2可编程序控制器的组成与工作原理.ppt

《2可编程序控制器的组成与工作原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2可编程序控制器的组成与工作原理.ppt（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、主讲人：潘昌忠信息与电气工程学院 自动化工程系PLC原理及应用PLC是什么？PLC的定义？PLC的产生？PLC有名厂商？PLC的应用领域？课程回顾2014/9/5PLC原理及应用2PLC原理及应用原理及应用PLC的组成与工作原理(2)PLC的基本构成PLC的工作原理知识点：可编程控制器的基本结构，CPU模块，开关量，I/O模块继电器，可编程序控制器的工作原理，扫描周期，输入/输出滞后时间主要内容2014/9/5PLC原理及应用4PLC的基本组成的基本组成p主要由CPU模块模块、输入模块输入模块、输出模块输出模块和和编编程器程器组成。2014/9/5PLC原理及应用5中中央央处处理理单单元元数数

2、据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单元单元灯光指示灯光指示电磁阀门电磁阀门接触器接触器电源电源输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关程程序序存存储储器器警报器警报器电机电机2014/9/5PLC原理及应用62.1.1 可可编编程序控制器的基本程序控制器的基本结结构构1.中央中央处处理理单单元（元（CPU）：）：CPU模模块块主要由主要由微微处处理器理器和和储储存器存器组组成。成。作用：作用：(1)采集采集输输入信号入信号(2)从程序存从程序存储储器器读读取程序指令，取程序指令，编译编译、执

3、执行指令行指令(3)把运算把运算结结果送到果送到输输出端出端 (4)响响应应各种外部各种外部设备设备的的请请求求 1.通用处理器：8086、80286、803862.单片机芯片：8031、80963.位片式微处理器：AMD-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU大型PLC多采用高速位片式微处理器2014/9/5PLC原理及应用7RAM：存存储储各种各种暂暂存数据、中存数据、中间结间结果、用果、用户户正正调调 试试的程序。的程序。ROM：存放存放监监控程序和用控程序和用户户已已调试调试好的程序。好的程序。2.存存储储器器p存储器是保

4、存系统程序、用户程序、中间运算结果的器件。l系统程序存储器l用户程序存储器2014/9/5PLC原理及应用83.输入输入/输出接口输出接口采用光电隔离，实现了采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。隔离，减小了电磁干扰。输出接口作用：输出接口作用：将主机向外输出的信号转换成可以驱动外将主机向外输出的信号转换成可以驱动外部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断部执行电路的信号，以便控制接触器线圈等电器通断电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。电；另外输出电路也使计算机与外部强电隔离。输出三种形式：输出三种形式：继电器继电器-低

5、速大功率低速大功率 可控硅可控硅-高速大功率高速大功率 晶体管晶体管-高速小功率高速小功率输入接口作用：输入接口作用：将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，将按钮、行程开关或传感器等产生的信号，转换成数字信号送入主机。转换成数字信号送入主机。2014/9/5PLC原理及应用93.输入输入/输出接口输出接口状态：接通和断开2种状态电压等级：直流5V，12V，24V，48V，110V交流110V，220V等2014/9/5PLC原理及应用10图2-6 直流输入电路1）输入接口电路：采用）输入接口电路：采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。2014/9/5PLC原理及应用11COM

6、光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流电源直流电源输入端子输入端子+PLCXn+24V发光二极管发光二极管图2-8 交流/直流输入电路2014/9/5PLC原理及应用12继电器输出继电器输出以以继电器形式为例：继电器形式为例：PLC内内部部电电路路内内部部电电路路J+交流电源或交流电源或直流电源直流电源YCOM-2）输出模块：）输出模块：2014/9/5PLC原理及应用13继电器输出电路2014/9/5PLC原理及应用14晶体管输出电路2014/9/5PLC原理及应用15中中央央处处理理单单元元数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程

7、单元单元灯光指示灯光指示电磁阀门电磁阀门接触器接触器电源电源输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关程程序序存存储储器器警报器警报器电机电机2014/9/5PLC原理及应用164.电源单元电源单元p把外部供应的电源变换成系统内部各单元所需的电源。p有的电源单元还向外提供24v隔离直流电源，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式电源，其特点是输入电压范围宽、体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好。2014/9/5PLC原理及应用175.各种接口、高功能模块：各种接口、高功能模块：便于扩展便于扩展 小型机：小型机：一体机

8、。有接口可扩展。一体机。有接口可扩展。2014/9/5PLC原理及应用18Power in a Small Package!电源模块CPU模块IO模块底 板中、大型机：中、大型机：模块式。可根据需要在主板上随意组合模块式。可根据需要在主板上随意组合。2014/9/5PLC原理及应用19编程设备可以是专用编程设备可以是专用的手持式的编程器；的手持式的编程器；也可也可以是安装了专门的编程通以是安装了专门的编程通讯软件的个人计算机讯软件的个人计算机。6.编程设备编程设备用户可以通过键盘输用户可以通过键盘输入和调试程序；另外在运入和调试程序；另外在运行时，还可以对整个控制行时，还可以对整个控制过程进行

