PLC与电气设备2011(10讲)hao 终

1、2021年年11月月19日星期五日星期五 1969年由美国数字设备公司（年由美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽根据美国通用汽公司（公司（GM）的要求研制成功的。（功绩：把计算机的的要求研制成功的。（功绩：把计算机的程序存储技术程序存储技术引入继电器控制系统）引入继电器控制系统） ( PLC ; ROBOT; CAD/CAM).2021年年11月月19日星期五日星期五3. 到目前为止到目前为止,无论从无论从可靠性（几十万小时）可靠性（几十万小时）,还是还是应用应用领域领域的的广度广度和和深度深度上上,还没有任何一种控制设备能与还没有任何一种控制设备能与PLC媲美媲美! 2021年年11月月

2、19日星期五日星期五 德国德国: 西门子（西门子（Siemens）；）； 美国：美国：A-B（Allen-Bradly); 法国法国: 施耐德（施耐德（Schneider） 日本：三菱电机（日本：三菱电机（Mitsubishi Electric）; 日本：欧姆龙（日本：欧姆龙（OMRON）、）、 （日本主要发展中小型日本主要发展中小型PLC，其小型机性能先其小型机性能先进，结构紧凑，价格便宜）进，结构紧凑，价格便宜） 目前国内市场还有韩国、台湾等目前国内市场还有韩国、台湾等PLC产品产品.(目前中国有几十家生产商目前中国有几十家生产商，如辽如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公

3、司、厦门宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司等公司等,但但大多在大多在128点以下点以下,年产量超过年产量超过1000台的只有几家台的只有几家)2021年年11月月19日星期五日星期五第十讲可编程控制器组成及其工作原理2021年年11月月19日星期五日星期五.熟悉熟悉PLC的基本结构及其各部分功能，掌握存储器及输入的基本结构及其各部分功能，掌握存储器及输入、输出部分的、输出部分的分类、特点分类、特点；(有利于正确选择有利于正确选择PLC).理解理解PLC基本工作原理，重点掌握基本工作原理，重点掌握PLC工作的两大显著特工作的两大显著特点点(集中批处、循环扫描集中

4、批处、循环扫描)；.掌握掌握PLC的性能指标、分类的性能指标、分类2021年年11月月19日星期五日星期五 可编程控制器由可编程控制器由CPUCPU、存储器（、存储器（RAMRAM、ROMROM）、输入输出单元（）、输入输出单元（I/OI/O）、）、I/OI/O扩展接口、电源和编程器扩展接口、电源和编程器等组成等组成。PLC的硬件结构的硬件结构 PLCPLC是一种工控计算机，与计算机的组成十分是一种工控计算机，与计算机的组成十分相似相似，但具有，但具有更强更强的与的与工业过程工业过程相连接的相连接的接口接口。其结构框图如右图其结构框图如右图2021年年11月月19日星期五日星期五PLC的硬件结

5、构的硬件结构编程编程器器电电 源源输入单元输入单元输出单元输出单元CPU外设接口外设接口扩展接口扩展接口存储器存储器2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五输出锁存、电平转换等I/O扩展智能I/O输入滤波、电平转换、锁存功能开关和指示器编程器微处理器CPU系统程序EPROM用户数据RAM用户程序EPROM存储器扩展通信接口系统总线去现场来自现场后备电池至其他 PC监视器或打印机光电耦合光电耦合、继电器或可控硅2021年年11月月19日星期五日星期五硬件硬件软件软件存储器存储器CPUI/O口口编程器编程器电源电源系统程序系统程序用户程序用户程序2021年年

6、11月月19日星期五日星期五 CPUCPU是整个是整个PLCPLC系统的核心，指挥系统的核心，指挥PLCPLC有条不紊地进行各种工作。有条不紊地进行各种工作。 1 1、CPUCPU类型：类型： 1 1）通用微处理器（）通用微处理器（80808080、80868086、8028680286、8038680386等）等） 2 2）单片机（）单片机（80318031、80968096等）等） 3 3）位片式微处理器（）位片式微处理器（AMD2900AMD2900、AMD2901AMD2901、AMDAMD29032903等）等） 小型小型PLCPLC：单单CPUCPU系统。系统。( (多采用多采用8

