《可编程控制器原理与应用》图文课件-第2章.ppt
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1、第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 掌握掌握PLCPLC的基本组成部分以及各部分的作用的基本组成部分以及各部分的作用 了解几种编程语言的异同了解几种编程语言的异同 理解理解PLCPLC的工作原理的工作原理掌握梯形图的构成及画法掌握梯形图的构成及画法 掌握扫描周期的定义掌握扫描周期的定义掌握扫描周期对掌握扫描周期对PLCPLC控制的影响控制的影响教学目的和要求教学目的和要求教学目的和要求教学目的和要求第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 PLC的基本组成部分及各部分的作用的基本组成部分及各部分的作用梯形图的构成及画法及于传统继电器控制系统
2、图之间的异同梯形图的构成及画法及于传统继电器控制系统图之间的异同PLC的工作原理的工作原理扫描周期及对扫描周期及对PLC控制的影响控制的影响教学内容摘要教学内容摘要教学内容摘要教学内容摘要第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 掌握掌握PLCPLC的基本组成部分及各部分的作用,掌握梯形图的的基本组成部分及各部分的作用,掌握梯形图的构成和画法及其与传统继电器控制系统图之间的异同,构成和画法及其与传统继电器控制系统图之间的异同,掌握掌握PLCPLC的工作原理的工作原理教学重点、难点教学重点、难点教学重点、难点教学重点、难点教学方法和使用教具教学方法和使用教具教学方法和使用
3、教具教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件讲授、现场教学、课件4课时课时教学课时教学课时教学课时教学课时第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 1.PLC1.PLC的硬件系统的硬件系统的硬件系统的硬件系统硬件结构主要由硬件结构主要由中央处理器中央处理器、存储器存储器、输入输入/输出单元输出单元、通信接口通信接口、扩展接扩展接口口和和电源电源等部分构成。等部分构成。整体式整体式PLC组成框图如图组成框图如图2-1所示。所示。2.1PLC2.1PLC的基本组成和各部分的作用的基本组成和各部分的作用的基本组成和各部分的作用的基本组成和各部分的作用2.1.1PLC2.1.1P
4、LC的基本组成的基本组成的基本组成的基本组成第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 2.PLC2.PLC的软件系统的软件系统的软件系统的软件系统 PLC的软件系统由系统程序和用户程序组成。的软件系统由系统程序和用户程序组成。系统程系统程序一般由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控序一般由系统诊断程序、输入处理程序、编译程序和监控程序等组成。它是由生产厂家直接存放的、永久存储的程程序等组成。它是由生产厂家直接存放的、永久存储的程序和指令,用户不能直接读写与更改。序和指令,用户不能直接读写与更改。PLC的用户程序是用户利用的用户程序是用户利用PLC的编程语言,根据控
5、的编程语言,根据控制要求编写的程序。它的好坏将直接决定了制要求编写的程序。它的好坏将直接决定了PLC在实际应在实际应用中的价值。由于用中的价值。由于PLC的前身是工业控制中的继电器控制的前身是工业控制中的继电器控制电路,其主要使用者是广大电气技术人员,现今虽已开发电路,其主要使用者是广大电气技术人员,现今虽已开发出很多高级的编程语言,但为了满足传统习惯和掌握能力,出很多高级的编程语言,但为了满足传统习惯和掌握能力,PLC的主要编程语言应采用的是相对简单、易懂、形象的的主要编程语言应采用的是相对简单、易懂、形象的专用语言。专用语言。第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理
6、 1.1.中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器中央处理器CPU是是PLC的的控制中枢控制中枢。它是有。它是有运算器运算器、控制器控制器和和寄存器寄存器等组成等组成的,所起的作用与一般计算机中的的,所起的作用与一般计算机中的CPU相同。相同。PLC采用的采用的CPU一般有三大类:一般有三大类:通用微处理器,通用微处理器,如如8086、80386等;等;单片机微处理器,单片机微处理器,如如8031、8096等;等;位位片式微处理器,片式微处理器,如如AMD29W等。等。在在PLC中中CPU根据系统程序赋予的功能,智慧根据系统程序赋予的功能,智慧PLC有条不紊地工作,归纳起有条不紊地工
7、作,归纳起来主要包括以下几个方面:来主要包括以下几个方面:(1)接收从编程器输入的用户程序和数据。接收从编程器输入的用户程序和数据。(2)PLC的自检。的自检。(3)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄存器或数据)通过输入接口接收现场的状态或数据,并存入输入映象寄存器或数据寄存器中。寄存器中。(4)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。)从存储器逐条读取用户程序,经过解释后执行。(5)根据执行的结果,输出控制信号,完成用户指令规定的各种操作。)根据执行的结果,输出控制信号,完成用户指令规定的各种操作。2.1.2PLC2.1.2PLC各部分的作用各部分的作用各部分的作用各部分的
8、作用第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 2.2.存储器存储器存储器存储器存储器主要有两种:一种是可读存储器主要有两种:一种是可读/写操作的随机存储器写操作的随机存储器RAM,另一种是只读,另一种是只读存储器存储器ROM、PROM、EPROM和和EEPROM。在。在PLC中存储器主要用于存放中存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。系统程序、用户程序及工作数据。PLC常用以下几种存储器来存放用户程序:常用以下几种存储器来存放用户程序:(1)随机存储器。随机存储器)随机存储器。随机存储器RAM的工作速度高,价格低,改写方便。为的工作速度高,价格低,改写方便。为