9、监控。过程进行监控。PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR手持式的编程器手持式的编程器2014/9/5PLC原理及应用202.1.4 开关量I/O模块的外部接线方式p 两种状态：接通、断开。p电压等级：5V,12V,24V,48V,110V和交流110V,220Vp外部接线方式:汇点式、分组式、分隔式。2014/9/5PLC原理及应用212

10、014/9/5PLC原理及应用222.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理2.2.1 继电器 2014/9/5PLC原理及应用23继电器在控制系统中的作用1功率放大2电气隔离3逻辑运算2014/9/5PLC原理及应用24例：如下电路例：如下电路自锁2014/9/5PLC原理及应用252014/9/5PLC原理及应用262.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 两种基本的工作状态：运行状态RUN；停止状态STOP。2.2.2 可编程序控制器的工作原理可编程序控制器的工作原理 两种基本的工作状态：运行状态RUN；停止状态STOP。扫描周期：执行一次扫描的时间。整

11、个过程扫描一次所需的时间。与CPU时钟频率、指令类型（扫描速度）、程序长短有关。扫描周期是扫描周期是PLC一个很重要的指标一个很重要的指标一般小型一般小型PLC的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。的扫描周期为十几毫秒到几十毫秒。注：注：当PLC处于STOP状态时，只完成内部处理和通信服务工作。当PLC处于RUN状态时，应完成全部五个阶段的工作。2014/9/5PLC原理及应用27扫描过程扫描过程：用户程序通过编程器输入并存在PLC的用户存储器中，当PLC运行时，用户程序中的众多操作方式需用执行，但CPU不能同时执行多个操作的，他只能按分时操作原理工作，即每一刻只能执行一个操作。由于CPU的运算速度

12、很高，使得外部出现的结果从宏观上看像是同时完成的，这种按分时原则顺序执行程序的操作过程称为CPU对程序的扫描。2014/9/5PLC原理及应用28 扫描过程分为5个阶段：1.内部处理：PLC检查CPU模块内部的硬件是否正确。对监视定时器复位，其它内部处理。2.通信服务：与其它智能装置（编程器、计算机）通信。如：响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。3.输入处理阶段：以扫描方式按顺序采样所有输入端的状态，并存入输入映象寄存器中。（输入寄存器被刷新）。2014/9/5PLC原理及应用29 扫描过程分为5个阶段：4.程序执行：输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。PLC

13、梯形图程序扫描原则：先左后右、先上后下的步序，逐句扫描。并将结果存入相应的寄存器。5.输出处理阶段：CPU将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。输出状态寄存器（Y）中的内容转存到输出锁存器输出，驱动外部负载。2014/9/5PLC原理及应用30PLC扫扫描工作方式的特点描工作方式的特点：特点：集中采样、集中输出、循环扫描特点：集中采样、集中输出、循环扫描n n集集中中采采样样：对对输输入入状状态态的的扫扫描描只只在在输输入入采采样样阶阶段段进进行行。即即在在程程序序执执行行阶阶段段或或输输出出阶阶段段，即即使使输输入入端端状状态态发发生生变变化化，输输入入映映象象寄寄存存器器的的内内容

14、容也也不不会会改改变变，只只有有到到下下一一个个扫扫描描周周期期的的输输入入处处理理阶阶段段才才能能被被读读入入（响应滞后）。（响应滞后）。n n集集中中输输出出：在在一一个个扫扫描描周周期期内内，只只有有在在输输出出处处理理阶阶段段才才将将元元件件映映象象寄寄存存器器中中的的状状态态输输出出，在在其其它它阶阶段段，输出值一直保存在元件映象寄存器中。输出值一直保存在元件映象寄存器中。注注：在在用用户户程程序序中中，如如果果对对输输出出多多次次赋赋值值，则则仅仅最最后后一一次是有效的，即应避免双线圈输出。次是有效的，即应避免双线圈输出。2014/9/5PLC原理及应用312014/9/5PLC原

15、理及应用32输输入入输输出出滞滞后后时时间间又又称称为为系系统统响响应应时时间间，是是指指PLC外外部部输输入入信信号号发发生生变变化化的的时时刻刻起起至至它它控控制制的的有有关关外外部部输输出出信信号号发发生生变变化化的的时时刻止之刻止之间间的的时间间时间间隔。隔。它它由由输输入入电电路路的的滤滤波波时时间间、输输出出模模块块的的滞滞后后时时间间和和因因扫扫描描工工作作方方式式产产生生的的滞滞后后时时间间三部分所三部分所组组成。成。输入输出滞后时间举例：PLC的扫描过程指令LD X0OR Y0ANI X1OUT Y0逻辑运算为2014/9/5PLC原理及应用33注意：梯形图中的各个继电器都不是指物理器件，这些器件实际上是PLC内部的电子电路和存储器，它是以特有、形象的符号来表示PLC程序抽象的逻辑关系，反映了PLC内部存储器位的逻辑状态，通常被称为“软继电器”。2014/9/5PLC原理及应用34图：图：PLC扫描过程扫描过程PLC扫扫描描过过程：程：输输入采入采样样程序程序执执行行输输出刷新出刷新2014/9/5PLC原理及应用351.PLC的基本结构2.PLC的输入输出接口3.继电器4.PLC的工作原理 小结2014/9/5PLC原理及应用36