PLC控制应用技术课件 1-3 PLC的认识 - 组成、工作方式

PLC的组成工作方式一种PLC的内部硬件结构图

学完本次课后请大家课下自己查阅该图中各个小元件代表什么？电池？串行接口？输入、输出端口？……PLC硬件系统组成示意图外部设备现场用户输出设备微处理器（CPU）运算器控制器输出部件输入部件系统存储器用户存储器I/O扩展接口通讯及编程接口编程设备计算机打印机等传感器按钮、开关现场信号电磁阀中间继电器执行器现场用户输入设备扩展设备扩展单元通讯模块功能模块电源变换器～110V/220V市电PLC基本单元PLC系统结构示意图1．CPU与存储器模块

CPU相当于一个人的大脑和心脏，它不断地采集输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出，负责PLC系统协调一致的工作PLC常用存储器有以下几种：随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可电擦除的EPROM（EEPROM或E2PROM）PLC的结构

RAM、EPROM存放各种暂存的数据、中间结果及用户程序ROM存放监控程序、系统内部数据，这些程序出厂前就固化在ROM芯片中2．I/O模块

输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和

CPU模块的桥梁，起着PLC和外围设备之间传递信息的作用;

输入模块用来接收和采集输入信号，开关量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拔码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等送来的开关量输入信号,CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压较高

I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离的作用。直流输入电路继电器输出电路输入/输出接口单元(各一种)模块的外部接线方式分组式分割式汇点式请思考分割式的优点是什么？

编程设备可以是专用的手持编程器，或者是安装了编程软件的计算机它们用来生成、编辑、检查和修改用户程序，还可以用来监视用户程序的执行情况。

手持编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。

现在的趋势是用计算机和编程软件来取代手持编程器。3．编程设备

PLC一般使用AC220V或DC24V电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V、DC±12V和DC24等电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。此外，PLC还为掉电保护电路提供了后备电池。除了上面介绍的几个主要部分外，PLC上还常常配有连接各种外围设备的接口，并均留有插座，可通过电缆方便地配接诸如串行通信模块、EPROM写入器、打印机、录音机等。

4.电源PLC的工作状态：运行状态(RUN):

停止状态(STOP):内部处理

通讯处理自诊断与外设通信输入采样执行程序输出刷新

PLC在开机后，完成内部处理、通信处理、输入刷新、程序执行、输出刷新五个工作阶段，称为一个扫描周期。完成一次扫描后，又重新执行上述过程，可编程控制器这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。

PLC采用循环扫描工作方式。为了连续地完成PLC所承担的扫描工作，系统必须重复执行依一定的顺序完成循环扫描工作，每重复一次的时间称为一个扫描周期。由于PLC的扫描速度很快，输入扫描和输出刷新的周期通常为3ms左右，而程序执行时间根据程序的长度不同而不同。PLC-个扫描周期通常为10～100ms，对一般工业被控对象来说，扫描过程几乎是与输入同时完成的。PLC的循环扫描工作过程如图5-3所示。循环扫描工作过程扫描工作方式(1)输入采样阶段

PLC以扫描工作方式按顺序将所有输入端的输入状态采样，读人到寄存器中存储。(2)程序执行阶段PLC是按顺序进行扫描，即从上到下、从左到右地逐条扫描各指令，直到扫描到最后一条指令。(3)输出处理阶段

输出处理阶段也叫作输出刷新阶段。在执行完用户所有程序后，PLC将输出映像寄存器中的内容送人到寄存输出状态的输出锁存器中，再送到外部去驱动接触器、电磁阀和指示灯等负载。工作过程信号传递过程(从输入到输出)输入端输入电路输入映像寄存器

输入刷新阶段---CPU从输入电路的输出端读出各路状态，并将其写入输入映像寄存器；X0X1紧接着的输出刷新阶段---将输出映像寄存器的状态写入输出锁存电路，再经输出电路传递输出端子，从而控制外接器件动作。X0Y0Y0Y1元件映像寄存器读写输出锁存器输出电路输出端Y0Y1读写PLC的扫描工作过程公共部分扫描时间+外设扫描时间+用户程序执行时间+I／0扫描时间=输入延迟时间+扫描周期+输出延迟时间+输出时间I/0响应时间PLC的扫描周期T

=PLC的性能指标1．编程语言种类

不同厂家的PLC编程语言不同，互相不兼容，而且可能拥有其中一种、两种或全部的编程方法。编程指令种类及条数越多，其功能就越强，即处理能力和控制能力也就越强。

2．存储容量

存储容量是指用户程序存储器的容量，它通常以字为单位来计算。约定16位二进制数为一个字，每1024个字为1KB。中小型PLC的存储容量一般在8KB以下，大型PLC的存储容量有在256KB～2MB之间。3．输入/输出(I/O)总点数PLC的输入/输出(I/O)信号的最大数量表示PLC的最大规模。输入/输出(I/O)点数越多，外部可接人的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，I/O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。4．扫描速度PLC的扫描速度是指PLC执行程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标，一般以执行1KB指令所需的时间来表示扫描速度，以ms/KB为单位表示。5．PLC内部继电器的种类PLC内部继电器的种类很多，如输入继电器、输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、特殊继电器、数据寄存器、状态继电器等。6．扩展能力PLC的扩展能力包括以下两个方面：(1)大部分PLC用输入/输出(I/O)扩展单元进行输入/输出(I/O)点数的扩展；(2)用各种功能模块进行功能的扩展。7