第3章PLC组成与工作原理

1、可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.1可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.2l可编程控制器主机的硬件电路： 由CPU，存储器，基本I/O接口电路，外设接口，电源等五大部分。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.3可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.4l中央处理单元（CPU） （1）通用处理器：8086、80286、80386（2）单片机芯片：8031、8096（3）位片式微处理器：AMD-2900l小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPUl中型PLC多采用

2、16位微处理器或单片机作为CPUl大型PLC多采用高速位片式微处理器l存储器： RAM：存储各种暂存数据、中间结果、用户正调 试的程序。 ROM：存放监控程序和用户已调试好的程序。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.5 输入、输出接口：输入、输出接口：采用光电隔离，减小采用光电隔离，减小了电磁干扰。了电磁干扰。 输出三种形式输出三种形式：继电器继电器 - 低速大功率低速大功率 可控硅可控硅 - 高速大功率高速大功率 晶体管晶体管 - 高速小功率高速小功率可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.6输入设备逻辑接线输出设备被控系统输入

3、设备程序存储器输出设备被控系统可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.7可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.8可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.9l输入设备：由各类按钮开关、行程开关、接近开关、轉換开关等主令電器構成。 主令電器:自動控制系統中用於發送控制指令的電器。l邏輯接线：由各種繼電器及其觸點組成的實現一定邏輯功能的控制線路。 繼電器:一種根據某種輸入信號,接通或斷開控制電路，實現自動控制和保護電力拖動裝置的自動電器。l輸出设备：由各種電磁閥線圈，接通電動機的各種接觸器和信號指示燈等執行元

4、件構成。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.10l继电接触器控制系统（布线逻辑）继电接触器控制系统（布线逻辑）：由导线、继电器、接触器、开关和触点等器件按一定的逻辑关系连接起来。l优点：优点：电路图直观形象、价格低廉、容易操作l缺点：缺点：设备体积大、开关动作慢、组合复杂、功能较少、维修不便、可靠性差、系统 接线固定，没有通用性和灵活性。适用于要求不高的专用逻辑控制场合。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.11 PLC PLC控制系统由输入、程序控制、输出控制系统由输入、程序控制、输出3 3部部分组成。对应的分组成。对应的“器

5、件器件”是内部是内部“软继电器软继电器”，对应的对应的“导线导线”是是“程序程序”。PLCPLC是通过是通过“程序程序”控制内部控制内部“软继电器软继电器”的的“软件程序软件程序”控制系控制系统。统。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.12硬件组成：硬件组成：微处理器、存储器、接口芯片、各种模块。可看成由许多软继电器组成的控制器。PLCPLC内部等效软继电器分为：内部等效软继电器分为：输入继电器、中间继电器、输出继电器。中间继电器包括：中间继电器包括：辅助继电器、特殊功能继电器、移位寄存器、计时器、计数器等。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及

6、应用）原理及应用.13P0000P000的常闭触点P0000P000的常开触点 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.14可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.15可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.16P0020P0020P020的常开触点 P020的常闭触点 P020的线圈 可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.17可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.18可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.19

7、可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.20可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.21l所有对象连接在一起并与其它对象没有连接的组 (除电源母线以外) 称为网络或梯级.l连接至左边电源母线的梯级，其处理顺序为从上至下 (与左边电源母线连接). 程序段内互相独立的网络按照位置顺序处理 (从上至下)可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.22可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.23l继电接触控制全部用硬器件、硬触点和继电接触控制全部用硬器件、硬触点和“硬硬”线连线连接，为全

8、硬件控制；接，为全硬件控制；PLCPLC内部大部分采用内部大部分采用“软软”电器、电器、“软软”接点和接点和“软软”线连接，为软控制。线连接，为软控制。l继电接触控制系统体积大；继电接触控制系统体积大；PLCPLC系统结构紧凑，体积系统结构紧凑，体积小。小。l继电接触控制全为机械式触点，动作慢；继电接触控制全为机械式触点，动作慢；PLCPLC内部全内部全为为“软接点软接点”，动作快。，动作快。l继电接触控制功能改变，需拆线，接线乃至更换元继电接触控制功能改变，需拆线，接线乃至更换元器件，比较麻烦；器件，比较麻烦；PLCPLC控制功能改变，一般仅修改程控制功能改变，一般仅修改程序即可，及其方便。

