第二章 PLC的结构 与工作原理.ppt

第二章 PLC的结构 与工作原理 PLC构成 中央处理单元CPU模块 包括CPU、存储器等 输入接口、输出接口模块， 通信接口。 电源 特殊功能模块 闭环控制模块 高速计数模块 运动控制模块 编程装置 人机接口 一、中央处理单元(CPU模块) 中央处理单元(CPU)相当于计算机的主板，是PLC的控制中枢，CPU上含CPU芯片、存储器、总线接口等。 接收并存储从编程器键入的用户程序和数据。 用扫描方式接收现场输入设备的状态和数据 检查电源、存储器、I/O以及定时计数器的状态。 完成用户程序中规定的逻辑运算和算术运算任务 更新有关标志位的状态和输出状态寄存器的内容，实现输出控制或数据通讯等功能。 诊断用户程序中的语法错误。 PLC运行时，CPU以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，执行用户程序，然后将结果输出给输出设备。 二、PLC存储区 系统程序存储区（ROM） 在系统程序存储区中存放着相当于计算机操作系统的系统程序。包括监控程序、管理程序、命令解释程序、功能子程序、系统诊断子程序等。由制造厂商将其固化在EPROM中，用户不能直接存取。它和硬件一起决定了该PLC的性能。 用户程序存储区（EEPROM，RAM） 用户程序存储区存放用户编制的用户程序和数据。不同类型的PLC，其存储容量各不相同，可扩展 系统RAM存储区（有部分带掉电保护） 包括I/O映像存储区和各类软设备（定时器、计数器、中间继电器）存储区。 三、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网。 四、I/O模块 各种开关量输入输出模块 直流、交流输入模块，晶体管、继电器输出模块，不同电压范围。均带有光电隔离。 各种模拟量输入输出模块 电压、电流、热电阻、热电偶、通用 不同输入范围和不同的通道个数的模块 各种特殊功能模块 闭环控制、定位控制、高速计数输入 第二节 开关量输入输出电路 二、交流输入电路 三、交流直流混合输入模块 四、晶体管输出电路 五、固态继电器（双向晶闸管）输出电路 六、有触点继电器输出 七、有触点继电器输出的特点 与外电路电气隔离 输出灵活，直流交流均可，适应电压宽 可带拉电流或灌电流负载 可做为模拟切换开关 无漏电流 寿命有限 开关速度慢、触点抖动 环境要求高，不适合腐蚀性、高振动环境 八、灌电流与拉电流 九、汇点式、分组式、分隔式模块 十、常用PLC的输入元件 十一、常用的输出控制元件 一、PLC与继电器控制装置运行方式的不同： 继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点(常开或常闭)在继电器控制线路的任何位置上都会立即同时动作。 PLC的CPU则采用顺序扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(常开或常闭)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作（触点可能在程序中的多个位置被使用）。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式---扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。 梯形图实例 二、PLC工作的三个阶段 输入扫描（采样）阶段 读取所有输入模块上的输入状态和数据，放入输入映像存储区对应单元。 执行用户程序阶段 按顺序执行用户的每一条指令，每条指令的执行结果放入输出映像存储区的对应单元。 输出刷新阶段 将存于输出映像存储区的内容写到输出模块上的输出锁存电路，经驱动电路驱动相应外设，完成对所有输出状态的刷新。 PLC扫描工作过程示意图 PLC Operating Cycle 三、 输入采样阶段 此阶段完成的任务： 扫描所有输入，读入输入状态并存入输入映像存储区 中的对应单元 在输入采样阶段，PLC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映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在后两个阶段中，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。 四、 用户程序执行阶段 此阶段完成的任务： 对所有用户程序指令进行处理 按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图或其他)。 在扫描