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可编程控制器PLC吴志源 第一章可编程控制器的结构和原理 其它信号模拟量继电器触点按钮 位置开关编程器图形显示计算机其它设备灯 接触器电磁阀模拟量其它执行器件PLC结构 1 1可编程控制器的结构 一 中央处理器 CPU计算机的核心 它负责各种运算和控制 它是8位或16位单片微机 单片机包含了一台计算机所必须有的部件 如 CPU 存储器RAM ROM I O接口 时钟CTC等 有的还有A D D A转换器 PLC的功能 是 入出变换 和 系统管理 工作 二 存储器 具有记忆功能的电子元器件 1 系统程序存储器 存放PLC本身所使用的监控程序 模块功能指令子程序 命令解释程序 故障处理程序及其它各种管理程序 存放在ROM中 用户不能改变它 2 用户存储器 存放用户的控制程序和数据 分为程序存储器ROM和数据存储器RAM二部分 程序存储器 由ROM EPROM EEPROM FlashROM等 为只读存储器 专门存放各种程序的 数据存储器 是RAM 即计算机中的内存 因存入的数据 在电源没掉电时能保持不变 但掉电后再上电 RAM中的存有的信息变为随机数 故又称作 随机存储器 存储的是控制过程中发生变化的数据 如输入 输出的信号 各种工作状态 计数值 定时值 运算的中间结果等 用可以随意读写的RAM数据存储器来存储 三 输入接口电路 即I口 输入信号由开关量 数字量 模拟量三种 每个输入信号都经过光电耦合器隔离和RC阻容滤波电路的滤波后 才由PLC内的放大器进行处理 图1 2输入接口电路DC24V光耦UCC 5V输入R1 5VR5开关R4反相器LEDABVR2R3C 四 输出接口电路 即O口 各输出口是一个无电源的常开触点 各有二个接线端螺钉 有三种元件 微型灵敏继电器 双向晶闸管 晶体三极管 它主要有响应时间 输出电流和开路漏电流三个技术指标 输出接点 每一个O口有一个常开触点的二个独立的接点 也有几个输出口中 将一个接点连到一起 有一个公共接点称 公共端 用COM表示 输出口子是一个无源触点 所以电路中除接负载外 必须要加装电源 不同种类的电源和电压等级的公共端要分开 电源O口负载五 电源 PLC内部都配一个高性能的开关稳压电源 产生对内供电的DC5V和DC24V及对外供电的DC24V 三个直流稳压电源 三个电源在电路上是互相隔离的 1 3PLC的工作原理和编程语言 PLC工作原理 1 继电控制器 1 主要构成 输入信号 由按钮 各种开关 继电器 接触器触点等 控制环节 将输入信号及其它的开关触点 用电线按控制要求 组成串 并 混联 是由纯硬件构成控制环节 输出结果 由控制结果的常开或常闭触点 使电动机 电磁阀 指示灯等负载 完成得 失电的控制 2 工作方式 当接通电源时 所有已全通的电路 会同时通电而一起工作 即是并行方式工作的 2 计算机控制 1 主要构成 输入信号 由键盘硬开关 鼠标 触摸软开关 及各种数字信息等 控制环节 由计算机硬件和指令程序软件实现 输出结果 由输出接口 显示器 打印机 功放装置等 2 工作方式 等待 顺序及中断控制的方式 3 可编程控制器PLC 1 主要构成 输入信号 由一般的开关 按钮 继电触点 键盘硬开关 鼠标 触摸软开关 各种传感器的数字量或模拟量等 控制环节 由电子硬件和指令程序软件 输出结果 由输出接口 显示器 打印机 功放装置 电动机 电磁阀 指示灯等负载等 2 工作方式 循环扫描及中断控制方式 是计算机控制和继电控制的有机结合 即串行工作方式 PLC控制和继电控制的比较 1 组成器件不同 1 继电控制 是由有动作 有触点部件的硬继电器构成 其体识大 耗电能多 触点有火花及电磁干扰 寿命短 2 PLC 是 软继电器 实际上只是存储器的一个位 不耗能 无触点 寿命长 2 触点数量不同 1 继电控制 每个继电器触点数 只有1 8对 2 PLC 每个软继电器的触点数 是无限多个 3 实施方法不同 1 继电控制 是通过改接串 并 混联的硬接线的方式实现 2 PLC 是由改变指令程序软件的方式实现的 4 工作方式不同 1 继电控制 是并行工作方式 有各个输出互相抡的竞争存在 会造成控制出错的问题 2 PLC 是串行工作方式 不会有输出的竞争 并有极强的抗干扰能力 PLC的工作原理 PLC是采用循环扫描的方式 能很好的满足对被控对象 运行过程的实时控制 扫描周期T 是每次从输入采集再经程序执行到输出刷新的全部时间 为一个 扫描周期 每个扫描周期 包括三个阶段 即集中输入采集阶段 集中程序执行阶段 和集中输出刷新阶段 又称 三集中 1 集中输入采集 每个扫描周期开始 先由PLC的CPU控制 