9、序即可，及其方便。lPLCPLC控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系控制系统的设计、施工与调试比继电接触控制系统周期短。统周期短。lPLCPLC控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。控制的自检和监控功能比继电接触控制的强。lPLCPLC的使用范围比继电接触控制的广泛。的使用范围比继电接触控制的广泛。lPLCPLC可靠性比继电接触控制的高。可靠性比继电接触控制的高。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.24lPLC与继电接触器的异同l相同点：图形结构和逻辑关系相同。 l不同点：（1）实现原理不同（2）工作方式不同可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC

10、）原理及应用）原理及应用.25可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.26可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.27可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.28可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.29可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.30可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.31可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.32可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及

11、应用）原理及应用.33I/O映象区的大小与系统控制的规模有关映象区的大小与系统控制的规模有关 。输入点总有输入映象区的某一位与之相对应。输入点总有输入映象区的某一位与之相对应。 PLC工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区工作时，将采集到的输入信号状态存放在输入映象区对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上对应的位上；将运算的结果存放到输出映象区对应的位上。PLC在执行用户程序时所需在执行用户程序时所需“输入继电器输入继电器”、“输出继输出继电器电器”的数据取用于的数据取用于I/O映象区，而不直接与外部设备发生映象区，而不直接与外部设备发生关系关系 。可编程序控制器（可编程序

12、控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.34可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.35工作方式：工作方式： 周期循环扫描工作方式周期循环扫描工作方式工作过程：自诊断、输入采样、程序扫描、工作过程：自诊断、输入采样、程序扫描、输出刷新几个阶段。输出刷新几个阶段。可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.36 输入刷新阶段-CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；X0X1X0Y0Y0Y1读读写写Y0Y1读读写写可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.37 输入电路滤波时间，它由输

13、入电路滤波时间，它由RC滤波电路的时间常数决定。滤波电路的时间常数决定。改变时间常数可调整输入延迟时间。改变时间常数可调整输入延迟时间。 输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。输出电路的滞后时间，它与输出电路的输出方式有关。继电器输出方式的滞后时间为继电器输出方式的滞后时间为10ms左右；双向晶闸管输出左右；双向晶闸管输出方式，在接通负载时滞后时间约为方式，在接通负载时滞后时间约为1ms，切断负载时滞后时，切断负载时滞后时间小于间小于10ms；晶体管输出方式的滞后时间小于；晶体管输出方式的滞后时间小于1ms。 PLC循环扫描的工作方式循环扫描的工作方式可编程序控制器（可编程序控制器（

14、PLCPLC）原理及应用）原理及应用.38CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间最短响应时间最短响应时间=输入延迟时间输入延迟时间+一个扫描周期一个扫描周期+输出延迟时间输出延迟时间可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.39CPU读输入读输入输入输入/输出输出刷新时间刷新时间最长响应时间最长响应时间=输入延迟时间输入延迟时间+两个扫描时间两个扫描时间+输出延迟时间输出延迟时间可编程序控制器（可编程序控制器（PLCPLC）原理及应用）原理及应用.40说明说明:输入信号在第一个扫描周期的输入采样阶段之后才出现，故在第一个扫描输入信号在第一个扫描周期的输

15、入采样阶段之后才出现，故在第一个扫描周期内，各映像寄存器的均为周期内，各映像寄存器的均为“0”状态，使状态，使Y0、Y1、Y2输出端的状态为输出端的状态为OFF（“0”）状态）状态Q0.0M2.0I0.2Q0.0Q0.0M2.1输入信号输入信号I0.2I0.2Q0.0M2.1M2.0输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理出现信号出现信号第一周期第一周期输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理第二周期第二周期说明说明:在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器在第二个扫描周期的输入采样阶段，输入继电器X0的状态为的状态为ON（“1”）状态，程序执行阶段，状态，程序执行阶段，Y1、Y2依次接通，故依次接通，故Y1、Y2输出端的状态为输出端的状态为ON（“1”）状态。状态。输入采样输入采样 程序执行程序执行 输出处理输出处理第三周期