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1、PLC的组成与工作原理,PLC的组成（硬件结构）PLC的工作原理（重点）,第一节:PLC的组成,PLC实质上是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2-1所示。,一、中央处理单元（CPU）,中央处理单元（CPU）,二、存储器,三、输入、输出（I/O）单元,四、电源部件,五、编程器,编 程 器,系统程序存储器,用户程序存储器,输入电路,输出电路,电 源,第一节:PLC的组成,一、中央处理单元（CPU）,中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按 照PLC系统程序赋予的功电 源源程序源程序用户程序存储器系统程序存储器能，接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电
2、源、存储器.I/O以 图2-1 PLC的简化框图 及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态或数据，并分别存入I/O映象区，然后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术运算等任务，并将逻辑或算术运算的结果送入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，直到停止运行为止。,第一节:PLC的组成,一、中央处理单元（CPU）,早期PLC的中央处理单元没有微处理器，是采用逻辑电路作为控制单元的。自从
3、70年代中期以来，PLC逐步使用微处理器作为其CPU。可编程序控制器使用以下几类CPU芯片：通用微处理器，如Intel公司的8086，80186到Pentium系列芯片；单片微处理器（单片机），如Intel公司的MC551/96系列单片机；(3)片式微处理器，如AMD2900系列位片式微处理器。,第一节:PLC的组成,二、存储器,在PLC中使用的两种类型存储器为ROM和RAM，现说明如下：,1）只读存储器ROM。ROM中的内容是由PLC的制造厂家写入的系统程序，并且永远驻留（PLC去电后再加电，ROM内容不变）。系统程序是用来控制和完成PLC各种功能的程序，这些程序是由PLC制造厂家用相应CP
4、U的指令系统编写的，并固化到ROM中。系统程序一般包括下列几部分：,a.检查程序 b.翻译程序 c.监控程序,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,二、存储器,在PLC中使用的两种类型存储器为ROM和RAM，现说明如下：,2）随机存储器RAM。RAM是可读可写存储器，读出时RAM中的内容不被破坏；写入时，刚写入的信息就会消除原来的信息。RAM中一般存入以下内容：,a.用户程序 b.逻辑变量 c.供内部程序使用的工作单元,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,三、输入、输出（I/O）单元,PLC与被控设备相连接的接口电路，是在两者之间传递输入、输出信息的。,1、输入单元,输入模块
5、的组成框图如图所示。其中输入电路一般由阻容滤波电路和光电耦合电路组成。,现场信号,输入端子,输入电路,输入锁存器,总线,输入模块组成框图,CPU,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,三、输入、输出（I/O）单元,PLC与被控设备相连接的接口电路，是在两者之间传递输入、输出信息的。,2、输出单元,可编程控制器所控制的现场执行部件有电磁阀、继电器、接触器、指示灯、电热器和电动机等。,CPU,输出锁存器,输出电路,输出端子,总线,输出模块组成框图,现场执行部件,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,四、电源部件,电源部件将交流电源转换成供PLC的中央处理器、存储器等电子电路工作所需
6、要的直流电源，使PLC能正常工作，PLC内部电路使用的电源是整机的能源供给中心，它的好坏直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC采用开关式稳压电源供电。它由滤波、稳压、掉电保护、逆变器等电路组成，具有输入电压范围宽、抗干扰性强、体积小、效率高的特点。可提供的电源大致有：AC（交流）100V、200V，DC（直流）100V、48V、24V等。,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,五、编程器,编程器是为PLC产品配置的专用编程装置，通常由简易键盘、液晶或数码显示器和接口电路三部分组成。,A.编程器分类：（1）是便携式编程器，一般用于小型PLC的用户程序编制和各种PLC的现场调试
7、以及监控，如三菱公司的FX-20P；,（2）是带CRT或大屏幕液晶显示器的编程器。它的主要工作方式有两种：编程工作和监控工作。能够实现输入程序、调试程序、监控状态等工作目标。编程器与PLC连接采用并行接口。,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,五、编程器（便携式编程器）,三菱公司的FX-20P,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,五、编程器（液晶显示器的编程器）,三菱触摸屏,三菱公司触摸屏,PLC的组成与工作原理,第一节:PLC的组成,五、编程器,编程器有两种方法生成用户程序,1、在线（联机）编程方式,2、离线（脱机）编程,编程器与PLC上的专用插座直接相联，程序可以直接写
8、入到PLC的用户程序存贮器中，也可以先将程序存放在编程器内，然后再转入PLC的存贮器中，这种编程方式调试程序方便，且能监视PLC内部工作状态。,编程器与PLC脱开，待程序写完后才与PLC相连，离线编程方式不影响PLC的现行工作。,第二章 PLC的组成与工作原理,第二节、PLC的工作原理（重点）,当PLC运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，需要执行众多的操作，但CPU不可能同时去执行多个操作，它只能按分时操作（串行工作）方式，每一次执行一个操作，按顺序逐个执行。由于CPU的运算处理速度很快，所以从宏观上来看，PLC外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。这种串行工作过程称为
9、PLC的扫描工作方式。用扫描工作方式执行用户程序时，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。,PLC的组成与工作原理,第二节、PLC的工作原理（重点）,PLC的扫描工作方式与电器控制的工作原理明显不同。电器控制装置采用硬逻辑的并行工作方式，如果某个继电器的线圈通电或断电，那么该继电器的所有常开和常闭触点不论处在控制线路的哪个位置上，都会立即同时动作；而PLC采用扫描工作方式（串行工作方式），如果某个软继电器的线圈被接通或断开，其所有的触点不会立即动作，必须等扫描到该时才会动作。但由于PL
10、C的扫描速度快，通常PLC与电器控制装置在I/O的处理结果上并没有什么差别。,PLC的组成与工作原理,第二节、PLC的工作原理（重点）,（一）PLC扫描工作过程,1内部处理-2通信服务-3输入采样-4程序执行-5输出刷新,整个过程扫描执行一遍所需的时间称为扫描周期。扫描周期与CPU运行速度、PLC硬件配置及用户程序长短有关，典型值为1100ms。,PLC的扫描工作过程除了执行用户程序外，在每次扫描工作过程 中还要完成内部处理、通信服务工作。整个扫描工作过程包括:,PLC的组成与工作原理,第二节、PLC的工作原理（重点）,（一）PLC扫描工作过程,在内部处理阶段，进行PLC自检，检查内部硬件是否正常，对监视定时器（WDT）复位以及完成其它一些内部处理工作。在通信服务阶段，PLC与其它智能装置实现通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容等。当PLC处于停止（STOP）状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于运行（RUN）状态时，除完成内部处理和通信服务工作外，还要完成输入采样、程序执行、输出刷新工作。,PLC的组成与工作原理,第二节、PLC的工作原理（重点）,（二）PLC执行程序的过程及特点,1输入采样阶段,2程序执行阶段,3输出刷新阶段,
