(4.2.1)--2可编程控制器基础-第2讲PLC组成及工作原理-尹睿0911.pdf

可编程控制器基础PLC组成及工作原理PLC的等效电路PLC的工作原理PLC的基本组成010302目 录PART 01PLC的基本组成PLCProgrammable Logic Controller是一种面向工业环境设计的专用计算机，它具有与一般计算机类似的结构。PLC硬件系统组成外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器110V/市220V电PLC基本单元PLC系统结构示意图是PLC的控制中心；它不断采集输入信号、执行用户程序、刷新系统的输出。（1）CPU 分为ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）两种；ROM中固化着系统程序，用户不能直接存取、修改；RAM中存放用户程序和工作数据，使用者可对用户程序进行修改。（2）存储器 I/O接口是PLC与输入/输出设备连接的部件。输入接口电路：双光电耦合和RC滤波器 接收按钮或开关命令（数字量输入单元）；接收传感器输出信号。（3）I/O接口电路输出接口电路带光电隔离器及滤波器多种输出方式：继电器 晶体管 晶闸管 驱动非频繁动作的交/直流负载（继电器输出单元）；驱动直流负载（晶体管输出单元）；驱动频繁动作的交/直流负载（晶闸管输出单元）。（3）I/O接口电路 把外部供应的电源变换成CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所需的电源。有的电源单元还向外提供24V直流电源，可供开关量输入单元连接的现场无源开关等使用。PLC的电源一般采用开关电源。驱动PLC负载的电源一般由用户提供。（4）电源 外设接口是在主机外壳上与外部设备配接的插座，通过电缆线可配接编程器、计算机、打印机、EPROM写入器、触摸屏等。I/O扩展接口是用来扩展输入、输出点数的。当用户输入、输出点数超过主机的范围时，PLC可通过I/O扩展接口与I/O扩展单元相接，以扩充I/O点数。A/D和D/A单元以及链接单元一般也通过该接口与主机连接。（5）外设与I/O扩展接口PART 02PLC的等效电路 PLC控制最初是用来替代继电接触器控制的，PLC的用户程序（软件）替代了继电器控制电路（硬件）。2 PLC的等效电路PLC软继电器软接线用户程序控制电路以一个三相异步电动机起保停电气控制电路为例FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路SB1、SB2的触点作为系统的输入器件，构成系统的输入部分以一个三相异步电动机起保停电气控制电路为例FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路KM构成输出器 件，构 成系 统 的 输 出部分以一个三相异步电动机起保停电气控制电路为例FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路按下SB1，KM线圈得电，KM常开触点闭合，电动机M起动。以一个三相异步电动机起保停电气控制电路为例FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路按下SB2，KM线圈断电，电动机停止以一个三相异步电动机起保停电气控制电路为例FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路采用传统的继电器、接触器的电气控制系统，可靠性、通用性较差。PLC来控制电动机的起保停FU1KMM3FRQSL1L3L2FU2SB1KMKMFRSB2主主电电路路控控制制电电路路2 PLC的等效电路系统主电路不变控制部分的功能则由PLC的用户程序来实现输入部分与PLC输入端连接输出部分与PLC输出端连接2 PLC的等效电路输入设备SB1、SB2与PLC内部的“软继电器”I0.0、I0.1的“线圈”对应，由输入设备控制相对应的“软继电器”的状态，即通过这些“软继电器”将外部输入设备状态变成PLC内部的状态，这类“软继电器”称为输入继电器。2 PLC的等效电路输出设备KM与PLC内部的“软继电器”Q0.0对应，由“软继电器”Q0.0的常开触点控制对应的输出设备KM的状态，即通过这些“软继电器”将PLC内部状态输出，这类“软继电器”称为输出继电器。2 PLC的等效电路工作过程启动按钮SB1闭合，I0.0虚拟线圈得电，I0.0继电器的常开触点闭合。停止按钮SB2没有动作，保持常闭状态，I0.1线圈得电，I0.1继电器的常开触点闭合。2 PLC的等效电路工作过程此时输出继电器线圈Q0.0得电，其常开触点闭合，外部的KM线圈得电，外电路形成回路，其主触点闭合，电动机得电运行。程序中输出线圈Q0.0得电后，其常开触点闭合，形成自锁，电动机得以连续运行。PART 03PLC的工作原理内内部部处处理理与与自自诊诊断断通通信信处处理理方方式式开开关关？开开始始STOP 输输入入采采样样 程程序序执执行行 输输出出刷刷新新RUN3 PLC的工作原理用用于于程程序序的的编编制制与与修修改改实实现现程程序序控控制制 PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。用用户户输输入入设设备备输输出出映映像像寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器输输出出电电路路输输出出端端子子用用户户输输出出设设备备输输入入映映像像寄寄存存器器输输入入电电路路输输入入端端子子程程序序执执行行扫扫描描周周期期输输入入采采样样输输出出刷刷新新3 PLC的工作原理 PLC的扫描周期与用户程序的长短和该PLC的扫描速度紧密相关。一般在1100ms。首先以扫描方式按顺序依次读入所有输入状态和数据，并将其写入各对应的输入映像寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。注意：输入状态（映像）寄存器与外界隔离，无论信号如何变化其内容保持不变直到下一扫描周期的输入采样阶段，才重新写入输入端的新内容。输入采样的状态保持一个扫描周期。用用户户输输入入设设备备输输入入映映像像寄寄存存器器输输入入电电路路输输入入端端子子输输入入采采样样（1）输入采样按先左后右、先上后下的顺序逐条执行每条指令，执行的结果再写入输出映像寄存器中，输出映像寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。注意：对于输出映像寄存器来说，其状态会随着程序执行过程而变化。（2）程序执行输输出出映映像像寄寄存存器器输输入入映映像像寄寄存存器器程程序序执执行行当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。注意：输出锁存器的状态才是PLC的实际输出。（3）输出刷新输输出出映映像像寄寄存存器器输输出出锁锁存存器器输输出出电电路路输输出出端端子子用用户户输输出出设设备备输输出出刷刷新新