7、 8位位) ) 中、大型中、大型PLC(PLC(多采用多采用1616，3232位，高速位片位，高速位片) )：双双（三三、冗余）、冗余）CPUCPU系统（字处理器、位处理器）系统（字处理器、位处理器）主要特点主要特点是：速度快、灵活性强、是：速度快、灵活性强、 效效率高等特点。可以进行率高等特点。可以进行“级联级联”，易于，易于“流水线流水线”操作。操作。 （一）（一）CPU2021年年11月月19日星期五日星期五 CPUCPU是是PLCPLC系统的系统的核心核心，其主要作用：，其主要作用：1 1）接收并存储现场信号）接收并存储现场信号 将接收到现场输入的数据保存起来，在需要改数据的将接收到现

8、场输入的数据保存起来，在需要改数据的时候将其调出、并送到需要该数据的地方。时候将其调出、并送到需要该数据的地方。 2 2）PLCPLC进入运行后，执行用户程序进入运行后，执行用户程序3 3）输出执行结果）输出执行结果 当当PLCPLC进入运行状态，进入运行状态， CPU CPU 根据用户程序存放的先后根据用户程序存放的先后顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定顺序，逐条读取、解释和执行程序，完成用户程序中规定的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动的各种操作，并将程序执行的结果送至输出端口，以驱动可编程控制器的外部负载可编程控制器的外部负载。 2021年年11月月19日星

9、期五日星期五 4 4）诊断电源、内部电路的故障）诊断电源、内部电路的故障 诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错诊断电源、可编程控制器内部电路的故障，根据故障或错误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排误的类型，通过显示器显示出相应的信息，以提示用户及时排除故障或纠正错误除故障或纠正错误 5）检查、校验用户程序）检查、校验用户程序 对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即对正在输入的用户程序进行检查，发现语法错误立即报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立报警，并停止输入；在程序运行过程中若发现错误，则立即报警或停止程序的执行即报警或停止程序的执行20

10、21年年11月月19日星期五日星期五PLCPLC存储器的分类存储器的分类 PLCPLC的存储器可以分为：系统程序存储器、用户程序存储器、工作数的存储器可以分为：系统程序存储器、用户程序存储器、工作数据存储器。据存储器。 1 1）系统程序存储器）系统程序存储器 （ROMROM；管理、解释、调用；管理、解释、调用； 很大程度上决定很大程度上决定PLCPLC性能性能PROMEPROMPROMEPROM） 存放由可编程控制器生产厂家编写的系统监控程序，并固化在存放由可编程控制器生产厂家编写的系统监控程序，并固化在 ROM ROM 内，用户不能直接更改内，用户不能直接更改 2 2）用户程序存储器）用户程

11、序存储器 （一般用（一般用RAM(RAM(备用锂电池备用锂电池) )；调试好不再修改；调试好不再修改EPROM(EPROM(紫紫) )， EEPROM(EEPROM(电电) )） 根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。根据控制要求而编制的应用程序称为用户程序。 小型的小型的PLCPLC的存储容量一般在的存储容量一般在8K8K字以下字以下。现在有许多现在有许多PLC直接采用直接采用EEPROM作为用户存储器。作为用户存储器。（二）存储器（二）存储器2021年年11月月19日星期五日星期五3 3）工作数据存储器）工作数据存储器（RAM(RAM(备用电池或大电容备用电池或大电容) )） 存程序运

12、行中存程序运行中所用到所用到的数据、的数据、生成的生成的结果等，不断发生结果等，不断发生变化，关系变化，关系PLCPLC内部元件（软元件）的多少。内部元件（软元件）的多少。用户涉及最用户涉及最频繁。频繁。（二）存储器（二）存储器注意：注意： PLCPLC产品手册中给出的产品手册中给出的“存储器类型存储器类型”和和“程序容量程序容量”是针对用户是针对用户程序程序存储器存储器而言而言的。的。2021年年11月月19日星期五日星期五 是PLC运行过程中经常变化、经常存取的一些数据。它们存放在RAM中，以适应随机存取的要求。 在PLC的工作数据存储器中，设有存放输入/输出继电器、辅助继电器、定时器、计

