第二章 可编程控制器的结构与工作原理

1、中中央央处处理理单单元元存存储储器器数数据据存存储储器器输输出出接接口口地址总线地址总线 控制总线控制总线数据总线数据总线编程编程单元单元照明照明电磁装置电磁装置执行机构执行机构。电源电源地址总线地址总线控制总线控制总线输输入入接接口口模拟量输入模拟量输入行程开关行程开关继电器接点继电器接点各种开关各种开关一、一、 PLC结构示意图结构示意图采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管发光二极管发光二极管直流输入直流输入光光- -电耦合器件电耦合器件输入端子输入端子内内部部电电路路3.3k Xn+24V1000PF470 采用采用光电耦合器，防止强电干

2、扰。光电耦合器，防止强电干扰。滤滤 波波隔离隔离限流限流内内部部电电路路3.3k Xn+24V1000PF470 分压分压采用采用光电耦合器，防止强电干扰。光电耦合器，防止强电干扰。COM光电三极管光电三极管双向发光二极管双向发光二极管交流输入交流输入光光- -电耦合器件电耦合器件输入端子输入端子内内部部电电路路3.3k Xn1000PF470 COMYnAC250V/DC30V(以下以下)（2）输出接口电路：均采用模块式。）输出接口电路：均采用模块式。a a、继电器形式（、继电器形式（R R）：）：内内部部电电路路内内部部电电路路JOUTL 继电器输出继电器输出COMYnDC 530V(ma

3、x)（2）输出接口电路：均采用模块式。）输出接口电路：均采用模块式。内内部部电电路路内内部部电电路路JOUTL晶体管输出晶体管输出b b、晶体管输出形式（、晶体管输出形式（T T）：）：COMYn（2）输出接口电路：均采用模块式。）输出接口电路：均采用模块式。c、可控硅输出、可控硅输出形式（形式（K K）：）：内内部部电电路路内内部部电电路路JOUTL 可控硅输出可控硅输出AC85242VFX2N-60MTCPU POWER小型机：小型机：中、大型机：中、大型机：一体化机一体化机积木式积木式（模块式）（模块式）系统程序由系统程序由PLC的制造企业编制，的制造企业编制，固 化 在固 化 在 P

4、R O M 或或EPROM中，安装中，安装在在PLC上，随产品上，随产品提供给用户。提供给用户。 实现实现PLC输入、输入、输出运算，自检输出运算，自检及通信时序分配。及通信时序分配。 规定各种参数、程序的存放规定各种参数、程序的存放地址，将用户使用的数据参数地址，将用户使用的数据参数存储地址转化为实际的数据格存储地址转化为实际的数据格式及物理存放地址。式及物理存放地址。 系统出错检验、用户系统出错检验、用户程序语法、句法检验、程序语法、句法检验、警戒时钟运行等。警戒时钟运行等。 将用户用各种编程语言将用户用各种编程语言（梯形图、指令表等）编制（梯形图、指令表等）编制的应用程序翻译成的应用程序

5、翻译成CPU能执能执行的机器指令。行的机器指令。 由许多独立的程序块组成，由许多独立的程序块组成，各自完成包括输入、输出、各自完成包括输入、输出、特殊运算等不同的功能。特殊运算等不同的功能。 PLC用户程序中最重要的部分，用户程序中最重要的部分，一般采用梯形图、助记符或功能一般采用梯形图、助记符或功能表图等编程语言编制，表图等编程语言编制，由用户根据需要按由用户根据需要按PLC提供的软件提供的软件和硬件功能进行编制。编程语言一和硬件功能进行编制。编程语言一般采用高级语言或汇编语言般采用高级语言或汇编语言多台多台PLC联网，由用户为进行信息联网，由用户为进行信息交换和管理而编制的程序。它包括交换

6、和管理而编制的程序。它包括各类画面的操作显示程序，一般采各类画面的操作显示程序，一般采用高级语言，或人机界面的有关软用高级语言，或人机界面的有关软件实现。件实现。启动启动处理中断处理中断与编程器交换信息与编程器交换信息监视定时器（监视定时器（WDT)初始化初始化处理中断处理中断处理中断处理中断处理中断处理中断与数字处理器交换信息与数字处理器交换信息与外部设备交换信息与外部设备交换信息输入、输出信息处理输入、输出信息处理执行用户程序执行用户程序处理中断处理中断 中断只中断只可以打断可以打断用户程序，用户程序，而不可以而不可以打断其它打断其它监控程序，监控程序，因此，因此，PLC的中的中断是不实断

7、是不实时的。时的。 微机：微机：等待命令。等待命令。PLC：循环扫描。循环扫描。CPU从第一条指令开始执行，遇到结束符从第一条指令开始执行，遇到结束符（END或或FEND）又返回第一条指令，不断循环。）又返回第一条指令，不断循环。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行用户指令执行用户指令I/O刷新刷新这种工作方式这种工作方式有什么好处？有什么好处？答：对慢速响应系统，答：对慢速响应系统，增强了抗干扰能力。增强了抗干扰能力。监控监控程序程序检查及复位检查及复位WDT WDT （一般取（一般取WDTWDT时间时间等于等于2 23 3倍的系统倍的系统扫描时间扫描时间）小型机没有小型机没

