第2讲：PLC的硬件及工作原理

第2讲PLC的硬件结构

与工作原理自动化荆刚（一）PLC的基本组成图1-1PLC控制系统示意图一、PLC的硬件结构2.CPU模块构成：CPU芯片、存储器作用：相当于人的大脑，它不断地采集输入信号， 执行用户程序，刷新系统的输出。（1）CPU芯片作用：存放系统程序、用户程序和数据。（2）存储器：3.I/O模块构成：输入模块、输出模块传递信号、电平转换、隔离。输人电路：设有RC滤波电路和光电耦合器。（1）输入模块作用：接收和采集输入信号（数字量/模 拟量）；作用：控制接触器、电磁阀、指示灯等输出设备 及调节阀、变频器等执行装置。（2）输出模块输出电路：晶体管和场效应管、双向晶闸管，小型继电器。4.编程装置作用：编程装置用来生成用户程序，并对它进行编辑、 检查和修改。分类：手持式、编程软件式（2）编程软件编程：在屏幕上直接生成和编辑梯形图、 指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现 不同编程语言的相互转换。（1）手持式编程器：不能直接输人和编辑梯形图，只能 输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。PLC使用AC220V或DC24V电源供电。内部的开关电源为各模块提供DC5V、24V等直流电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC24V的电源。驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。5.电源（二）PLC的物理结构1.整体式PLCS7-200系列PLC模块特点：将CPU模块、I/O模块、电源等封装在一个机壳内。 体积小，价格低，适应于小型PLC。电源模块CPU模块IO模块底板2.模块式PLC特点：CPU模块、I/O模块、电源等独立插装在模块插座 上，插座焊接在机架中的总线连接板上。 硬件选择多，更换方便，组态灵活，I/O点数更多， 适应于中型、大型PLC。IO模块（三）CPU存储器类型1.存储器作用：存放程序和数据2.程序类型：系统程序和用户程序3.存储器类型：RAMROMEEPROM系统程序：决定PLC的基本智能，由厂家设计。用户不能修改。用户程序：根据要求，用PLC的编程语言，编制的程序，用户 用编程器写入存储区。RAM:掉电数据丢失。可读可写，速度快，价格便宜。 用于存放用户数据和用户程序。R0M:掉电数据不丢失。只读，一次性写入后不可写， 用于存放系统程序。EEPROM:掉电数据不丢失，可读可写，写入速度较慢。 用于存放用户数据和用户程序。（二）PLC的I/O模块1.输入模块2.输出模块输出类型：小型继电器、晶体管和场效应管、双向晶闸管。继电器型输出：无导通压降、可直可交、输出频率低（<1Hz）、寿命短（满载10万次）、带载能力较强（2A，最大10A）晶体管型输出：有导通压降、仅限直流24V负载、输出频率高（可达100kHz）、寿命长、带载能力弱。可控硅(晶闸管)输出方式：仅限交流电点源负载，输出启动电流大。当PLC有信号输出时，光电二极管导通，通过光电耦合使双向可控硅(晶闸管)导通，交流负载在外部交流电源的激励下得电。发光二极管点亮，指示输出有效。那么，PLC是如何工作的？输入模块输出模块CPU模块将外部通断状态传入CPU将内部0/1状态传给负载二、PLC的工作原理（一）PLC的逻辑表达方式（）I0.0I0.1Q0.0（）I0.0Q0.0I0.1（）I0.0Q0.0与或非SB1SB2KMSB1SB2SB1KMKMPLC继电器本质含义：1、触点及线圈上的地址其实是需要进行读、写寄存器的地址；2、PLC的位逻辑运算都是在一个叫做“堆栈”的特殊存储区中进行的。3、触点表示读数据。常开触点表示直接读取寄存器值，然后与堆栈的栈顶进行逻辑运算；常闭触点表示读取寄存器值后先取反，再与堆栈的栈顶进行逻辑运算。4、线圈表示写数据。其将堆栈栈顶的值复制到相应的寄存器。PLC也被称为“软继电器”。将输出映像寄存器（Q）的0/1状态集中输出到相应的物理输出端口。输出状态将被锁存起来，直到下次被改写。将输入端状态一次性全部采集进来，集中输入到输入映像寄存器（I）。采集完成后，关闭输入采集功能。CPU从寄存器中读取0/1状态，根据用户程序顺序执行相应的运算，并将结果写入寄存器。读取输入改写输出执行程序PLC的工作过程（介绍）PLC在初始化后，反复不停地分阶段处理各种不同的任务。这种周而复始的工作模式称为循环扫描工作模式。循环扫描顺序执行集中输入集中输出PLC的工作过程（示例）济南入站运行出站读取输入执行程序改写输出青岛PLC的工作过程（实际）1、输入采样阶段PLC的工作过程（实际）1、输入采样阶段PLC的工作过程（实际）PLC的工作过程（实际）外部电路断开，内部寄存器仍保持为1状态！PLC的工作过程（实际）2、执行程序阶段（）I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.0I0.1I0.2I0.3Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3101注意：程序执行时只关心寄存器的状态，不关心外部物理端子的瞬时状态！①若I寄存器位为1，则梯形图中对应的常开触点闭合，常闭触点断开。②若I寄存器位为0，则梯形图中对应的常开触点断开，常闭触点闭合。③若梯形图中能流流至线圈处，则线圈得电，该Q寄存器位为1，否则为0。梯形图运算规则：PLC的工作过程（实际）3、改写输出阶段000000111输出刷新阶段输出刷新阶段程序执行阶段程序执行阶段程序执行阶段输入采样阶段例题1：按钮1（接I0.0）按下，指示灯亮并保持；按钮2（接I0.1）按下，指示灯灭。110000000保持总结①PLC的工作特点就是：

循环扫描、顺序执行、集中输入、集中输出。②PLC的输出由输入状态、PLC的程序和