PLC原理及其在电力系统中的应用课件 PLC的工作原理（上）

PLC概述

PLC的工作原理《PLC原理与电气控制技术》学习内容1PLC的硬件结构2PLC的工作原理3PLC应用举例4小结PLC的硬件主要由CPU模块、电源模块、I/O模块、通信模块等部分组成。1.

PLC的硬件结构PLC硬件结构示意图（一）PLC的基本组成PLC的内部电路板CPU模块电源模块I/O模块通信模块构成：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：1.

PLC的硬件结构CPU模块1.

PLC的硬件结构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。1.

PLC的硬件结构通信模块（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。

通信模块用来与其他设备（如HMI、上位机、变频器及其他PLC等）交互数据。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.

PLC的硬件结构电源模块作用：为PLC各模块提供电源。 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（输出）。

驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。1.

PLC的硬件结构（二）PLC的物理结构（1）整体式PLC整体式PLC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。1.

PLC的硬件结构（二）PLC的物理结构（2）模块式PLC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电源模块CPU模块IO模块底板IO模块通信模块1.

PLC的硬件结构（三）PLC的内部电路（1）输入单元输入单元用来将外部的信号的通断状态（数字量）或数值大小（模拟量）传送到CPU单元。1.

PLC的硬件结构（三）PLC的内部电路（2）输出单元

PLC的输出电路根据负载的特性不同，分为继电器型、晶体管型和晶闸管型三类。继电器型无导通压降、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）晶体管型有导通压降、仅限直流24V负载、输出频率高（可达几百kHz）、寿命长、带载能力弱。晶闸管型有导通压降、无可动触点、仅限交流电源负载、寿命长、输出启动电流大。2.

PLC的工作原理（一）PLC的逻辑表达方式（梯形图逻辑的本质含义）PLC的程序是一种图形化的语言，其尽可能的模拟了继电器控制系统的电路图形式，最常用的与、或、非逻辑指令与继电器的元件符号图基本类似。2.

PLC的工作原理（一）PLC的逻辑表达方式（梯形图逻辑的本质含义）梯形图的本质1、触点及线圈上的符号其实是需要进行读、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。梯形图只是寄存器读写指令的一种图形化表达——触点表示读取操作，线圈表示写入操作！输入模块输出模块CPU模块将外部

端口的通断状态传入CPU将内部寄存器的0/1状态送至负载2.

PLC的工作原理将输入端口的通断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。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。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。读取输入执行程序改写输出读取输入执行程序改写输出读取输入执行程序改写输出读取输入执行程序改写输出循环扫描顺序执行集中输入集中输出2.

PLC的工作原理PLC在循环扫描工作过程中，有三个非常重要的阶段：输入采样阶段、执行程序阶段和输出刷新阶段。1、输入采样阶段：集中输入，窗口采样I映像寄存器一次性全部读入1010001000001100……+……I外部接线端2.

PLC的工作原理1010001000001100……+……+……0在执行程序和输出刷新阶段，外部电路的通断，不再改变内部寄存器的状态！只有在下一个扫描周期的输入采样阶段，输入寄存器的状态才会被再次改变！2.

PLC的工作原理（）I0.0Q0.0Q0.0I0.1+-能流执行顺序：从左到右，从上到下（能流）2.

PLC的工作原理2、执行程序阶段：顺序执行，内部读写2、执行程序阶段：顺序执行，内部读写（）I0.0Q0.0Q0.0I0.1①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