第2章可编程序控制器的基础知识解析

1、Anhui RoHttt iiuK l ui cruitr可编程枚创毘余理及应用可编程控制器及其系统主讲：郎朗r可编程拴创星余理及应用PLC接线程序控制及存储程序控制的基本概念2. 1可编程序控制器的组成结构2. 2可编程序控制器的工作原理2. 3可编程序控制器的编程语言B可偏程拴创屋金理及应用第2章 接线程序控制及存储程序控制的基本概念接线程序控制及存储程序控制的基本概念：继电器控制线路綸岀设备在继电器控制系统和电子器件控制系统中，要完成一个 控制任务，支配控制系统工作的“程序”是由各分立电器 元件（继、接触器、电子元件等）用导线连接起来加以实 现的，这样的控制系统称为接线程序控制系统。系统

2、方框 图如图11所不被控制的生产机械或生产过程图1-丨接线程序控制系统r可偏程拴创压金現及应用PLC *如果支配控制系统工作的程序是存放在存储器中，系统要完成的控制任务是通过存储器中的程序来实现，这样 的控制系统称为存储程序控制系统。系统方框图如图1一2所示。被控制的生产机械或生产过程图1一2存储程序控制系统B可偏程垓创尿金理及应用PLC *可编程控制器就是一种存储程序控制器。其输入设备、 输出设备和继电器控制系统相同，但它们是直接接到可编 程控制器的输入端和输出端的。控制程序是通过编程器而写到可编程控制器的程序存储 器中，每个程序语句都有一个顺序，运行时依次渎取存储 中的程序语句，对他们的内

3、容解释并加以执行，执行结果 用以接通到输出设备，控制被控对象工作。在存储程序控制系统中，控制程序的修改不需要改变控制 器内部的接线（即硬件），而只需通过编程器改变程序存储 器中某些语句的内容。返冋r可偏程拴创豪斥理及应用PLC2.1可编程序控制器的组成结构2.1.1中央处理器CPU2.1.2存储器2.1.3输入/输出模块2.1.4智能模块PLC *2.1可编程序控制器的组成结构PLC实质上一种工业控制用的专用计算机，PLC系统的 实际组成与微型计算机基本相同，它也是有硬件系统和 软件系统组成。系统硬件结构如下图。一.PLC的硬件系统按熒现场宿号舅接口澤总接口甬驱动受控砒主机r可编程拴创毘金理及

4、应用PLCPLC的硬件系统 由主机，I/O 扩展机及外部 设备组成。主 机内各部分均 通过总线连 PLC的硬件系 统。总线分电 源总线、控制 总线、地址总 线和数据总线。巾源微处理签（CPU）用门输II设备编桎群一1打印机EPROhP；人签一I位计算机一图形监控系统-存KPROM（系统秤序）RAM （用户程序）出单元返冋图21 PLC的硬件系统简化图r可编程拉创毘金理及应用歩笊三览/孝PLC2. 1.1中央处理器CPUCPU在PLC控制系统中的作用类似于人体的神经中枢, 它是PLC的运算、控制中心，用来实现逻辑运算，算术 运算，并对全机进行控制，指挥PLC有条不紊的工作。 其主要任务有：1.

5、控制从编程器输入的用户程序和数据的接收与存储;2. 用扫描方式通过I/O部件接收现场的状态与数据， 并存入输入状态表或数据存储器中；r可偏程垓创尿金理及应用PLC3. 诊断电源、PLC内部电路的工作故障和编程中的语法错误;4. PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令, 经过命令解释后按指令规定的任务进行数据传送、逻 辑或算术运算等；5. 根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出寄存器表的内容，再经由输出部件实现输出控制、制表打 印或数据通信等功能。6. 接受中断请求并作处理2.1.1结PLC *2.1.2存储器存储器即内存，用来存储数据和程序。它包括可以随机存 取的存取存储器（RAM,

6、用户程序）和在工作中只能读出， 不能写入的只读存储器（ROM或EPROM,系统程序）。注意：PLC中的系统程序关系到PLC的性能，不能由用户直接 存取，因而PLC产品中所列存储器形式机器容量一般都是指 RAMo如果容量不够，厂家提供了存储器扩展功能。Anhui Poly r可编程拴创毘掾理及应用2.1.2 结VPLC * 2.1.3输入/输出模块I/O模块是CPU与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。1.输入部件输入部件是PLC与工业生产现场被控对象之间的连接部件, 是现场信号进入PLC的桥梁。该部件接收由主令元件、检测元 件来的信号。常见的主令元件:按钮开关常见的检测元件:行程开关、

