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1、2010.3,第三章 PLC的基本组成和工作原理,2010.3,PLC的基本组成PLC对继电器控制系统的仿真PLC的工作原理,主要内容,2010.3,第一节 PLC的基本组成,一、PLC的基本组成,2010.3,一、PLC的基本组成,CPU存储器I/O单元电源通信接口扩展接口编程设备其他部件,2010.3,二、PLC各组成部分的作用,（一）中央处理单元（CPU）,微处理器：实现逻辑运算、数学运算，协 调控制系统内部各部分的工作按照系统程序所赋予的任务运行任务：1.控制用户程序和数据的接收与存储2.进行自诊断3.执行用户程序,微处理器控制接口电路,CPU,PLC的核心,2010.3,控制接口电路
2、,是微处理器与主机内部其他单元进行联系的部件,数据缓冲单元选择信号匹配中断管理,功能,2010.3,（二）存储器,系统程序存储器,用户程序存储器,存储器,2010.3,1系统程序存储器,存放：系统监控程序用户指令解释标准程序模块系统调用管理程序各种系统参数,系统程序关系到PLC的性能，不能由用户访问和修改。,2010.3,2用户程序存储器,用户程序区数据区系统区,用户程序存储器,用户程序,工作数据,系统参数,系统参数（CPU组态数据）：*输入输出组态*功能的设置,2010.3,（三）输入、输出单元,PLC的CPU与现场I/O装置或其它外部设备之间连接的接口（单元）电路。,电平转换功率放大光电耦
3、合,电平转换光电耦合,2010.3,输入单元,直流输入接口电路（如下图）交流输入接口电路交直流输入接口电路,输入单元类型,2010.3,输入单元,交流输入接口电路,2010.3,输出单元类型,输出单元,2010.3,（四）编程器,*程序的编制、编辑、调试、监视*简易型*智能型,2010.3,（五）电源单元,把外部电源变换成系统内部各单元所需的电源 采用开关电源电源的性能直接影响PLC的抗干扰能力 掉电保护电路后备电池电源,2010.3,第二节 PLC对继电器控制系统的仿真,一、PLC模拟继电器控制系统的编程方法 1.PLC 替代电路图中的控制电路部分,主电路,控制电路,用PLC替代继电器控制系
4、统就是替代控制电路那部分，主电路基本保持不变,2010.3,2.控制电路与PLC的比较,输入部分,输出部分,输入部分,输出部分,逻辑部分,逻辑部分:由电器的触点和导线及其固定接线组成,“软接线”,“硬接线”,光电耦合电平转换,光电耦合电平转换,PLC仿真继电器控制电路图,梯形图与继电器控制电路相呼应,2010.3,梯形图,“能流”,触点,线圈,功能方框,左母线,右母线,？,梯形图由触点、线圈或功能方框构成,2010.3,梯形图网络,每个输出元素（线圈或方框）可以构成一个梯级每个网络由一个或多个梯级组成,2010.3,3.梯形图与继电器控制电路的,“软继电器”不是物理继电器，看不见，摸不着“能流
5、”的表示方式,差异,能流,扫描方向,不许倒流,2010.3,常开、常闭触点不是现场物理开关的触点 梯形图中的输出线圈不是物理线圈梯形图中的接点原则上可无限次使用，线圈通常只引用一次,PLC认为：常开触点是取位状态操作；常闭触点是位取反操作,I/O映象寄存器,I/O映象寄存器,2010.3,建立I/O映象区循环扫描的工作方式输入/输出延迟响应,第三节 可编程序控制器的工作原理,2010.3,系统的每一个输入点与输入映象区的某一位相对应系统的每一个输出点与输出映象区的某一位相对应,.建立I/O映象区,I：,O：,Q0.0,I0.0,存储器,2010.3,采集到的输入信号状态取决于输入元件的类型以及
6、是否动作,2010.3,二.循环扫描的工作方式,（一）可编程序控制器的工作过程,一个循环扫描过程所需的时间称为一个扫描周期,周期循环扫描,2010.3,系统初始化，对I/O映象区清零，复位定时器,对电源、内部电路、语法进行检查；定期复位监控定时器WDT,PLC PLC PC；PLC 其他,PLC 编程器,以扫描的方式按顺序逐句扫描处理,以扫描的方式，处理输入/输出信息,循环扫描过程,周而复始,RUN,RUN,2010.3,PLC的运行方式：周期性循环扫描,2010.3,（二）用户程序的循环扫描过程,2010.3,PLC的工作过程举例,高电平表示按下按钮或KM线圈通电,2010.3,特点,集中采
7、样与集中输出的工作方式外界信号状态的变化要到下一个周期才被读入程序执行阶段输出映象区的内容随着程序执行的进程而变化输入、输出延迟响应语句的安排影响响应时间,2010.3,三.输入、输出延迟响应,（一）输入、输出延迟响应 PLC是以扫描的方式处理信息，它是顺序地、连续地、循环地逐条执行程序，在任何时刻它只能执行一条指令，即以“串行”处理方式进行工作，导致输入、输出延迟响应。,“串行”处理,2010.3,输入、输出延迟响应：当PLC的输入端的信号发生变化到PLC输出端对该变化作出反应需要一段时间，这种现象称为输入、输出延迟响应或滞后现象,输入输出延迟响应,变化,响应,2010.3,快速响应？,使用
8、快速响应模块直接处理的方式（专门的软件指令）,立即I/O指令,脱离扫描周期,2010.3,（二）响应时间,影响因素：输入滤波电路的时间常数 输出电路的滞后时间 PLC循环扫描的工作方式集中采样、集中输出的处理方式用户程序中语句的安排,重要参数,由工作原理决定,合理选择,合理安排,2010.3,1.最短响应时间,最短响应时间=输入延迟时间+一个扫描周期+输出延迟时间,2010.3,2.最长响应时间,最长响应时间=输入延迟时间+两个扫描时间+输出延迟时间,2010.3,结 论,输入信号至少应持续一个扫描周期的时间，才能保证被系统捕捉到。设置脉冲捕捉功能。,2010.3,3.用户程序的语句安排影响响
9、应时间,输入继电器,模拟主令电器输出继电器,模拟KM、YV内部继电器,模拟KA“能流”到，线圈被激励,输入继电器,输出继电器,内部继电器,由外部信号驱动,按程序执行结果而被激励,按程序执行结果而被激励,2010.3,梯形图及各元件状态的时序图,系统初始化，对I/O映象区清零,2010.3,如果将网络1、网络5的位置对调一下，位存储器M2.0在第二周期也能响应 吗？,思考,2010.3,（三）在用户程序执行阶段 PLC对输入输出的处理规则,输入映象寄存器的内容，由上一个扫描周期输入端子的状态决定。,2010.3,输出映象寄存器的状态，由程序执行期间输出指令的执行结果决定。,2010.3,输出锁存电路的状态，由上一次输出刷新期间输出映象寄存器的状态决定。输出端子板上各输出端的状态，由输出锁存电路来确定。执行程序时所用的I/O状态值，取用于输入、输出映象寄存器的状态。,2010.3,梯形图与继电器控制电路图存在哪些差异？简述可编程序控制器用户程序的工作过程。有何特点？可编程序控制器输入、输出延迟响应产生的原因有哪些？,思考,