将各输入口上 是 1 还是 0 的信息 集中采集到 输入映象寄存器 中暂时保存 2 集中程序处理 再由PLC的CPU从用户程序的第0步指令开始逐条执行 并将每个结果 分别存入各个相应的 输出映象寄存器 中 直到执行到结束指令后 转入下一阶段 3 集中输出刷新 再由CPU控制 将 输出映象寄存器 中的信息 集中刷新到每个输出口子 再返回到输入采集 这样不断的循环扫描 PLC的编程语言 编程语言 由梯形图语言 指令语句表语言 状态转移图语言及同计算机兼容的BASIC语言 C语言 汇编语言等高级语言 其中最常用到的是梯形图语言和指令语句表语言 梯形图语言 是直观 清晰 易学 易用的一种语言 PLC内部的硬件框图及各部分作用 EPROMA D D AEEPROM上位计算机RAM其它设备Falsh 2日本三菱FX1S型号及资源 一 型号 FX1S 30M E R输出元件类型继电器三菱公司小型机S 双向晶闸管设计改型序号T 晶体三极管I O总点数扩展单元基本单元1N共有0S 1S N 2N CN 3U四种改型二 输入接口 对FX1S系列PLC 一般不接外部电源 1 当公共端标COM时 外部信号线的公共线接在此处 2 当公共端 S S时 此端口接本机DC24V的 极 FX1S 30MR的外型 面板和硬件资源 1 底部设有安装用的DIN标准导轨 并在四角开有固定用的通孔 2 电源端子 L N接AC220V或AC110V交流电源3 输入端口 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17及公共端子COM S S 地址编码为八进制4 输入信号指示数字号 由LED构成的16个号码5 输出端口 Y0 COM0 Y1 COM1 Y2 Y3 Y4 Y5 COM2 Y6 Y7 Y10 Y11 COM3 Y12 Y13 Y14 Y15 COM4 共14个Y输出口 地址也是八进制编码 即没有Y8及Y9 X0 X1 X2 COM K1 SB1 SQ1 6 输出端子LED数字指示灯 0 7 10 157 输出DC直流电源 24V 两个端口8 状态指示灯 POWER 电源指示 亮为有电 RUN 运行指示 亮正在运行 ERR0R 故障指示 长亮硬件故障 闪亮软件故障 9 接大地端子 将工作中感应的静电引入大地 10 空端子 不可以接线 11 外设插座 园形8针 RS232接口 可接编程器或电脑通信口等 12 运行启 停开关 RUN STOP 即运行 暂停 13 2个模拟电位器 对应的数字量是放在D8030 及D8031二个数据寄存器中 PLC软继电器的资源 1 输入软继 每个输入口对应一个输入软继 它用X表示 地址为8进制 即逢8进1 编号中没有X8及X9的 每个都有无数对常开及常闭触点 它没线圈 能接受开关量 二进制数字量等 2 输出软继 每个输出口对应一个输出软继 它用Y表示 地址为8进制 即逢8进1 编号中没有Y8及Y9的 每个都有无数个对内部的常开及常闭触点 它有线圈 并有一个对外的常开的无源触点 3 内部软继 它没有外接端口 有线圈和无数个只对内部的常开及常闭触点 用M表示 从M0 M383通用型 M384 511为掉电保持型 M8000 8255为特殊专用型 4 定时软继 它有线圈和对内的无数个常开和常闭触点 用T表示 编号为T0 T63 各配有一个16位的预置数寄存器可预置的定时数K1 K32767 及一个当前值寄存器 由三种时钟周期 100mS 可用地址T0 T62 可定的时间为0 1 3276 7秒10mS 先要使M8028得电 可用T32 T62 定时0 01 327 67秒1mS 只能用T63 定时0 001 32 767秒工况 线圈得电开始定时 到预置时间发信号使触点切换状态 线圈断电复位 触点状态还原 当前值寄存器中的数清0 积算型定时器 它的工作 当线圈得电时开始定时 没有到预置数前 线圈断电 当前值寄存器中已经记录的时间数 并不清0 而被保持 当线圈再得电时 当前值接着记录 直到记到预置数就发信号 使触点切换状态 要用专门的清0指令 来复位定时器和清除当前寄存器中的数 前面所讲的是非积算型定时器 5 计数软继 它有线圈和对内的无数个常开和常闭触点 用C表示 它配有C0 C255共256个 使用前需先 复位 将当前寄存器中的数清0 在预置寄存器中可预置K0 K32767的数 编号为C0 C15 的16个为16位增量计数通用型 可计0 32767编号为C16 C31 16位增量计数保持型 掉电后已计的数不丢编号为C235 C255 是32位高速双向计数器 工况 由计数信号 每次接通线圈的上升边沿计数加1 使其当前寄存器中的数加1计数 一直加到预置数 发信号使