7、限位开关、光电检测开关、继电 器触点及其它各类传感器。其功能是检测一些物理量（如距 离、速度、位置、压力、流量、液位、温度、电压、 电流等）在设备工作中的状态。输入方式有两种：数字量输入（开关量 接占）模拟量输入（电压或d流输入），要经A/D转换才能进入PLC。r可编税核创公斥理及应用2）输出部件输出部件也是PLC与现场设备之间的连接部件。希望它能直接驱动执行元件，如电磁阀、微电机、接触器、灯和音响等。常见的输出部件中的输出级：大功率器件，如机械触点式继电器、无触点交流开关（双向可控硅）及直流开关（晶体三极管）等。r可编程拉创毘斥理及应用功能：控制现场设备进行工作（如电动机的起、停，正/反转，

8、阀门的开、关，设备的转动、移动、升降等）。r 可编程拴创总金理及咸用一般PLC配置I/O电平转换模块及电气隔离模块。电平转换模块：（I/O接口实现）输入电平转换是用来将输入端不同电压或电流的信号转换成微 处理器所能接收的低电压信号。输出电平转换是用来将微处理器控制的低电平信号转换成控制 设备所需的电压或电流信号。电气隔离模块：PLC在微处理器部分与I/O回路之间采用了光电隔离措施，这样 能有效的隔离微处理器与I/O回路之间的联系，而不致引起 PLC故障或误操作。以提高PLC的抗干扰能力。0歩册Z筑上疼 AnhiH PolyIf二为了与现场信号连接，输入/出部件上设有输入/出接线端子排,电平转换

9、信号锁存电路。为了滤除输入信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理，其 输入电路内部还有滤波电路。现场信号输入模块组成框图总线CPU T输出锁存器现场执行部件输出模块组成框图r可编程拉创尿斥理及应用PLC（1）开关量输入模块（P15）1）直流输入模块（图2.2）=0总线输入选择器图2.2直流输入模块电路原理 AtihuA Poly 金 ctintc2）交流输入模块（图2.3）RC滤波取样电阻浪涌吸收器：限幅, 防止输入信号过髙限流旁路r可编程拴创尿余理及应用图2.3交漁汇点谕入模块电路原理图X可偏程枚创耳斥理及应用图2.4交流分隔输入方式电路原理图PLC *3）交直流输入模块（图25）图2.5光

10、电耦合器以上三种是PLC常用的I/O模块。r可偏程拴创屋艮理及应用PLCAtlhll、Poly 1/y图2.7分隔式输入接线图2.6汇点式输入接线（a）直流模块；（b）交流模块 r可编程理及应用(2) 开关量输出模块的基本原理:图2.8晶体管输出r可编程拉创毘金理及应用r可编程拉创毘金理及应用PLC *多笊Z免/孝Aohui Poiy&OTliiHcJ图2.9可控硅输出PLC *B可偏程拴创星余理及应用图2.10继电器输出PLC *r可僞程枚创屋余現及应用(3) 模拟量输入模块的基本原理在选择使用模拟量输入模块时，主要应考虑如下几个技术要 求： 输入量类型：电压，电流； 输入量 程：常见为01

11、0V(420mA)； 输入极性：如5V； 输入通路数：常见有单路、8路和16路； 转换精度：主要决定于A/D转换芯片规格，如8位、10位和 12位； 转换速度：常见有10-100psPLC图2.11模拟量输入模块结构框图中刚寄存器-一控制is号控制逻输理 处 预1）控制逻辑2）光电隔离3）输入信号处理4）故障检测5）A/D转换器6）输出信号处理r可编般拴创耳廉理及应用PLC *（4）模拟量输出模块的基本原理在选择使用模拟量输出模块时，主要考虑以下技术要求： 输出量类型：电压或电流（取决于输出驱动方式或连接方 法）； 输出精度：主要取决于D/A转换器的精度，如8位或12位; 输出通道数：取决于输

12、出转换开关，常见的有单路或8路; 输出幅度：决定于输出级； 输出极性：单向或双向。模拟量输出模块的基本结构如图212所示。图2.12模拟琏输出模块结构框图2.1.3结束控制逻输 控制信号地址输出狙动输岀溫动来自数据总线它是由输出锁存器、光电隔离、 D/A转换器、输出多路开关和控制 逻辑5部分组成。工作过程：一、根据CPU送来的输出通道地址 确定是否选中本模块；二、根据CPU送来的控制信号，先 将系统总线上的数据送入输出锁存 器，然后启动D/A转换，最后接通 相应通道的模拟开关，将D/A输出 的电压信号输送到本通道的输出驱 动器。r可编程拉创毘斥理及应用PLC *2-1.4智能模块智能模块与一般