9、了保证在断电后保存在了保证在断电后保存在RAM中的数据不丢失,一般用锂电池作为后备电源。中的数据不丢失,一般用锂电池作为后备电源。工作数据是工作数据是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。一般存放在运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。一般存放在RAM中,以适应随机存取的要求。中,以适应随机存取的要求。(2)可擦除存储器。可擦除存储器)可擦除存储器。可擦除存储器EPROM和和EEPROM是电可擦除的存储器。是电可擦除的存储器。其中的内容只有在特定的条件下可以被改写,一般用来存放不需要经常改变其中的内容只有在特定的条件下可以被改写,一般用来存放不需要经常改变的用户程序。的用户程序。EE
10、PROM作为用户存储器,兼有作为用户存储器,兼有ROM的非易失性和的非易失性和RAM随机随机存取优点,但是写入信息所需的时间比存取优点,但是写入信息所需的时间比RAM长得多。长得多。第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 3.3.输入输入输入输入/输出单元输出单元输出单元输出单元输入输入/输出输出I/O单元是连接单元是连接PLC的的CPU与现场输入、输出装置或与现场输入、输出装置或其他外部设备之间的接口部件。其他外部设备之间的接口部件。PLC的的I/O接口有多种类型:数字量(开关量)输入、数字量接口有多种类型:数字量(开关量)输入、数字量(开关量)输出、模拟量输入、模
11、拟量输出等。其中,较常用(开关量)输出、模拟量输入、模拟量输出等。其中,较常用的为数字量接口。其输入接口按使用的电源不同有三种类型:的为数字量接口。其输入接口按使用的电源不同有三种类型:直流输入接口、交流输入接口和交直流输入接口、交流输入接口和交/直流输入接口,基本原理电直流输入接口,基本原理电路如图路如图2-2所示。所示。(a)直流输入 (b)交流输入第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 常用的开关量输出接口按输出开关器件不同可分为继电器输出、晶体管常用的开关量输出接口按输出开关器件不同可分为继电器输出、晶体管输出和双向晶闸管输出。其基本电路原理图如图输出和双向晶
12、闸管输出。其基本电路原理图如图2-3所示。其中,可驱动所示。其中,可驱动直流负载的有晶体管输出接口和继电器输出接口;可驱动交流负载的有直流负载的有晶体管输出接口和继电器输出接口;可驱动交流负载的有双向晶闸管输出接口和继电器输出接口。对于继电器输出接口,虽既可双向晶闸管输出接口和继电器输出接口。对于继电器输出接口,虽既可驱动交流负载又可驱动直流负载,但响应时间长,动作频率低;而晶体驱动交流负载又可驱动直流负载,但响应时间长,动作频率低;而晶体管输出接口和双向晶闸管输出接口的响应速度快,动作频率高,实际中,管输出接口和双向晶闸管输出接口的响应速度快,动作频率高,实际中,可根据控制要求具体选择。可根
13、据控制要求具体选择。(c)交/直流输入图2-2 PLC输入电路的原理图 第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理(a)继电器输出(c)双向晶闸管输出(b)晶体管输出第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 4.4.通信接口通信接口通信接口通信接口 为了实现为了实现PLC与其他外设之间的数据通信,在与其他外设之间的数据通信,在PLC中通常中通常都配有各种通信接口。都配有各种通信接口。PLC通过这些通信接口可与监视器、通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他打印机、其他PLC、计算机等设备进行通信,实现不同的、计算机等设备进行通信,实现不同的功能,更
14、好的为系统控制服务。功能,更好的为系统控制服务。5.5.智能接口模块智能接口模块智能接口模块智能接口模块智能接口模块是一个独立的计算机系统。它有自己的智能接口模块是一个独立的计算机系统。它有自己的CPU、系统程序、存储器以及与系统程序、存储器以及与PLC系统总线相连的接口。它作系统总线相连的接口。它作为为PLC系统的一个模块,通过总线与系统的一个模块,通过总线与PLC相连,进行数据相连,进行数据交换,并在交换,并在PLC的协调管理下独立地进行工作。的协调管理下独立地进行工作。PLC的智的智能接口模块种类很多,如高速计数模块、闭环控制模块、能接口模块种类很多,如高速计数模块、闭环控制模块、运动控
15、制模块、中断控制模块等。运动控制模块、中断控制模块等。第第2章章 PLCPLC的基本组成和工作原理的基本组成和工作原理 6.6.编程装置编程装置编程装置编程装置编程装置是编程装置是PLC的重要组成部分,可将用户编写的程序送到的重要组成部分,可将用户编写的程序送到PLC的用户程序存储的用户程序存储区。因此,它的主要任务是编辑、调试、输入用户程序,并可在线监控区。因此,它的主要任务是编辑、调试、输入用户程序,并可在线监控PLC内部内部状态和参数,与状态和参数,与PLC进行人机对话。它是开发、应用、维护进行人机对话。它是开发、应用、维护PLC不可缺少的工具。不可缺少的工具。编程装置分为简易编程器和图
16、形编程器两种。编程装置分为简易编程器和图形编程器两种。1)简易编程器)简易编程器简易编程器只能联机编程,不能直接输入和编辑梯形图程序,需将梯形图程序简易编程器只能联机编程,不能直接输入和编辑梯形图程序,需将梯形图程序转化为语句表程序后才能输入。但是简易编程器体积小、价格便宜,可以直接插转化为语句表程序后才能输入。但是简易编程器体积小、价格便宜,可以直接插在在PLC的编程插座上,或者用专用电缆与的编程插座上,或者用专用电缆与PLC相连,方便编程和调试,适合小型相连,方便编程和调试,适合小型PLC的编程及现场调试。如三菱的的编程及现场调试。如三菱的FX-20P-E型简易编程器。型简易编程器。2)图
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