电气控制与PLC应用 课件 3.2 PLC的基本组成及工作原理

电气控制与PLC3.2PLC的基本组成及工作原理内容PLC的硬件组成1PLC的软件组成2PLC的工作原理工作方式：循环扫描工作过程：3的阶段扫描周期3PLC的硬件组成1硬件组成1PLC生产厂家很多，产品的结构也各不相同，但其基本构成是一样的，都采用计算机结构，都以微处理器为核心，通过硬件和软件的共同作用来实现其功能。PLC主要有六部分组成：CPU(中央处理器)、存储器、输入/输出（I/O）接口电路、电源、外设接口、输入/输出（I/O）扩展接口。

硬件组成1硬件组成11.中央处理单元（CPU）：由控制器和运算器组成，其功能如下：(1)自检，接受程序，将将程序存入程序存储器中(2)扫描输入接口，将各种输入信号取入(3)从程序存储器读取程序指令，编译、执行指令(4)把运算结果送到输出端(5)刷新输出接口，驱动控制对象

硬件组成1PLC中所采用的CPU通常有三种：（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-2900小型PLC多采用8位微处理器或单片机作为CPU中型PLC多采用16位微处理器或单片机作为CPU大型PLC多采用高速位片式微处理器硬件组成1存储器用于存放系统程序、用户程序和运行中的数据。包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)。RAM：随机存储器，可读可写，没有断电保持功能。ROM：只读存储器，只读，不能写。硬件组成1RAM存放用户程序ROM存放系统程序EPROM：可擦除程序的只读存储器，用紫外线照射芯片上的透镜窗口，可以擦除已写入的内容，而写入新的程序。EEPROM：可电擦除的只读存储器，兼有ROM的非易失性和RAM的随机存取的优点。硬件组成13.输入输出接口输入输出接口是PLC与工业控制现场各类信号连接的部分。输入接口用来接受生产过程的各种参数（输入信号）。输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息（输出信号），并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。硬件组成1

为了适应可编程控制器在工业生产现场的工作，对输入输出接口有二个主要的要求：

良好的抗干扰能力

能满足工业现场各类信号的匹配要求硬件组成14.电源单元PLC一般采用AC220V电源，经整流、滤波、稳压后可变换成供PLC的CPU、存储器等电路工作所需的直流电压，有的PLC也采用DC24V电源供电。为保证PLC工作可靠，大都采用开关型稳压电源。有的PLC还向外部提供24V直流电源。硬件组成15.外部设备外部设备接口是在主机外壳上与外部设备配接的插座，通过电缆线可配接编程器、计算机、打印机、EPROM写入器、触摸屏等。编程器：用于编辑、输入、调试PLC的工作程序；对PLC的运行状态及被控对象的参数进行监视；与打印机相连可打印程序清单或输出有关记录信息。PLC的软件组成2软件组成2可编程序控制器(plc)软件由系统程序和应用程序两大部分组成。

1.系统程序：由PLC制造商固化在系统程序存储器中，用以控制可编程序控制器本身的运作；用户程序则是由使用者编制并输入用户程序存储器，用来控制外部对象的运作。

2.应用程序：是PLC的使用者针对具体控制对象编制的程序。根据不同控制要求编制不同的程序，相当于改变PLC的用途，程序既可由编程器方便地送入PLC内部的存储器中，也能通过编程器方便地读出、检查与修改。PLC的工作原理3工作原理3PLC的工作方式为循环扫描方式，其工作过程大致分为3个阶段：输入采样、程序执行和输出刷新。3扫描一个循环所用的时间称为扫描周期,约40~100ms读读读写写I/O刷新I/O刷新0100101000000000000101000输入端子输入电路用户输入设备输入映像寄存器输出电路输出端子元件映像寄存器输出锁存器

用户输出设备

执行用户程序工作原理3

为提高工作可靠性和及时接收外部控制命令，每个扫描周期还要进行故障自诊断（自诊断），处理与编程器、计算机的通信请求（与外设通信）。工作原理31.自诊断每次扫描用户程序前，对CPU、存贮器、I／O模块等进行故障诊断，发现故障或异常情况则转入处理程序，保留现行工作状态，关闭全部输出，停机并显示出错信息。2.与外设通信自诊断正常后，PLC对编程器、上位机等通信接口进行扫描，如有请求便响应处理。工作原理33.输入采样完成前两步后，PLC扫描各输入点，将各点状态和数据（开关的通／断、A／D转换值、BCD码数据等），读入到寄存输入状态的输入映象寄存器中存贮，称为采样。4．程序执行

PLC从用户程序存贮器的最低地址（0000H）开始顺序扫描（无跳转情况），并分别从输入映象寄存器和输出映象寄存器中获得所需的数据进行运算、处理，再将程序执行的结果写入输出映象寄存器中保存。工作原理35．输出刷新执行完用户程序后，PLC将输出映象寄存器中的内容送到寄存输出状态的输出锁存器中，再去驱动用户设备，称为输出刷新。扫描不断循环，实现对设备的连续控制。扫描周期:T＝T1＋T2＋T3＋T4＋T5，为上述五步操作时间之和。工作原理总结

一、PLC的硬件组成△二