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1、第四章 PLC的系统组成及工作原理,第一节 PLC的硬件结构第二节 PLC的软件系统第三节 PLC的工作原理,第一节 PLC的硬件结构,PLC种类繁多，但其组成结构和工作原理基本相同。PLC系统组成:基本单元、I/O扩展单元、外部设备。,FX2N-32MR：基本单元 FX2N-32ER：扩展单元,PLC的基本组成框图,动画演示,下一节,CPU,中央处理单元是PLC的控制中心，它可将存储在PLC内的程序逐步取出加以分析、判断、运算及执行。这种依程序逐步执行的动作，称之为扫描。CPU的执行速度会影响PLC的功能 CPU的处理器位数也会影响扫描时间。,返回,系统存储器：存放系统程序用户存储器：分用户
2、程序存储器和数据存储器，用于存放用户编写的控制程序和数据。PLC使用的存储器类型:ROM：只读存储器RAM：读写存储器EPROM：紫外线擦除的只读存储器EEPROM：电擦除的只读存储器,存储器,返回,输入接口,是外部输入设备与PLC的连接界面,通过此界面,CPU可以测得外部输入设备的状态（0或1）。输入接口电路形式：干接触:由内部的直流电源供电 直流输入:小型PLC也由内部的直流电源供电 交流输入:必须外加电源,PLC内部,光电耦合器,输入信号,当输入端外电路接通时，输入点获取逻辑值“1”当输入端外电路断开时，输入点获取逻辑值“0”,PLC输入电路原理图,动画演示,返回,输出接口,PLC通过输
3、出接口实现对外部负载的控制操作。PLC的输出形式有三种：继电器输出（R）：可带交、直流负载晶体管输出（T）：可带直流负载晶闸管输出（S）：可带交流负载,PLC内部,当PLC有输出时，输出端电路被接通，外部负载被驱动；当PLC没有输出时，输出端电路断开，外部设备不动作。,低电平,PLC输出电路原理图,动画演示,返回,电源,动画演示,返回,PLC主机内部一般配有为输入点供电的小容量直流24V电源；负载需配置专门的外部负载电源。允许在额定值的+1015范围内波动。为防止PLC内部程序和数据等重要信息的丢失，PLC还带有锂电池作为后备电源。,编程器（HPP）,动画演示,返回,编程器的功能是完成用户程序
4、的编制、编辑、输入主机、调试和执行状态监控，是PLC系统故障分析和诊断的重要工具。简易型：只能用语句表形式编程，且需要连机工作，如三菱FX2N-20P-E手持式编程器。智能型：可以用指令语句编程，又可以用梯形图编程，既可联机编程又可脱机编程，但价格更高，如GP-80X-E编程器。,第二节 PLC的软件系统,指PLC所使用的各种程序的集合。系统程序：是PLC硬件与用户之间的接口，由PLC生产厂家提供，并固化在ROM中，用户不能直接读写。用户程序：用户根据控制要求，用PLC的编程语言编制的应用程序。用户可以修改和更新，一般存放在RAM中，当PLC断电时被锂电池保持。常用的PLC编程语言有：梯形图、
5、语句表、状态转移图(SFC图),下一节,梯形图-PLC的第一用户编程语言,梯形图的编写须符合一定的规范PLC的梯形图与传统的继电接触器控制线路相比较基本一致，只是在使用符号和表达方式上有些区别。,梯形图与传统控制线路对比,返回,指令语句表,返回,语句表是PLC的命令语句表达式，表示机器的操作命令，可用简易HPP输入，是PLC的最基础语言。,状态转移图（SFC图）,状态转移图是一种图形化的编程语言，多用于描述顺序控制系统功能，也称作功能图。,返回,第三节 PLC的工作原理,输入采样,开始,内部处理,通信处理,程序执行,输出刷新,一、可编程控制器的工作方式 具有两大特点：采用循环扫描工作方式对输入
6、、输出集中处理 PLC的工作过程包括五个阶段：内部处理、通信处理、输入采样、程序执行、输出刷新。,用户程序执行过程,二、PLC的程序执行过程,扫描周期,输入采样阶段,程序执行阶段,输出刷新阶段,下一节,写入,读出,读出,元件映像寄存器,输入采样阶段：PLC以扫描方式按顺序将所有输入端的输入信号状态(“o”或“l”）读入输入映像寄存器区。这个过程称为对输入信号的采样。此时输入映像区被刷新，PLC进入下一个阶段。（输入信号集中批处理）,返回,程序执行阶段：PLC按照先左后右、先上后下的顺序对梯形图程序进行扫描，对由接点构成的控制线路进行逻辑运算，（X触点的值是从输入映像寄存器中读出的，其它触点的值
7、是从元件映像寄存器中读出的）并把逻辑运算的结果（各继电器线圈的状态值）存入元件映像寄存器区对应位置，刷新原来数据区的状态。注意：运算结果在全部程序未执行完毕之前，不会送到输出端子上。,返回,输出刷新阶段：在执行完用户所有程序后，PLC将元件映像寄存器中的Y寄存器的状态，集中送到输出锁存器中，刷新上一阶段输出锁存器中的数据，再通过一定的输出方式(如继电器输出方式)去驱动输出端的外接负载。（输出信号集中批处理）,返回,扫描周期：PLC完成一次扫描过程所需的时间。扫描周期的长短和PLC的运算速度和工作方式有关,但主要和用户程序的长度及指令的种类有关。一个扫描周期的时间大约在几毫秒到几百毫秒之间。,返
8、回,三、PLC的I/O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的时间间隔。PLC采用输入集中采样和输出集中刷新方式，提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性。PLC的输出信号响应滞后于输入信号，滞后时间对一般系统无关紧要，但对要求响应快的场合不适合。程序结尾加END指令可缩短扫描时间。,继电器控制与PLC控制对比举例-起保停电路,主回路中的电机M是被控对象，输入、输出信号间的逻辑关系由控制线路的中的继电接触器实际硬接线来实现。,传统的继电接触器控制电路,控制程序,梯形图,输入部分电路,输出部分电路,PLC控制只能替代继电接触器的控制线路，而主电
9、路仍需靠硬接线完成。PLC的输入、输出信号之间的逻辑关系由存储在PLC内部的控制程序决定。特别注意：PLC外接线图中停止按钮和常闭触点的使用。,PLC等效控制电路,可编程控制器,输入设备,输出设备,逻辑部分电路,24V,PLC的外接线图和梯形图的绘制方法,PLC的外接线图,X0X1X2COM,Y0COM,PLC的梯形图控制程序,PLC硬件主要由_、组成。外部输入电路断开时，对应的输入映像寄存器为状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点，常闭触点。若梯形图中输出继电器的线圈“通电”，对应的输出映像寄存器为状态，在输出处理阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈，其常开触点_，外部负载。,思考题,本章内容结束！,返回主页,