13、数器等逻辑器件的存储区，这些器件的状态都是由用户程序的初始设置和运行情况而确定的。根据需要，部分数据在掉电时用后备电池维持其现有的状态，这部分在掉电时可保存数据的存储区域称为保持数据区。2021年年11月月19日星期五日星期五 输入单元：输入单元：PLC与被控对象之间传送输入信号的接口部件，输与被控对象之间传送输入信号的接口部件，输入单元有良好的入单元有良好的电隔离和滤波功能、电平转换、状态指示电隔离和滤波功能、电平转换、状态指示。1、输入单元的作用：、输入单元的作用： 开关量输入器件（开关量输入器件（典型）：典型）：1.按钮按钮、开关式传感器、开关式传感器2、行程开关行程开关、选择开关、数字

14、拨码开关、接近开关、光电开关、选择开关、数字拨码开关、接近开关、光电开关、3.继电器触点继电器触点等（模拟：各种等（模拟：各种变送器变送器）。）。 作用：作用：现场的数字（开关）量信号变成可编程控制器内部处理的现场的数字（开关）量信号变成可编程控制器内部处理的标准标准信号信号2021年年11月月19日星期五日星期五2、 输入单元的分类：（输入单元的分类：（按外部信号电源的类型）按外部信号电源的类型） 分为分为直流输入接口直流输入接口单元和单元和交流输入接口交流输入接口单元。单元。直流直流（选一路为例）（选一路为例）SB1R1(分压分压)CR2内部电路内部电路公共端公共端输入端输入端24V滤波滤

15、波状态指示状态指示光耦合器光耦合器现场开关通断状态对应输入映像寄存器的现场开关通断状态对应输入映像寄存器的I/O 状态状态每个端子每个端子 输入映象输入映象寄存器的寄存器的相应位相应位2021年年11月月19日星期五日星期五n 在在PLC的存储器中，有一个的存储器中，有一个专门存放专门存放输入输出输入输出信号状态信号状态的的区域，称为输入映像寄存器和输出映像区域，称为输入映像寄存器和输出映像寄存器寄存器，可编程控，可编程控制器梯形图中制器梯形图中别的编程元件别的编程元件也有对应的也有对应的映像存储区映像存储区，它们，它们统称为统称为元件映像寄存器元件映像寄存器 2021年年11月月19日星期五

16、日星期五外部输入电路断开外部输入电路断开时: 输入点状态指示灯灭输入点状态指示灯灭;对应的输入映像寄存器数据为对应的输入映像寄存器数据为02021年年11月月19日星期五日星期五 当有输入信号时当有输入信号时,信号一般经光耦、滤波后进入输入缓冲器等信号一般经光耦、滤波后进入输入缓冲器等待采样。采样时，信号经待采样。采样时，信号经I/O总线总线送入输入映像区，将区中与该输送入输入映像区，将区中与该输入点对应的位入点对应的位置置“1”，该输入继电器线圈得电。其驱动只能由输，该输入继电器线圈得电。其驱动只能由输入信号驱动。入信号驱动。2021年年11月月19日星期五日星期五现场开关通断状态对应输入映

17、像寄存器的现场开关通断状态对应输入映像寄存器的I/O 状态状态R2CR3内部电路内部电路公共端公共端输入端输入端AC状态指示状态指示光耦合器光耦合器R1限幅限幅高频去耦高频去耦交流输入接口单元交流输入接口单元: 用于粉尘、油污严重地方用于粉尘、油污严重地方2、 输入接口单元的分类：（输入接口单元的分类：（按可接纳的外部信号电源的类型）按可接纳的外部信号电源的类型） 2021年年11月月19日星期五日星期五 输出单元：输出单元：PLC与被控对象之间传送输出信号的接口部件与被控对象之间传送输出信号的接口部件，输出单元有良好的电隔离和滤波功能。，输出单元有良好的电隔离和滤波功能。1、输出单元的作用：

18、、输出单元的作用： 输出器件输出器件：典型负载：继电器线圈；接触器线圈；电磁阀：典型负载：继电器线圈；接触器线圈；电磁阀线圈；指示灯（线圈；指示灯（模拟：伺服电动机、调节阀、记录仪等）模拟：伺服电动机、调节阀、记录仪等） 作用：作用：把把CPU运算处理结果转换成驱动现场执行机构的大运算处理结果转换成驱动现场执行机构的大功率信号。功率信号。 2021年年11月月19日星期五日星期五n所示电路工作原理是：当内部电路的状态为所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，使继电器时，使继电器K的线圈通电，产生电磁吸力，触点的线圈通电，产生电磁吸力，触点闭合，则负载得电，同时点亮闭合，则负载得电，同时点亮

