PLC的组成及工作原理课件

1、 6.2 PLC的组成及工作原理6.2.1 PLC的组成 6.2.2 PLC的软件与编程语言 6.2.3 PLC的工作原理6.2.4 PLC的分类与主要性能指标第1页，共22页。6.2.1 PLC的组成如图6-1所示， PLC硬件配置与微机类似，主要由中央处理单元（CPU）、存储单元、输入/输出单元等构成。1 ， 中央处理单元中央处理单元（CPU）是PLC的核心。功能是接收并存、取用户程序和数据。常用的CPU主要采用通用微处理器、单片机（单片微处理器）和双极型位片式微处理器三种。 2，存储器 （1）系统程序存储区。用于存放系统程序。 （2）系统RAM存储区。包括I/O映像区以及逻辑线圈、数据寄

2、存器、计数器、定时器等存储区。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第2页，共22页。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车

3、电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第3页，共22页。（3）用户程序存储区。存放用户自行编制的用户程序。 3， 输入/输出（I/O）单元I/O单元是PLC与外部设备的连接桥梁。）输入单元接受工业设备向提供的输入信号，按信号类型分为数字量（如按钮、开关、继电器触点等）和模拟量（过程检测变送器）输入。输入单元对输入信号进行滤波、光电隔离、电平

4、转换等处理变为能接收与处理的信号。开关量输入又分为三种类型：直流1224V输入，交流110V或220V输入，交直流1224V输入。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第4页，共22页。 （1）按下启动按钮SB，电

5、机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第5页，共22页。 2）输出单元输出单元将处理的弱电信号通过光电隔离、功率放大等转换成外部设备所需的强电信号，以驱动执行元件，如接触器、电磁阀、调速装置、信号灯等。也分为模拟量输出和开关量输出两种。开关量

6、输出通/断信号驱动执行元件，PLC有三种输出：（1）晶体管输出型 开关为晶体管，负载用直流电源。（2）继电器输出型。输出开关器件为小型直流继电器，负载可用交、直流。（3）双向晶闸管输出型。输出开关器件为双向晶闸管。负载可用交、直流。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行

7、控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第6页，共22页。如图6-3所示 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的组成 第7页，共22页。第8页，共22页。6.2.2 PLC的软件与编程语言PLC软件程序分为

8、系统程序和用户程序两大类。系统程序在用户使用PLC之前就已经装入机内，并永久保存。用户程序是提供给用户进行二次编程使用的。是用户为达到某种控制目的，采用PLC厂家提供的编程语言编写的程序，是一定控制功能的表述。同一台PLC用于不同的控制目的时可以编制不同的用户程序。用户程序存入PLC后，如需改变，还可以多次改写。PLC是通过程序对系统进行控制的，各种厂家、各种机型的PLC都用自己的编程语言来编制程序。IEC规范PLC编程语言为以下五种形式： （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前

9、进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.2 PLC的软件与编程语言 第9页，共22页。1梯形图（Ladder Diagram）2指令表（Instraction List）。功能与梯形图相同，但用助记符来表示指令功能，并按程序结构逐句编写。二者有严格的一一对应关系。图6-4（c）是三菱公司（b）梯形图程序的指令表。 成一定的语句表来表达。图6-4（c）是三菱公司图6-4（b）梯形图程序的指

10、令表。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的软件与编程语言 第10页，共22页。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，

11、5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的软件与编程语言 第11页，共22页。3顺序功能图（Sequential Function Chart）。简称SFC，它提供一种组织程序的图形方法，用于编制流水生产线或顺序控制类程序。它包含动步、作和转换三个要素。如图6-6，它体现了一种卓越的编程思想，在程序的编制中有重要意义。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前

12、进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.1 PLC的软件与编程语言 第12页，共22页。4功能块图（Function blockdiagram）是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，图6-7所示的就是用此语言编制的一段PLC程序。5结构文本（Structu red text）有两

13、个很大的优点，其一是能实现复杂的数学运算，其二程序非常简洁和紧凑，用结构文本编制极其复杂的数学运算程序非常方便。常用于大中型PLC实现程序的自动编译。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.2 PLC的软件与编程语言 第13页，共22

14、页。6.2.3 PLC的工作原理PLC在运行状态，PLC通过用户程序来实现控制功能。其工作过程有两个显著特点：一个是对运行全过程实施周期性顺序扫描；周期性顺序扫描指用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直到停机或STOP状态。一个是对过程中输入采样、执行用户程序、输出刷新实施集中批处理。当PLC启动后，先进行初始化操作，初始化后，PLC进入周期扫描过程。由图6-8可见，PLC的工作过程可以分为4个扫描阶段： （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后

15、，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第14页，共22页。1公共处理扫描阶段包括PLC自检、执行外设命令和通信服务、警戒时钟清零等。2输入采样扫描阶段第一个集中批处理，PLC按顺序逐个采集所有输入端子上的信号（不论是否接线），CPU顺序读取全部输入端，并将所有采集的一批输入信号写入输入映像寄存器中。3执行用户程序扫描阶段第二个集中批处理，CPU对用户程序按顺序进行扫描，输入信号从输入映像

16、寄存器中读取，其它信号从PLC的元件映像寄存器中读取。在执行用户程序过程中， （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第15页，共22页。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M

17、反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第16页，共22页。第17页，共22页。每次运算的结果都会立即写入元件映像寄存器，元件状态立即可被将扫描到的指令所利用。对输出继电器的扫描，写入输出映像寄存器中，待输出刷新阶段集中进行批处理。4输出刷新扫描阶段第三个集中批处理，在输出刷新阶段，CP

18、U将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送到输出锁存器中。输出锁存器经输出端子驱动各输出所带的负载。输出刷新阶段后，CPU进入下个扫描周期。如图6-9。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第18页，共22页。

19、 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.3 PLC的工作原理 第19页，共22页。6.2.4 PLC的分类与主要性能指标1PLC的分类1）按照硬件的结构形式分：整体式PLC：小型的PLC通常使用这种结构，适用于简单的控制场合。模块式P

20、LC：积木式结构，PLC组装灵活、装配方便、便于扩展。适用于比较复杂的控制场合。叠装式PLC：配置灵活。2）按容量（输入输出点数）分类：小型PLC：I/O点数一般在256点以下；中型PLC：I/O点数在2561024点之间；大型PLC：I/O点数在1024点以上。 （1）按下启动按钮SB，电机M正转，台车前进，碰到限位开关SQ1后，电机M反转，台车后退。（2）后退碰到限位开关SQ2后，台车电机M停转，5s钟后第二次前进，碰到限位开关SQ3后，再次后退。（3）当后退再次碰到限位开关SQ2，台车停止。将上述控制工艺演示成用工作步序表示，如图3-2。将图3-2中“工步”更换为“状态”，“准备”更换为“初始状态”，即得到台车往返运行控制状态转移图。如图3-3。 6.2.4 PLC的分类与主要性能指标 第20页，共22页。3）按功能上强弱分类，可分为以下三种：低档机：具有逻辑运算、计时、计数等功能，可实现逻辑、顺序、计时计数等控制功能。中档机：除低档机功能外，还有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送等功能，高档机：除中档机功能