设备。 一、PLC的硬件组成 （1）I/O单元是PLC与生产设备连接的接口。 （2）CPU所能处理的信号只能是标准电平。 3.I/O设备 输入信号开关量或模拟量信号，需要通过输入单元的转换和处理才可以传送给CPU。 CPU的输出信号，只有通过输出单元的转换和处理，才能够驱动电磁阀、接触器、继电器、电动机等执行机构。 一、PLC的硬件组成 PLC输入电路通常分为3种类型：直流输入方式、交流输入方式和交直流输入方式。 外部输入元件可以是无源触点或有源传感器。 输入电路包括光电隔离和RC滤波器，用于消除输入触点抖动和外部噪声干扰。 4.输入接口电路 一、PLC的硬件组成 PLC的输出电路有3种形式：继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出。 继电器输出型PLC是利用继电器线圈和触点之间的电气隔离，将内部电路与外部电路进行了隔离。 晶体管输出型是在PLC的内部电路与输出晶体管之间用光耦合器进行隔离。 晶闸管输出型是在 PLC的内部电路与输出元件（三端双向晶闸管开关元件）之间用光电晶闸管进行隔离。 5.输出接口电路 一、PLC的硬件组成 PLC的供电电源一般是市电，有的也用DC 24V电源供电。 PLC对电源稳定性要求不高，一般允许电源电压在－15％～＋10％内波动。 PLC内部含有一个稳压电源用于对CPU和I/O单元供电，小型PLC的电源往往和CPU单元合为一体，大中型PLC都有专门的电源单元。 6.电源单元 一、PLC的硬件组成 编程器最少包括键盘和显示两部分，用于对用户程序进行输入、读出、检验、修改。 7.编程器 编程器 编程软件 图形编程器 便携式编程器 手持式编程器，用按键输入指令，大多采用字符液晶显示器，具有体积小、易携带的特点 智能编程器，采用点阵式液晶显示器或阴极射线管（CRT）显示程序，可在调试程序时显示各种信号状态和出错提示等，还可与打印机、绘图仪、录音机等设备连接 在个人计算机上安装专用的编程软件，可以编制梯形图、语句等形式的用户程序。 一、PLC的硬件组成 扩展接口是用于扩展I/O单元的，它使可编程控制器的点数规模配置更为灵活。 扩展接口实际上为总线形式，可以配接开关量I/O单元，也可配置如模拟量、高速脉冲等单元以及通信适配器等。 在大型机中，扩展接口为插槽扩展基板的形式。 8.扩展接口 一、PLC的硬件组成 可编程控制器本体上通常是不带编程器的，为了能对可编程控制器编程及监控，可编程控制器上专门设置有编程器接口，通过这个接口可以接各种型式的编程装置，还可以利用此接口做一些监控的工作。 9.编程器接口 一、PLC的硬件组成 为了存储用户程序以及扩展用户程序存储区、数据参数存储区，可编程控制器上还设有存储器扩展口，可以根据使用的需要扩展存储器，其内部也是接到总线上的。 10.存储器接口 一、PLC的硬件组成 目 录 PLC的硬件组成 PLC的工作原理 PLC的工作原理：在系统程序的管理下，通过运行用户 程序完成控制任务。 PLC的工作方式：循环扫描 PLC的工作模式：运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式 1. PLC的工作过程 循环扫描 二、PLC的工作原理 PLC的扫描 工作过程 二、PLC的工作原理 1. PLC的工作过程 ⑴ 内部处理阶段 ⑵ 通信服务阶段 在内部处理阶段，PLC检查CPU内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些其他内部工作。 在通信服务阶段，PLC与其他的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。 当PLC处于停止模式时，只执行以上两个操作；当PLC处于运行模式时，还要完成另外3个阶段的操作。 二、PLC的工作原理 1. PLC的工作过程 ⑶ 输入处理阶段 输入处理又叫输入采样。在PLC的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。 PLC梯形图中的其他软元件也有对应的映像存储区。 元件映像寄存器: ⑷ 程序处理阶段 根据PLC梯形图程序扫描原则，按先左后右、先上后下的顺序，逐行逐句扫描，执行程序。 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。 二、PLC的工作原理 1. PLC的工作过程 ⑸ 输出处理阶段 在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。 PLC的扫描既可按固定的顺序进行，也可按用户程序所指定的可变顺序进行。 二、PLC的工作原理 1. PLC的工作过程 扫描周期： PLC在RUN工作模式时，执行一次扫描操作所需的时间，其典型值约为l ms～100ms。 扫描周期与用户程序的长短，指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。 2.扫描周期 二、PLC的工作原理 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刻至它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，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间这三部分组成。 3.输入/输出滞后时间 二、PLC的工作原理 谢谢聆听！ $$