8、有此任务此任务显示、打印设显示、打印设备、上位机备、上位机 从第一条指令开始，从第一条指令开始，从输入状态暂存区和其从输入状态暂存区和其它软元件的状态暂存区它软元件的状态暂存区中将有关元件的通断中将有关元件的通断状态读出，并把每一步状态读出，并把每一步执行结果均存入输出状执行结果均存入输出状态暂存区。（映象寄存态暂存区。（映象寄存器），系统的全部控制器），系统的全部控制功能都在这一任务中实功能都在这一任务中实现现CPU将实际输入端的状态读入输入状态暂存区将实际输入端的状态读入输入状态暂存区（映象寄存器）。在输出服务（输出刷新与锁存）（映象寄存器）。在输出服务（输出刷新与锁存）扫描过程中，扫描过

9、程中，CPU将输出状态暂存区（映象寄存将输出状态暂存区（映象寄存器）的值同时传送到输出状态锁存器。器）的值同时传送到输出状态锁存器。一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行用户指令执行用户指令I/O刷新刷新监控监控程序程序输出映像输出映像寄存器寄存器输出锁存输出锁存器器输入映像输入映像寄存器寄存器输入端子输入端子状态状态 输出映像输出映像寄存器寄存器输入映像输入映像寄存器寄存器Yn功能：功能：1、开关量输入；、开关量输入； （可设定滤波时间）（可设定滤波时间）2、高速计数输入；（、高速计数输入；（X0X7）3、中断输入；（、中断输入；（X0X5）4、一般计数输入；、一般计数输入；（

10、输入脉冲必须大于（输入脉冲必须大于1个扫描周期）个扫描周期）功能：功能：1 1、开关量输出；、开关量输出；2、高速脉冲输出；（、高速脉冲输出；（Y0、Y1仅限晶体管输出的仅限晶体管输出的PLC） 输入继电器输入继电器记录输入接记录输入接的点状态的点状态输出继电器输出继电器输出继电器输出继电器控制的触点控制的触点M8002M0M20M500M500T0Y0X1T0X0Y10Y10K20当当X0 off时时T200清零清零当当X0 off时时T200清零清零Y0 复位复位当定时时间当定时时间到到Y0 on 当当X1 off时时T250停止计时，停止计时，但不清零但不清零当当X on时时T200清零

11、清零Y1 复位复位一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新 I刷新刷新执行用户指令执行用户指令I/O刷新刷新监控监控程序程序 O刷新刷新 I刷新刷新监控监控程序程序定时到定时到滞后时间滞后时间PLCcomcomx10 x11y0脉冲输脉冲输入端入端脉冲计脉冲计数开始数开始达到计数值达到计数值停止计数，停止计数，同时同时y0 on计数器清计数器清零零y0 off计数器清计数器清零按钮零按钮M8200 on减计减计数数,off增计数增计数当计数器是当计数器是C210时，改为时，改为M8210 当用当用D10时，时，实际占用实际占用了了D10、D11 两个两个单元单元一个扫描周期一个扫描周期 O刷新刷新

12、 I刷新刷新执行用户指令执行用户指令I/O刷新刷新监控监控程序程序 O刷新刷新 I刷新刷新监控监控程序程序低电平低电平低电平低电平书中表表头的数据是书中表表头的数据是FX2的数据的数据K1234M8235X12(a) 无启动复位无启动复位 C235C240C235X11X10RST C235D0M8245X15(b)带启动复位带启动复位 C241C245C245X14X13RST C245C250X13C250X3X4X5X7启动启动复位复位减减增增（C）D0C250X13D0C250X3X4X5X7启动启动复位复位减减增增（C）PLC1. 1. 输入输入/ /输出点数输出点数 ( I/O(

13、I/O点数点数 ) )。2. 2. 扫描速度。扫描速度。 单位：单位： msms /1000/1000步步 或或 s s / /步步3. 3. 内存容量。内存容量。4. 4. 指令条数。指令条数。5. 5. 内部寄存器数目。内部寄存器数目。6. 6. 可供选择的功能模块。可供选择的功能模块。 主要技术性能主要技术性能常用常用助记符语言：助记符语言：类似于微机中的汇编语言。类似于微机中的汇编语言。梯形图语言：梯形图语言：沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。沿袭了传统的控制图。直观明了，易于掌握。二、梯形图的规则：二、梯形图的规则：（1）梯形图的左边为起始母线，右边为结束母线。）梯形图的左边为

14、起始母线，右边为结束母线。 梯形图按从左到右、从上到下、先上下后左右的顺序书写。梯形图按从左到右、从上到下、先上下后左右的顺序书写。（2）梯形图中的接点（对应触头）有两种：）梯形图中的接点（对应触头）有两种：常开（常开（ ） 和和 常闭（常闭（ ）（3）一般输出用）一般输出用 ( )或椭圆表示，或椭圆表示， 如如 (M10)、(Y0)。功能指令。功能指令用用 或方框表示，如或方框表示，如 MOV K10 D1 。 一个输出变量只能输出一次。一个输出变量只能输出一次。（4）输出前面必须有接点。）输出前面必须有接点。（5）梯形图中，接点可串可并，）梯形图中，接点可串可并，但输出只能并不能串。但输出只能并不能串。（6）程序结束时有结束符）程序结束时有结束符 （END）。）。T0M10M10Y0M10X10MOV K10 D1 M1