13、的模块的不同点： *自身带有CPU、存储器、和系统程序。种类：PLC之间的通讯模块、PID调节的模拟量控制模块、高速计 数器模块、数字位置译码模块、阀门控制模块等。通信模块PLcS计算机之间的通信一般是通过计算机的串口实现的。目前 工控中常用的串行通信方式主要有三种：RS232、RS422和RS485； 他们的传输速度和传输距离各不相同，适用于不同场合。1) FX-232ADP适配器图2.13 FX-232ADP系统组成图FX-232ADP能够与各种具有RS232C接口的通讯设备连接，实现数据交换。X可编程枚创毘斥理及应用PLC *AnnuAQnvo亍IQB可偽程枚创毘廉理朮应用100点(M8

14、00M899)10 点(D490D499)100 点(M900M999)10 点(D500D509)2) FX2N40AP/AW并联适配器光纤并行通信适配器FX2N40AP,双绞线并行通信适配器 FX2N-40AW,实现两台PLC间的自动数据传送，达到两台PLC 并联运行的目的。传送信号：主从主站与从站间的通信可以100/100点的ON/OFF信号和10点/I0点 的I6位数据，用于通信的辅助继电器为M800M999,数据寄存器 为 D490D509oAsltui PoljrCbHc 匸4八92,3) FX485ADP适配器4) FX485PC-IFPLCZ间的并联连接图214 FX485AD

15、P模块系统PLC与计算机连接/FXON 系列 PLC /r可编程拴创屋斥理及应用S PLCr可编程枚创4t金理及应用Asltui PoljrCbHc Umivo(2)闭环控制模块1用软件的方法去实现PID 闭环控制的方法；2 专门设计的闭环控制模块。PLC *r可编程拴创豪余理及应用（3）高速计数模块为了满足工业控制中快速变化过程，高速计数模块一 般具有以下功能：1）采样计数2）设定计数值3）计数方式设定4）数值比较5）输出控制厂家不同计数模块的频率、范围也不同，计数器数量也不同。PLC *r可编程拴创豪余理及应用）歩滋Z筑、疼Atthui Poly Ttinic（4）编程器作用：在程序输入、

16、调试、检修时使用，多台PLC可以共 用一台编程器。1、输入和编辑用户程序；2、对程序进行编辑检査和修改；3、监视PLC运行时用户编程软件中各个编程元件的 工作状态。PLC *编程器分为以下3类:(1)简易编程器fMrrsmsx |】4耳 I,計AddLifcS L2JLZLZ.li.U. IXlXlXLLtX (Vj(v CLIjLLL EHitnimisut rcM.-6输出端子内部“软接线” （用程序实现）Anhui PolyoTtiuirr可偏程拴创#斥理及虫用1、输入继电器（X）；外部输入信号经PLC输入接线端子驴动输入继电器。一个输入選子对应一个等 效电路中的输入继电器输入继电器的线

17、只能宙机外信号骑丄提供任意个常开和常闭触点，供PLC内部控制电路编程使用。2、输出继电器:PLC输出接口的一个接线点对应一个输出继电器。输出继电器 的线只能序驰动.每个输出继电器除了有为内部控制电路提供编程用的 常开、常闭触点外，还为输出电路提供一个常开触点与输出接线端连接。骡动 外部负载的电源由用户提供注恚：PLC等效电路中的继电器并不是实际的物理继电器（硬继电器），它实 际是存储器中的每一位触发器。该触发器为“V态，相当于继电器接通；该 輕发器为“0”态，相当于继电器斯开。“可偏程拴创屋廉理及应用Anhui PolyPLC *PLC对I/O的处理规则I/O处理规则执行过程如下图所示。r可编程拉创压斥理及应用1. 输入映像寄存器的数据，取决于输入端子在上个工作周期的输入采 样阶段所刷新的状态。2. 输出映像寄存器的状态，由程序中输出指令的执行结果决定。3. 输出锁存电路中的数据，由上个工作周期的输出刷新阶段存入到输 出锁存电路中的数据来确定。4. 输出端子上的输出状态，由输出锁存电路中数据来确定。I PLC *5. 程序执行中所需的输入，输出状态数据由输入映像寄存器和输出映 像寄存器读出。 r可偏股枚创耳原理及应用信息刷新方式信息刷新方式有很多种，一般来说；输入刷新是在输入釆样阶段进行;输出刷新是在输出釆样阶段进行。222结少2.2.3 PLC