19、LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，使继时，使继电器电器K的线圈无电流，触点断开，则负载断电，同时的线圈无电流，触点断开，则负载断电，同时LED熄灭，表示该路输出点无输出。熄灭，表示该路输出点无输出。内部电路负载C CO OMMR RL LE ED DK K特点特点:(100HZ) 适于低频、适于低频、大功率交大功率交 直流负载直流负载（双双向向）2021年年11月月19日星期五日星期五n图所示电路工作原理是：当内部电路的状态为图所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，发光二极管导通发光，相当于双向晶时，发光二极管导通发光，相当于

20、双向晶闸管施加了闸管施加了触发信号触发信号， 双向晶闸管双向晶闸管 导通，负载得电，同时输出指示灯导通，负载得电，同时输出指示灯LED点亮，表示该点亮，表示该输出点接通；当对应输出点接通；当对应 的内部继电器的状态为的内部继电器的状态为0时，双向晶闸管关断，此时时，双向晶闸管关断，此时LED不亮，负载不亮，负载失电。失电。内内部部电电路路T T负负载载F FU UC COOMMR R1 1L LE EDDR R2 2C C特点特点:(1KHZ) 适于高频、适于高频、大功率大功率交流负载交流负载（直流无法关断）（直流无法关断）吸收吸收2021年年11月月19日星期五日星期五n图图 所示电路工作原

21、理是：当内部电路的状态为所示电路工作原理是：当内部电路的状态为1时，光电耦合器时，光电耦合器T1导通，使大功率晶体管导通，使大功率晶体管VT饱和导通，则负载得电，同时点亮饱和导通，则负载得电，同时点亮LED，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为，表示该路输出点有输出。当内部电路的状态为0时，光电耦合器时，光电耦合器T1断开，大功率晶体管断开，大功率晶体管VT截止，则负载失电，截止，则负载失电，LED熄灭，表示该路输出熄灭，表示该路输出点无输出。当负载为电感性负载，点无输出。当负载为电感性负载，VT关断时会产生较高的反电势关断时会产生较高的反电势，VD的作用是为其提供的作用是为其提供放电回路

22、放电回路，避免，避免VT承受过电承受过电压。内部电路T T1 1+ +5 5v v负载R R2 2V VT TR R3 3V VDDF FU UC COOMMR R1 1L LE EDD 特点：特点：(10KHZ ) 适于高频适于高频小功率小功率（承过压、过承过压、过流能力小流能力小）直流负载直流负载（单向导电性单向导电性）2021年年11月月19日星期五日星期五 （1 1）继电器输出（）继电器输出（电磁隔离）电磁隔离） 说明：说明：用于交流、直流负载，但接通断开的频率低。用于交流、直流负载，但接通断开的频率低。 优点：电压范围广，导电压降小，承受瞬时过电压和电流的能力强。优点：电压范围广，导

23、电压降小，承受瞬时过电压和电流的能力强。 缺点：动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制缺点：动作速度较慢，寿命（动作次数）有一定的限制 应用应用 : 系统输出的变化不是很频繁，建议优先选用继电器输出。系统输出的变化不是很频繁，建议优先选用继电器输出。 举例，如机床控制等。举例，如机床控制等。 （2 2）晶体管输出）晶体管输出（光电隔离）（光电隔离） 说明说明：有较高的接通断开频率，用于直流负载。：有较高的接通断开频率，用于直流负载。 优点：可靠性高，反应速度快，寿命长。优点：可靠性高，反应速度快，寿命长。 缺点：过载能力差，负载是直流缺点：过载能力差，负载是直流 应用应用 : : 系统输出

24、的变化频繁，建议选用晶体管输出。系统输出的变化频繁，建议选用晶体管输出。 举例，如彩灯、交通灯等。举例，如彩灯、交通灯等。 （3 3）晶闸管输出）晶闸管输出（光触发型进行电气隔离（光触发型进行电气隔离） 说明：说明：仅适用于交流负载。仅适用于交流负载。 2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五1.PLC的电源作用的电源作用： 将外部输入的交流电处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要的直流电源。2.电源采用电源：电源采用电源： 直流直流开关稳压电源，输入电压范围宽、体积小、轻、开关稳压电源，输入电压范围宽、体积小、轻、效率高

