第2章 工作原理

1、第第2章章 PLC的基本组成及工作原理的基本组成及工作原理1 PLC的基本组成及各部分的功能的基本组成及各部分的功能2工作原理工作原理 3 PLC的编程语言的编程语言 各种各种PLCPLC结构和工作原理大同小异，都是以微处理器结构和工作原理大同小异，都是以微处理器 为核心的电子电气系统。为核心的电子电气系统。 PLCPLC各种功能的实现，各种功能的实现， 基于硬件、软件的作用，基于硬件、软件的作用， PLCPLC内部主要由主机、输入内部主要由主机、输入 / /输出接口、电源、输出接口、电源、编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。编程器、扩展接口和外部设备接口等几部分组成。一、硬件一、硬件

2、1 PLC的基本组成及各部分的功能的基本组成及各部分的功能模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器触点继电器触点各种开关各种开关传感器传感器CPU 系统程序存储器系统程序存储器 用户程序存储器用户程序存储器电源部件电源部件输输出出接接口口输输入入接接口口外设接口外设接口照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构采用光电采用光电隔离装置隔离装置编程器编程器打印机打印机计算机计算机n中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 nCPU的主要功能：（由系统程序赋予）1）控制接收编程器输入的程序和数据并存入到用户程序存储器。2）以扫描方式，将外部输入信号的状态

3、写入输入映象寄存区域 。3）诊断电源、内部电路故障和程序的语法错误。4）PLC进入运行状态后，从存储器逐条读取用户指令，按指令规定的任务进行数据的传送、逻辑运算、算术运算等，然后将结果送到输出映像寄存区域。5）处理中断。 6）输出、控制外部驱动器。 1. 中央处理单元中央处理单元2. 存储器存储器n存储器由ROM、RAM、EPROM 、EEPROM组成，用于存放系统程序、用户程序及工作数据。 nROM用以存放系统程序，可编程控制器在生产过程中将系统程序固化在ROM中，用户是不可改变的。nRAM中存放用户程序和中间运算数据，可用锂电池做备用电源。它存储的内容是易失的，掉电后内容丢失。n当系统掉电

4、时，用户程序可以保存在只读存储器EEPROM或由高能电池支持的RAM中。EEPROM兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取优点，用来存放需要长期保存的重要数据。3. 输入输出单元 n（1）输入接口电路 接收由主令元件、检测元件转来的信号n（2）输出接口电路 驱动外部负载作用：信号电平转换 电隔离和滤波PLC与被控对象之间的桥梁图图2.2 直流输入电路图直流输入电路图内部电路COM输入1输入 n通常通常PLC的输入类型可以是直流、交流的输入类型可以是直流、交流和交直流。输入电路的电源可由外部供和交直流。输入电路的电源可由外部供给，有的也可由给，有的也可由PLC内部提供。内部提供。图图2.3交流输

5、入电路图交流输入电路图内部电路COM输入1输入n.图图2.3交流输入电路图交流输入电路图输入接口电路图2-4 汇点输入接线示意图 图2-5 独立输入接线示意图 n2）输出接口电路）输出接口电路 图2-6 继电器输出电路图2-7 晶体管输出电路 图2-8 双向晶闸管输出电路 图2-9 汇点输出接线示意图 图2-10 独立输出接线示意图 输出电器接口4.电源PLC配有开关式稳压电源的电源模块，用来将外部供电电源转换成供PLC内部的CPU、存储器和IO接口等电路工作所需的直流电源。PLC的电源部件有很好的稳压措施，因此对外部电源的稳定性要求不高，一般允许外部电源电压的额定值在+10一-15的范围内波

6、动。n市电n24V直流5.编程器n简易编程器n图形编程器二.软件nPLC所使用的各种程序的集合，通常可分为系统程序和用户程序两大部分。n系统程序 是每一个PLC成品必须包括的部分，由PLC厂家提供，用于控制PLC本身的运行。 管理程序 管理程序是系统程序中最重要的部分。PLC的运行都由它控制，主要对PLC的输入、输出、运算等操作运行，进行时间上先后顺序的管理，规定各种数据、程序的存放地址，生成用户环境以及系统诊断等。 编译程序 标准程序模块和系统调用n用户程序 是由用户根据控制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序，以实现所需的控制目的。三.外型结构单元(整体)式模块式叠装式2工作原理 n循环

7、扫描 PLC采用循环扫描工作方式，这个工作过程一般包括五个阶段：内部处理、与编程器等的通信处理、输入扫描、用户程序执行、输出处理，其工作过程如图2.4所示。n图2.4中当PLC方式开关置于RUN（运行）时，执行所有阶段；当方式开关置于STOP（停止）时，不执行后3个阶段，此时可进行通信处理，如对PLC联机或离线编程。图图2.4 工作原理图工作原理图内部处理通信处理输入扫描执行用户程序输出处理RUN 方式 ？否是开 始nPLC执行完五个阶段，称为一个扫描周期，PLC完成一个周期后，又重新执行上述过程，扫描周而复始地进行。按钮接触器按钮输入电路输入映象寄存器输出映象寄存器输出电路（ ）程序执行图图

8、2.5程序执行原理图程序执行原理图 可编程序控制器的输入处理、执行用户程序和输出处理过程的原理如图2.5所示.I/O响应时间:指从PLC的某一输入信号变化开始到系统有关输出端信号的改变所需的时间 3 PLC的编程语言 梯形图语言:是一种从继电器触点控制电路图演变是一种从继电器触点控制电路图演变而来的图形语言。是借助于类似于继电器的动合、而来的图形语言。是借助于类似于继电器的动合、动断触点、定时器、计数器、线圈以及串、并联动断触点、定时器、计数器、线圈以及串、并联等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示等术语和符号，根据控制要求联接而成的表示PLCPLC输入和输出之间逻辑关系的图形。输入和输出之

9、间逻辑关系的图形。一、梯形图一、梯形图3M.SB2 220VPLC常闭接点常闭接点 Y0 X0 X1注意：注意： 接点或线圈并不是真实的物理继电器接点或线圈，而是在软件编程中使用的编程元件，每个编程元件与存储器中的一个存储单元（存储位）相对应软元件。 存储单元为Y0常开接点常开接点 这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语这种编程语言与汇编语言类似，不同的厂家其语句表有所不同，这里以三菱可编程控制器为例，对句表有所不同，这里以三菱可编程控制器为例，对上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成上述电机起、停控制进行编程（即将梯形图转换成语句表语言）。语句表语言）。LD X0OR Y0ANI

10、X1OUT Y0注意：按梯形图从注意：按梯形图从左到右，从上到下左到右，从上到下的顺序编程。的顺序编程。操作码操作数梯形图和助记符语言是梯形图和助记符语言是PLC中最常用的编程语中最常用的编程语言，学习中应注意以下概念：言，学习中应注意以下概念：(1)梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，每梯形图中的继电器并不一定是物理继电器，每个继电器或输入接点各为存储器中的一位，相应个继电器或输入接点各为存储器中的一位，相应位为位为“1”态，表示继电器线圈通电或常开触头闭态，表示继电器线圈通电或常开触头闭合，或常闭触头断开。合，或常闭触头断开。(2)梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念梯形图中流过的电流不是物理电流，而是概念电流，是程序执行的形象表示方式。电流，是程序执行的形象表示方式。(3)梯形图中的继电器接点在编写用户程序时梯形图中的继电器接点在编写用户程序时（即作为逻辑接点）可根据需要在梯形图中反（即作为逻辑接点）可根据需要在梯形图中反复使用，没有数量限制，既可用常开也可用常复使用，没有数量限制，既可用常开也可用