25、（效率高（85%）、抗扰力强）、抗扰力强传统线性稳压电源效率低传统线性稳压电源效率低40-50%3.向外提供向外提供+24V直流电源：直流电源： 有的电源单元还向外提供+24V直流电源，可供开关量输入单元连接无源开关等使用。（传感器）提供标准电源 2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控作用：是编辑、调试、输入用户程序，也可在线监控PLC内部状态和参数，与内部状态和参数，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不可缺少的设备。不

26、可缺少的设备。 简易编程器：只能联机编程简易编程器：只能联机编程（不能输入图形语言）（不能输入图形语言） 智能编程器：智能编程器： (又图形编程器：又图形编程器：可联可脱可联可脱 ) 2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五是用来将用户程序固化到是用来将用户程序固化到EPROM存储器中的一种存储器中的一种PLC外部设备。外部设备。为了使调试好用户程序不易丢失为了使调试好用户程序不易丢失，经常用，经常用EPROM写入器将写入器将PLC内内RAM保存到保存到EPROM中中。2021年年11月月19日星期五日星期五 与与打印机打印机连接，可将过程信息、系统参数

27、等输出打印连接，可将过程信息、系统参数等输出打印 与与监视器监视器连接，可将控制过程图像显示出来连接，可将控制过程图像显示出来 与与 P L C 连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制连接，组成多机系统或连成网络，实现更大规模控制 与与计算机计算机连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合连接，组成多级分布式控制系统，控制与管理相结合 与与人机界面人机界面（触摸屏）连接（触摸屏）连接 与与智能接口模块智能接口模块连接。连接。(为了满足更加复杂控制功能的需要为了满足更加复杂控制功能的需要)智能接口模块是一智能接口模块是一独立的计算机系统，它有自己的独立的计算机系统，它有自己的CPU、

28、系统程序、存储器以及与系统程序、存储器以及与PLC系统总线相系统总线相连的接口连的接口 ，PLC的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、的智能接口模块种类很多，如：高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。运动控制模块、中断控制模块等。 与与编程器编程器连接连接2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五2021年年11月月19日星期五日星期五n 例：三相异步电动机单向运行电器控制系统 输入设备输入设备 输出设备输出设备 2021年年11月月19日

29、星期五日星期五n 三相异步电动机单向运行PLC控制系统2021年年11月月19日星期五日星期五控制方法上：控制方法上： 工作方式上：工作方式上： 控制速度上：控制速度上： 定时和计数控制上：定时和计数控制上： 可靠性和可维护性上：可靠性和可维护性上： 2021年年11月月19日星期五日星期五输入采样输入采样执行阶段执行阶段输出刷新输出刷新 PC开始运行时，首先清除开始运行时，首先清除I/O映像区的内容，然后自诊断、自映像区的内容，然后自诊断、自检检CPU及及I/O组件，正常后则循环扫描。每个扫描过程分三个阶段组件，正常后则循环扫描。每个扫描过程分三个阶段进行，如图进行，如图1示示注注：扫描周期

30、：扫描周期：指执行上述三个阶段所用的时间，严格来说，还指执行上述三个阶段所用的时间，严格来说，还包括自诊断、外设通讯等时间，扫描周期的长短与包括自诊断、外设通讯等时间，扫描周期的长短与扫描速度、扫描速度、用用户程序长短、户程序长短、I/O点数、点数、连接外设的多少连接外设的多少等因素有关等因素有关图图1 PLC工作周期的三个阶段工作周期的三个阶段2021年年11月月19日星期五日星期五 2021年年11月月19日星期五日星期五输入端子输入滤波及光电耦合输入状态暂存器输出状态锁存器输出状态暂存器输出光电耦合及功率放大输出端子输入输出梯形图输入采样阶段用户程序执行阶段输出执行阶段2021年年11月

31、月19日星期五日星期五n 在在PLC的存储器中，有一个的存储器中，有一个专门存放专门存放输入输出输入输出信号状态信号状态的的区域，称为输入映像寄存器和输出映像区域，称为输入映像寄存器和输出映像寄存器寄存器，可编程控，可编程控制器梯形图中别的编程元件也有对应的制器梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区映像存储区，它们，它们统称为统称为元件映像寄存器元件映像寄存器 2021年年11月月19日星期五日星期五 当有输入信号时当有输入信号时,信号一般经光耦、滤波后进入输入缓冲器等信号一般经光耦、滤波后进入输入缓冲器等待采样。采样时，信号经待采样。采样时，信号经I/O总线总线送入输入映像区，将区中与该输

32、送入输入映像区，将区中与该输入点对应的位入点对应的位置置“1”，该输入继电器线圈得电。其驱动只能由输，该输入继电器线圈得电。其驱动只能由输入信号驱动。入信号驱动。2021年年11月月19日星期五日星期五 在程序执行过程中，对在程序执行过程中，对I/O点的状态的存取通常是通过映像寄点的状态的存取通常是通过映像寄存器，而不是实际存器，而不是实际I/O点主要有三个原因：点主要有三个原因：1.系统更加稳定：系统更加稳定：在扫描周期的开始采样所有输入，在执行阶段就有在扫描周期的开始采样所有输入，在执行阶段就有了固定的输入，当程序执行完后更新所有输出映像寄存器，这样可了固定的输入，当程序执行完后更新所有输

33、出映像寄存器，这样可使系统更加稳定。使系统更加稳定。PLC工作时只和内存有关地址单元发生工作时只和内存有关地址单元发生关系，关系，系系统与外界隔离统与外界隔离，提高了抗干扰能力提高了抗干扰能力。2.程序执行更快捷：程序执行更快捷：用户程序存取映像寄存器比实际用户程序存取映像寄存器比实际I/O点要快得多点要快得多3.存取灵活性更强：存取灵活性更强：实际实际I/O点必须按位来存取，而映像寄存器可按点必须按位来存取，而映像寄存器可按字节、字或双字存取，因此更具灵活性。字节、字或双字存取，因此更具灵活性。2021年年11月月19日星期五日星期五输输入入接接线线端端输输入入映映像像寄寄存存器器元件映像寄

34、存器元件映像寄存器输输出出锁锁存存器器输出接线端输出接线端Q0.1M1.0I0.1Q0.1读读读读写写输出设备输出设备输入设备输入设备读读输入采样输入采样2021年年11月月19日星期五日星期五输入采样输入采样输出刷新输出刷新Q0.1I0.1Q0.1Q0.0Q0.1Q0.2I0.1Q0.0Q0.1Q0.2输入输入执行执行输出输出T1T2T3(a)梯形图梯形图(b)时序图时序图2021年年11月月19日星期五日星期五I0.1Q0.0Q0.1Q0.2输入输入执行执行输出输出T1T2T3(a)梯形图梯形图(b)时序图时序图输入采样输入采样输出刷新输出刷新Q0.1I0.1Q0.1Q0.0Q0.1Q0.

35、22021年年11月月19日星期五日星期五n CPU以扫描方式依次扫描方式依次地读入读入所有输入端子的输入端子的状态和数据，并将它们存入存入I/O映象区中的相应的单元内相应的单元内。（供程序执行时用。（供程序执行时用）n 注意注意：输入采样结束后，转入转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段两个阶段中，即使输入端状态发生变化即使输入端状态发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。n 因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入描周期，才能保证在任何情况下，该

36、输入均能被读入。 2021年年11月月19日星期五日星期五n 总是按由上而下由上而下的顺序依次地扫描依次地扫描用户程序程序(梯形图)。n 在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，n 然后根据逻辑运算的结果，刷新刷新该逻辑线圈逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 n 即，在用户程序执行过程中，只有输入点

37、在只有输入点在I/O映象区内的状态映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 n 在程序执行的过程中如果使用立即立即I/O指指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出输出过程影像寄存器会被立即更新过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输

38、入有些区别。 2021年年11月月19日星期五日星期五n 三、输出刷新阶段 n 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有刷新所有的输出锁存电路输出锁存电路，再经输出电路驱动相应输出电路驱动相应的外设。的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出 2021年年11月月19日星期五日星期五 1、同样若干条逻辑支路，如在程序中的排列顺序不同，、同样若干条逻辑支路，如在程序中的排列顺序不同，执行结果可能不同，这是由扫描方式决定的。执行结果可能不同，这是由扫描方式决定的。 2、输出对输入存在滞后。输出对输入存在滞后。2021年年

39、11月月19日星期五日星期五1、原因、原因：1） PC的扫描工作方式（主要原因）的扫描工作方式（主要原因） （2） 输入滤波器的滞后作用输入滤波器的滞后作用 （3）输出回路中继电器触点的机械滞后作用）输出回路中继电器触点的机械滞后作用 另外，另外，PC的输入采样、输出刷新的特殊集中批处理方式；的输入采样、输出刷新的特殊集中批处理方式； 用户程序中语句的安排，程序的优化用户程序中语句的安排，程序的优化2、措施、措施 除加快扫描速度，在软硬件方面采取措施除加快扫描速度，在软硬件方面采取措施 硬件：选用快速响应模块、高速计数模块等硬件：选用快速响应模块、高速计数模块等 软件软件 （1）改变信息刷新方

40、式（改变信息刷新方式（I/O立即刷新）立即刷新） （2）采用中断技术）采用中断技术 （3）采用时常可调的输入滤波器）采用时常可调的输入滤波器2021年年11月月19日星期五日星期五1 1、特点：、特点：集中采样、集中输出、循环扫描集中采样、集中输出、循环扫描 1）集中采样：）集中采样： 对输入状态的扫描只在输入采样阶段进行。即在程序执行阶段对输入状态的扫描只在输入采样阶段进行。即在程序执行阶段或输出阶段，即使输入端状态发生变化，输入映象寄存器的内容也或输出阶段，即使输入端状态发生变化，输入映象寄存器的内容也不会改变，只有到下一个扫描周期的输入处理阶段才能被读入（响不会改变，只有到下一个扫描周期

41、的输入处理阶段才能被读入（响应滞后）。应滞后）。 2）集中输出：）集中输出： 在一个扫描周期内，只有在输出处理阶段才将元件映象寄存在一个扫描周期内，只有在输出处理阶段才将元件映象寄存器中的状态输出，在其它阶段，输出值一直保存在元件映象寄存器器中的状态输出，在其它阶段，输出值一直保存在元件映象寄存器中。中。注：在用户程序中，如果对输出多次赋值，则仅最后一次是有效的，即应避免注：在用户程序中，如果对输出多次赋值，则仅最后一次是有效的，即应避免双线圈输出。双线圈输出。2021年年11月月19日星期五日星期五2、优点：提高系统的抗干扰能力、优点：提高系统的抗干扰能力 集中采样、集中输出的扫描工作方式使

42、PLC在工作的大部分时间与外设隔离，从根本上提高了系统的抗干扰能力，增强了系统的可靠性2021年年11月月19日星期五日星期五3、缺点：响应滞后，降低系统的响应速度。、缺点：响应滞后，降低系统的响应速度。输入/输出滞后时间又称为系统响应时间。1）输入模块滞后时间输入模块滞后时间：输入模块RC滤波电路的时间常数，典型值为10ms左右。2）输出模块滞后时间输出模块滞后时间继电器型输出：10ms左右；晶闸管型输出：通电滞后时间约1ms，断电滞时的最大滞后时间10ms；晶体管型输出：1ms以下。2021年年11月月19日星期五日星期五3）扫描工作方式引起的滞后时间最长可达两个扫描周期。扫描工作方式引起

43、的滞后时间最长可达两个扫描周期。 PLC总的响应延迟时间一般为几十ms。 但由于PLC的扫描速度极快，故对一般工业控制而言，此响应上的滞后完全允许。2021年年11月月19日星期五日星期五通常用以下多种指标综合表示通常用以下多种指标综合表示：I/O点数点数：（8192点的已很多）根据它确定机型点的已很多）根据它确定机型扫描速度：扫描速度： us/字、字、us/步、步、ms/K步步0.1 us/步步内存容量：内存容量：单位：字、步、单位：字、步、K步步(8大型大型50K K步步)指令种数指令种数：反映：反映软件软件功能强弱功能强弱内部寄存器：内部寄存器：反映反映硬件硬件功能强弱功能强弱编程语言编程语言：不同：不同PLC可能采用不同的语言可能采用不同的语言功能模块：功能模块：产品产品档次档次的反映的反映工作环境等：工作环境等：2021年年11月月19日星期五日星期五 PLC一般可从其一般可从其I/O点数、结构形式点数、结构形式和功能三方面进行分类：和功能三方面进